Question

【题目】Ⅰ．工业上制取硝酸的主要流程图如下图1：

（1）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 。

（2）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，可通过反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)来实现。已知1100 K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 。

Ⅱ．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，其部分工艺流程如上图2。已知NO和NO2按1:1通入碱液中生成亚硝酸盐。

（1）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)。

（2）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 。

Answer 1

【答案】(15 分) Ⅰ (1) 合成塔（1分） 液化 （1分） 蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发（1分）

CH4＋H2O(g) CO＋3H2 （写等号也给分 2分） (2) 5.8 （2分）

Ⅱ. (1) 使尾气中的NO、NO2 被充分吸收 （2分） Ca(OH)2（2分）

(2)排放气体中NO 含量升高（2分） 产品Ca(NO2)2 中Ca(NO3)2 含量升高（2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ.（1）工业合成氨的原料是N2和H2，合成氨的设备依次有：压缩机、合成塔、冷凝器、氨分离器、循环压缩机，装置A为合成塔，在其中为压缩的氮气和氢气反应生成氨气，反应原料N2可从空气中分离出来，方法是先将空气液化，然后蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发，氮气先汽化，即可得到，水蒸气和甲烷反应生成一氧化碳和氢气，反应为CH4＋H2O(g) CO＋3H2（2）设CO的起始浓度为xmol，H2O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.8x，

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始 x y 0 0

变化 0.8x 0.8x 0.8x 0.8x

平衡 0.2x y-0.8x 0.8x 0.8x，

根据平衡常数列式：解得：y/x=5.8，故此只要此值大于5.8，转化率就会超过80%。Ⅱ. ：（1）使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触，NO、NO2被充分吸收；滤渣主要成分是Ca（OH）2，故答案为：使尾气中NO、NO2被充分吸收；Ca（OH）2；

（2）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，二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca（NO3）2，故答案为：排放气体中NO含量升高；产品Ca（NO2）2中Ca（NO3）2含量升高。