Question

硫酸工业、硝酸工业和合成氨工业是重要的化学工业。

⑴在①硫酸工业②合成氨工业③硝酸工业三大工业中，在生产过程中有化学平衡存在的工业是            ，采用循环操作的是               。(填序号)

⑵过磷酸钙是一种常见的化肥，其有效成份是磷酸二氢钙，则工业上用磷酸钙制取过磷酸钙的化学方程式为                            。  

⑶合成氨生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有             （填写序号）。

A．氮气的制取                     B．使用铁触媒作催化剂

C．使用400～500℃的温度           D．及时分离生成的NH₃

E．合成氨在高压下进行             F．制水煤气除去CO₂         

   ⑷工业上用接触法制硫酸，最后的产品是98%硫酸或20%发烟硫酸（含SO₃质量分数为20%的硫酸），若98%硫酸表示为SO₃•aH₂O，20%发烟硫酸表示为SO₃•bH₂O，则a，b分别为：a=_________，b=___________。   

Answer 1

⑴①②；①②③；⑵Ca₃(PO₄)₂+2H₂SO₄(浓)＝2CaSO₄+Ca(H₂PO₄)₂；⑶DE；⑷a=10/9，b=160/209。错解分析:①过磷酸钙的有效成分是磷酸二氢钙和硫酸钙的混和物，制过磷酸钙的化学方程式产物写成磷酸氢钙是错误的。②使用铁触媒作催化剂只与化学反应速率有关，与化学平衡移动无关。③计算20%发烟硫酸SO₃•bH₂O的b值时，认为20gSO3和80g98%硫酸组成来计算是错误的。

解题指导:硫酸工业中的SO₂的氧化和合成氨工业中的氨的合成反应均是可逆反应，存在化学平衡。其中硫酸工业中未被氧化的SO₂和合成氨工业中的分离氨后的混和气体以及硝酸工业中的生成硝酸后形成的NO均要进行循环使用。工业上用制取过磷酸钙磷酸钙和浓硫酸反应，Ca₃(PO₄)₂+2H₂SO₄(浓)＝2CaSO₄+Ca(H₂PO₄)₂。合成氨的反应是放热、体积缩小的反应。及时分离生成的NH₃有利于反应向合成氨的方向进行，增大压强有利于平衡向向合成氨的方向进行。设98%硫酸质量为100g, 98%硫酸SO₃的物质的量等于H₂SO₄的物质的量为1mol，水为20g。物质的量为20/18=10/9所以a=10/9；设20%发烟硫酸为100g, 20%发烟硫酸表示为SO₃•bH₂O，则n(SO₃)为(20/80+80×80/98×80=209/196。n(H₂O)=18×80/98×18=40/49。b=(40/49)/( 209/196)= 160/209。