题目内容
【题目】根据题意解答
(1)工业上制取硝酸的主要流程图如图1:
(I)工业合成氨的原料是N2和H2 . 装置A的名称是;其中N2可从空气中分离出来,方法是先将空气 , 然后即可得到;H2可以水和天然气为原料在催化剂作用下高温制取,其化学方程式为 .
(II)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)来实现.已知1100K时该反应的平衡常数K=0.64,若要使CO的转化率超过80%,则起始物中c(H2O):c(CO)不低于 .
(2)利用石灰乳来除去硝酸工业的尾气(含NO、NO2),既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2 , 其部分工艺流程如图2.已知NO和NO2按1:1通入碱液中生成亚硝酸盐.
(I)上述工艺中采用气﹣液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是(填化学式).
(II)该工艺需控制NO 和NO2 物质的量之比接近1:1.若n(NO):n(NO2)>1:1,则会导致;若n(NO):n(NO2)<1:1,则会导致 .
【答案】
(1)合成塔;液化;蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发;CH4+H2O(g) CO+3H2;5.8
(2)使尾气中的NO、NO2 被充分吸收;Ca(OH)2;排放气体中NO 含量升高;产品Ca(NO2)2 中Ca(NO3)2 含量升高
【解析】解:(1)(I)N2与H2合成氨是在合成塔中进行的.其中N2的制备,是将空气液化,然后进行蒸馏或者控制N2沸点加热蒸发制得;反应物和条件题干已经给出,只需写出生成物、配平反应方程式为CH4+H2O(g) CO+3H2 , 所以答案是:合成塔;液化;蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发;CH4+H2O(g) CO+3H2;(II)设c(H2O):c(CO)为X.假设初始c(H2O)为X,则c(CO)为.由CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)可知,要使CO转化率达到0.8,则平衡时各物质的浓度为c(CO)=0.2; c(H2O)=X﹣0.8;c(CO2)=0.8;c(H2)=0.8.由平衡常数K= ,可解得X=5.8,
所以答案是:5.8;(2)(I)使用吸收塔的好处就在于,增大尾气与吸收液之间接触的面积,从而提高尾气的吸收率.滤渣中可回收利用的是过量的石灰乳,也就是Ca(OH)2 .
所以答案是:使尾气中的NO、NO2 被充分吸收;Ca(OH)2;(II)硝酸工业尾气NO、NO2一般用碱液吸收,主反应为:NO+NO2+2OH﹣=2NO2﹣+H2O,副反应为:2NO2+2OH﹣=NO2﹣+NO3﹣+H2O.若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高;若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮与石灰乳反应生成Ca(NO3)2 ,
所以答案是:排放气体中NO含量升高;产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高.