题目内容
12．合成氨的流程示意图如下．
请回答下列问题．
（1）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，其中发生的化学反应方程式为N2+3H2
2NH3，设备A的名称是合成塔；（2）设备B中m和n是两个通水口，入水口是n（填“m”或“n”）；不宜从相反方向通水的原因是高温气体从冷却塔的上端进入，冷却水应从下端进入，逆向冷却效果好．
（3）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是液化，分馏．
（4）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气．下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗．
| 原料 | 天然气 | 重油 | 煤 |
| 相对投资费用 | 1.0 | 1.5 | 2.0 |
| 能量消耗/J•t-1 | 28109 | 38109 | 48109 |
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$CO+3H2．
③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-394kJ/mol
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-484kJ/mol
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式C（S）+H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol．
（5）在合成氨生产中，将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来．运用化学平衡的知识分析这样做的理由：移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨合成．
分析 （1）根据合成氨的工业流程进行解答，发生的化学反应为氮气和氢气合成氨气；
（2）根据冷却的原理和水的重力的影响进行解答；
（3）根据需分离物质的物理性质进行解答；
（4）①依据表中信息进行对比解答；
②根据质量守恒进行解答；
③根据盖斯定律进行解答；
（5）根据影响化学平衡的因素进行解答．
解答 解：（1）合成氨工业流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，冷凝分离氨气的设备为冷却塔；设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，说明发生的化学反应方程式为：N2+3H22NH3，设备A的作用是能将氮气和氢气反应，所以设备A的名称是合成塔，
故答案为：N2+3H22NH3；合成塔；
（2）为了增强冷却效果，冷却水应从下端进入，逆向冷却效果好，所以入水口为n，
故答案为：n；高温气体从冷却塔的上端进入，冷却水应从下端进入，逆向冷却效果好；
（3）将液氨和未反应的原料分离，利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，先将空气加压降温变成液态，然后再加热，使氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气．故分离方法是液化和分馏，
故答案为：液化；分馏；
（4）①根据合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗表，天然气相对投资费用1.0，能量消耗28109J•t-1，天然气相对投资费用1.5，能量消耗28109×1.5J•t-1，天然气相对投资费用2.0，能量消耗2×28109J•t-1，相对于重油和煤，天然气为原料最好，
故答案为：天然气；
②甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应；生成氢气和一氧化碳，根据题干中提供的反应物和生成物，再根据质量守恒，即可得出CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$CO+3H2，
故答案为：CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;高温\;\;\;}}{催化剂}$CO+3H2；
③C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ/mol；A
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ/mol；B
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ/mol；C
将ABC三式作如下变换，A-$\frac{1}{2}$C-$\frac{1}{2}$B可得C（S）+H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol，
故答案为：C（S）+H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol；
（5）N2+3H2
2NH3，该反应为可逆反应，从化学平衡移动的角度考虑，减少生成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，
故答案为：移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨合成．
点评 本题是一道化学和工业生产联系的题目，主要考查了合成氨工业，掌握合成氨工业的流程和设备，结合化学平衡的原理解答是关键，难度中等．
$→_{H+}^{KMnO_{4}}$[B]$→_{浓硫酸，△}^{CH_{3}OH}$
$\stackrel{KMnO_{4}（H+）}{→}$
．
| A． | 金属铝在生产、生活中得到广泛的应用，主要是因为其可用热还原法冶炼 | |
| B． | 对“地沟油”蒸馏可以获得汽油 | |
| C． | 氯气常用于自来水的消毒，是利用了氯气的强氧化性来杀菌消毒 | |
| D． | 化石燃料使用过程中排放的硫、氮的氧化物是形成酸雨的主要原因 |
| A． | 多孔性惰性电极E为电解池的阴极 | |
| B． | 装置中气体C为氢气 | |
| C． | 由A至D，导线中电子转移方向为D→A | |
| D． | 装置中阴极的电极反应式为C6H6+6H++6e-═C6H12 |
| A． | H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥 | |
| B． | Fe（OH）3胶体为无色、透明，能发生丁达尔现象 | |
| C． | 在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解 | |
| D． | SiO2既能和氢氟酸反应又能和氢氧化钠溶液反应，所以是两性氧化物 |
| A． | H2SO4的摩尔质量是98 g | |
| B． | 1 mol CO2的体积是22.4 L | |
| C． | 0.2 mol H2O的质量是3.6 g | |
| D． | 0.1 mol/LFeCl3溶液中，C1-的物质的量浓度为0.1 mol/L |
为探究生活中两种常见的有机物的性质，某同学设计如下实验，请根据题目要求回答下列问题：
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）．
| 氢氧化物 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Al（OH）3 | Ni（OH）2 |
| 开始沉淀的pH | 1.1 | 6.5 | 3.5 | 7.1 |
| 沉淀完全的pH | 3.2 | 9.7 | 4.7 | 9.2 |
（2）酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等．沉镍前需加Na2CO3控制溶液pH范围为4.7～7.1．
（3）从滤液A中可回收利用的主要物质是氯化钠．
（4）“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3↓+Cl-+2H2O．
（5）工业上用镍为阳极，电解0.05～0.1mol•L-1NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得到高纯度、球形的超细镍粉．当其它条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图2所示：
①NH4Cl的浓度最好控制为10g•L-1．
②当NH4Cl浓度大于15g•L-1时，阴极有气体生成，导致阴极电流效率降低，写出相应的电极反应式：2H++2e-=H2↑（或2NH4++2H2O+2e-=H2↑+2NH3•H2O）．
| 相对分子质量 | 密度/（g•cm-3） | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 水中溶解性 | |
| 乙醇 | 46 | 0.789 | -117.3 | 78.5 | 与水互溶 |
| 对氨基苯甲酸 | 137 | 1.374 | 188 | 340 | 微溶 |
| 苯佐卡因 | 165 | 1.039 | 90 | 172 | 难溶 |
| 乙醚 | 74 | 0.71 | -116.3 | 35 | 微溶 |
回答下列问题：
（1）仪器A的名称是球形冷凝管．
（2）碎瓷片的作用是防止暴沸．
（3）本实验中加入过量乙醇的目的是提高对氨基苯甲酸的利用率．
（4）加入NaHCO3溶液的作用是除去混有对氨基苯甲酸．
（5）分液漏斗使用之前必须进行的操作是查漏；分液时，应先将下层液从分液漏斗下口放出，再将上层液从上口倒出．
（6）实验中加入少量无水硫酸镁的目的是吸收乙醚中的水．
（7）本实验中苯佐卡因的产率是40%（保留三位有效数字）．