题目内容

2．氮气是一种重要的工业原料，广泛应用于化肥等工业．工业常用PSA变压吸附制氮气，某学习小组查阅到相关制氮工艺流程（如图1），并展开学习，请回答相关问题：
资料：
1．碳分子筛对不同气体的吸附强度不同，如图2所示；
2．气压越大，碳分子筛吸附能力越强，反之越弱；
3．碳分子筛可以再生，能重复使用．

（1）吸附塔中碳分子筛具有吸附性，这种性质是物理（填“化学”、“物理”）性质，根据工艺流程，资料1图象中气体②是N2（填化学式）；
（2）根据资料，碳分子筛再生的方法是降低吸附塔中压强（气压），利用N2吹扫，使被吸附气体和碳分子筛分离．
（3）相比分离液态空气制氮气，该工艺的优点是无需将空气液化，且碳分子筛可以重复使用，成本低廉；
（4）氮气可作食品保护气，是因为氮气化学性质稳定（填“稳定”、“活泼”）．充气包装是食品包装的一种常用方式，这样做的优点是AB（填序号）．
A．隔绝空气，延长食品保质期      B．防止食品压碎
（5）N2用于制氮肥，N2和H2在500℃、200MPa及催化剂的条件下发生反应，生成NH3，反应的符号表达式为N2+3H2$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;催化剂\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{500℃、200MPa}$2NH3．

分析 （1）根据碳的吸附性是将气体吸附在表面考虑；根据等体积气体相对分子质量越大，压强越大考虑；
（2）根据碳分子筛进入吸附塔后吹扫能将氮气分离出来考虑；
（3）根据空气不需液化和原料的利用率考虑；
（4）根据保护气需要化学性质稳定考虑；
（5）根据氮气和氢气反应生成氨气考虑．

解答 解：（1）碳的吸附性是将气体吸附在表面，没有新物质生成，属于物理性质，等体积气体相对分子质量越大，压强越大，气压越大，碳分子筛吸附能力越强，由图示可知②的吸附能力最弱，所以气体的相对分子质量最小，所以资料1图象中气体②是氮气；
（2）降低吸附塔中压强（气压），利用N2吹扫，使被吸附气体和碳分子筛分离，所以碳分子筛可以重复使用；
（3）分离液态空气制氮气，需要将氮气加压降温呈液态，该方法不需要将空气降温，碳分子筛可以重复使用，节约成本；
（4）保护气需要化学性质稳定，充气包装是食品包装的一种常用方式，这样做的优点是：隔绝空气，延长食品保质期、防止食品压碎；
（5）反应物是氮气和氢气，生成物是氨气，用观察法配平，反应的符号表达式为N2+3H2$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;催化剂\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{500℃、200MPa}$2NH3．
故答案为：（1）物理；N2；
（2）降低吸附塔中压强（气压），利用N2吹扫，使被吸附气体和碳分子筛分离
（3）无需将空气液化，且碳分子筛可以重复使用，成本低廉；
（4）稳定；AB；
（5）N2+3H2$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;催化剂\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{500℃、200MPa}$2NH3．

点评 解答本题关键是要根据题给信息来获取有用信息，尤其是所给的资料，熟悉化学方程式的书写方法．

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