联合生产是实现节能减排的重要措施.工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要意义．图1是工业上合成氨的简易流程:(1)设备A内部结构如图2所示.其名称是合成塔.其中发生的化学反应方程式为N2 +3H2 $? {催化剂}^{高温.高压}$2NH3 ,生产中原料气必须进行脱硫.目的是防止催化剂中毒.选择500℃进行反应的主要原因是此温度下催� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

13．联合生产是实现节能减排的重要措施，工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要意义．图1是工业上合成氨的简易流程：

（1）设备A内部结构如图2所示，其名称是合成塔，其中发生的化学反应方程式为N₂+3H₂ $?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃；生产中原料气必须进行脱硫，目的是防止催化剂中毒，选择500℃进行反应的主要原因是此温度下催化剂效率最高；
（2）设备B的名称是冷凝塔，图1中a和b是两个通水口，其中入水口是b（填“a”或“b”）．
（3）氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是增大压强，加快反应速率，使平衡向生成NH₃的方向进行．
（4）生产出来的NH₃可以用来生产硝酸．其中在氨气催化氧化过程中，不同温度下生成产物可能有所不同，温度对氨氧化产物产率的影响如图3所示；当温度大于900℃时，NO的产率下降的主要原因是部分NO转变成N₂．

（5）某化肥厂用NH₃制备NH₄N0₃．已知：由NH₃制NO的产率是94%，NO制HNO₃的产率是89%，则制HN0₃所用NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的54%（保留两位有效数字）．

分析（1）根据图示可知，设备A为合成塔、B为冷凝器或冷凝塔；工业合成氨中合成塔中的反应为氮气和氢气在高温高压条件下生成氨气，据此写出反应的化学方程式；合成氨的反应属于放热反应，根据化学反应速率和平衡移动知识来分析选择500℃的原因；生产中原料气必须进行脱硫，防止催化剂中毒；
（2）B为冷凝塔，a和b是两个通水口，其中入水口应考虑下进上出；
（3）根据增大压强对平衡移动的影响知识来回答；
（4）由图象可知，温度高于900℃时，NO的产率降低，氮气的产率增大，各反应为放热反应，高温下不利于向正反应进行，应是NO转变为N₂所致；
（5）根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，以此计算．

解答解：（1）合成氨的工业设备是合成塔；N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是铁砂网，温度过低，反应速率较慢，温度较高，不利合成氨气，选择500℃的主原因是在这个温度下催化剂活性最大；生产中原料气必须进行脱硫可以防止催化剂中毒，
故答案为：合成塔；N₂+3H₂ $?_{催化剂}^{高温、高压}$ 2NH₃；此温度下催化剂效率最高，防止催化剂中毒；
（2）B为冷凝塔，合成氨的反应属于放热反应，用热交换器可以充分利用余热，节约能源，a和b是两个通水口，其中入水口应考虑下进上出，
故答案为：b；
（3）增大压强，加快反应速率，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡朝生成NH₃的方向进行，
故答案为：增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH₃的方向进行；
（4）各反应为放热反应，高温下不利于向正反应进行，由图象可知，温度高于900℃时，NO的产率降低，氮气的产率增大，故温度高于900℃时应是部分NO转化为N₂，
故答案为：部分NO转化为N₂；
（5）NH₃制NO的产率是94%、NO制HNO₃的产率是89%，根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，则1mol氨气可得到硝酸1mol×94%×89%=0.8366mol，由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，则消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的百分数为 $\frac{1mol}{1mol+0.8366mol}$×100%=54%；即制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的54%，
故答案为：54．

点评本题考查了工业制备原理应用，流程分析，实验制备物质的分析判断，利用物质的转化及质量守恒的方法来进行简单计算，使用硝酸铵的注意事项，明确转化中的化学反应得出物质之间的关系是解答的关键，题目难度中等．

练习册系列答案

名师点拨课时作业甘肃教育出版社系列答案

	A．	Cu $\stackrel{浓HNO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
	B．	Cu$\stackrel{稀HNO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
	C．	Cu$→_{△}^{O_{2}（空气）}$ CuO$→_{△}^{稀HNO_{3}}$Cu（NO₃）₂
	D．	Cu$→_{△}^{Cl_{2}}$CuCl₂$\stackrel{AgNO_{3}溶液}{→}$ Cu（NO₃）₂

14．第ⅢA族R元素在地壳中的丰度约为0.001%，单质熔点2180℃，原子半径小于铍，则关于R的叙述不正确的是（　　）

	A．	是非金属元素		B．	单质是分子晶体
	C．	R（OH）₄^-结合H⁺的能力小于Al（OH）₄^-		D．	R₂H₆中R为-3价

1．以下化学反应框图中的物质均为中学化学常见的物质，根据图示转化关系填空：

（1）写出下列物质的化学式：A：Al，B：Fe₂O₃ F：Fe（OH）₂．
（2）写出下列反应的离子方程式：D→I：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，H→J：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

8．自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来，氮的固定的相关研究获得了不断的发展．
（1）分析下表数据可知：大气固氮反应属于吸热（填“吸热”或“放热”）反应．2260℃时，向2L密闭容器中充入0.3molN₂和0.3molO₂，模拟大气固氮反应，达到平衡时，N₂的转化率是33.3%（结果保留三位有效数字）．

反应	大气固氮N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
温度/℃	27	2260
K	3.84×10^-31	1

（2）工业固氮的主要形式是：N₂　（g）+3H₂　（g）?2NH₃　（g）△H＜0，如图是当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3　投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线．

①曲线a对应的温度是200℃．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是A（填字母）．
A．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
B．工业合成氨之所以加入催化剂，是因为加入催化剂有利于提高反应的活化能
C．相同压强下，投料相同，达到平衡所需时间关系为c＞b＞a
③N点时c（NH₃）=0.2mol/L，N点的化学平衡常数K=0.93（结果保留两位小数）．
（3）合成氨原料气中的氢气可用天然气（主要成分为CH₄）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2mol　CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+158kJ/mol，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-．
（4）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

18．下列物质的包装箱应贴上如图标志的是（　　）

5．工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，铬铁矿的主要成分为 FeO•Cr₂O₃，还含有 SiO₂、Al₂O₃ 等杂质．实验室现欲模拟此过程，具体流程如下：

已知：①NaFeO₂ 遇水强烈水解；②重铬酸钾为橙红色三斜晶体或针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；③2CrO₄ ^2-+2H⁺?Cr₂O₇ ^2-+H₂O．请回答以下问题：
（1）灼烧操作一般在坩埚中进行，下列物质适合用来制作此实验坩埚材料的是A
A．铁 B．氧化铝 C．石英 D．陶瓷
（2）铬铁矿经粉碎处理的目的是增大反应物的表面积，加快反应速率
（3）滤渣 1 为红褐色固体，滤液 1 的成分除 Na₂CrO₄、NaOH 外，还含有（填化学式）实验中将滤液 1 调节 pH=7～8 的目的是促进AlO₂^-、和SiO₃^2-水解转化为Al（OH）₃、H₂SiO₃沉淀．
（4）通过途径 I 从 Na₂CrO₄溶液中获得 K₂Cr₂O₇晶体，必须进行的操作步骤有：酸化→加 KCl 固体→蒸发浓缩→操作 a→过滤→洗涤→干燥．
①“酸化”操作时可选择的酸是稀硫酸
②操作 a 的名称是冷却结晶．在此步操作过程中如果溶液出现过饱和现象，可采用加入晶体、摩擦烧杯壁或用玻璃棒搅拌等方法促进晶体析出．
（5）已知实验取用的铬铁矿 38.0g，其中含 Cr₂O₃40%，最终获得 K₂Cr₂O₇ 晶体 20.9g，则产率为71.1%．

2．关于晶体的下列说法正确的是（　　）

	A．	任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
	B．	原子晶体中只含有共价键
	C．	原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
	D．	分子晶体中只含有范德华力

3．

近年来AIST报告正在研究一种“高容量、低成本”锂-铜空气燃料电池．该电池放电时的反应过程为2Li+Cu₂O+H₂O=2Cu+2Li⁺+2OH^-，下列说法不正确的是（　　）

	A．	放电时，Li⁺透过固体电解质向Cu极移动
	B．	放电时，Cu作电池的负极
	C．	通空气时，铜被氧化，表面产生Cu₂O
	D．	整个反应过程中，铜相当于催化剂

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