题目内容

1．工业上制取硝酸的主要流程图如图1：

（1）工业合成氨的原料是N2和H2．装置A的名称是合成塔；其中N2可从空气中分离出来，方法是先将空气液化，然后蒸馏即可得到；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CH4+H2O（g） CO+3H2．
（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5.8．
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），其目的是使尾气中的NO、NO2 被充分吸收；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是Ca（OH）2（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，则会导致排放气体中NO 含量升高；若n（NO）：n（NO2）＜1：1，则会导致产品Ca（NO2）2 中Ca（NO3）2 含量升高．

分析 （1）合成氨的反应在合成塔中发生，原料气是N2和H2，其中N2是从空气中分离得来，先将空气液化，再蒸馏得N2．
（2）反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的平衡常数K=$\frac{[CO2]•[H2]}{[CO]•[H2O]}$．
（3）硝酸工业的尾气（NO、NO2等）一般用碱液吸收，工业上用的最多的是石灰乳．反应为：NO+NO2+2Ca（OH）2=2Ca（NO2）2+H2O、2NO2+2Ca（OH）2=Ca（NO2）2+Ca（NO3）2+H2O．该反应需要控制NO和NO2的比例，若NO过量，NO不能被单独吸收；若NO2过量，则生成物中的Ca（NO3）2含量增高．

解答 解：（1）合成氨的反应在合成塔中发生，原料气中的N2是从空气中分离得来，先将空气液化，再蒸馏得N2，甲烷与水在高温催化剂条件下生成CO和H2．
故答案为：合成塔； 液化；  蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发；CH4+H2O（g）CO+3H2．  
（2）设c（H2O）：c（CO）=x，设反应物c（H2O）=xmol，c（CO）=1mol，由反应方程式CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）可得，当CO的转化率为80%时，平衡时各物质的物质的量分别为：[CO]=0.2mol，[H2O]=（x-0.8）mol，[CO2]=0.8mol，[H2]=0.8mol；由K=$\frac{[CO2]•[H2]}{[CO]•[H2O]}$=$\frac{0.8mol×0.8mol}{0.2mol×（x-0.8）mol}$=0.64，解得x=5.8
故答案为：5.8．
Ⅱ．（1）吸收硝酸工业尾气采用气-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），使得尾气与石灰乳接触的时间更长，为了使尾气中的NO、NO2 被充分吸收．滤渣可重复使用，滤渣是过量的石灰乳．
故答案为：使尾气中的NO、NO2 被充分吸收； Ca（OH）2．
（2）吸收硝酸工业尾气的反应为：①NO+NO2+2Ca（OH）2=2Ca（NO2）2+H2O  ②2NO2+2Ca（OH）2=Ca（NO2）2+Ca（NO3）2+H2O．该反应需要控制NO和NO2的比例，若NO过量，NO不能被有效的吸收，因此排放的尾气中NO含量升高；若NO2过量，发生第②个反应，则生成物中的Ca（NO3）2含量增高．
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．

点评 本题主要考察了工业制硝酸以及硝酸工业尾气的处理，结合化学平衡等知识，综合性比较强．

练习册系列答案
相关题目
17．对有机物的分类、命名和结构的认识，有助于对其性质和应用等的掌握．
①下列有机物属于苯的同系物的是a（填字母）．

②下列有机物的命名正确的是c（填字母）．
a．3-甲基-1，3-丁二烯　　b.2-甲基-3-丁醇　　c.2，4，6-三硝基甲苯
③下列化合物中，既能发生取代反应，又能发生消去反应的是b（填字母）．
a．异丁醛　  b．溴乙烷　　  c．硬脂酸．
12．Cu3N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中，发挥着广泛的、不可替代的作用．
（1）Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10；N元素与O元素的第一电离能比较：N＞O（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）与N3-含有相同电子数的四原子分子的空间构型为三角锥型．
（3）在Cu催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛（CH3CHO），乙醛分子中醛基（        ）碳原子的杂化方式为sp2；乙醇的沸点明显高于乙醛，其主要原因为乙醇分子间存在氢键．
（4）[Cu（H2O）4]2+为平面正方形结构，其中的两个H2O被Cl-取代可生成Cu（H2O）2Cl2，试画出其具有极性的分子的结构式：．
（5）Cu3N的晶胞结构如图所示，N3-的配位数为6  ；若晶胞棱长为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则Cu3N的密度ρ=$\frac{206}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g/cm3（用含a和NA的式子表示）．
9．请按下列要求写出相应粒子的电子排布式，并回答有关问题：
（1）写出基态原子或离子的电子排布式：
①Fe3+1s22s22p63s23p63d5； ②Cr1s22s22p63s23p63d54s1； ③Cu1s22s22p63s23p63d104s1．
（2）比较 Fe2+ 与Fe3+的化学稳定性：Fe2+＜Fe3+，半径大小：Fe2+＞Fe3+．
16．下列各种说法中，都包含有前后两个数值，其中前者大于后者的是（　　）
A．在25℃和80℃时纯水中的c（H+）浓度
B．室温时，浓度均为 0.1mol/L的（NH4）2SO4（aq）、（NH4）2CO3 （aq）的c（NH4+）
C．25℃时，pH均为3的HCl和NH4Cl溶液中水的电离程度
D．1 L饱和氯化铵溶液中NH4+ 和Cl- 的个数
6．【物质结构与性质】．
X、Y、Z、W、J是元素周期表前四周期中的五种常见元素．其相关信息如下表：
元素相关信息
XX的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等
YM层上有2对成对电子
ZZ和Y同周期，Z的电负性大于Y
WW的一种核素的质量数为63，中子数为34
JJ的气态氢化物与J的最高价氧化物对应的水化物可反应生成一种盐
（1）元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是146C；
（2）元素Y位于元素周期表第三周期第VIA族；
（3）元素Z的原子最外层共有7种不同运动状态的电子；基态Z原子中，电子占有的最高能层符号为3p；
（4）W的基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，W的基态原子核外价电子排布图是；
（5）元素Y与元素Z相比，非金属性较强的是Cl（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是bce；
a．常温下，Y的单质与Z的单质状态不同
b．Z的电负性大于Y
c．Z的氢化物比Y的氢化物稳定
d．在反应中，Y原子得电子数比Z原子得电子数多
e．Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性比Y元素最高价氧化物对应水化物的酸性强
（6）J的元素名称氮，在周期表中位于p区．写出J的气态氢化物与J的最高价氧化物对应的水化物可反应生成一种盐的离子方程式NH3+H+=NH4+．
13．A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示．A、C两元素的原子序数之和等于B原子的原子序数．B原子核内质子数和中子数相等．
AC
B
（1）写出A、B、C三种元素的名称：氮、硫、氟．
（2）B位于元素周期表中第三周期ⅥA族．
（3）C的单质与H2反应的化学方程式为：H2+F2=2HF．
（4）写出A的最高价氧化物所对应的水化物与NaOH溶液反应的化学方程式为：NaOH+HNO3=H2O+NaNO3．
10．①～⑤五种元素在元素周期表中的位置如图所示：回答下列问题：

（1）①～④四种元素中，非金属性最强的元素在周期表中的位置是第二周期、第VA族；
（2）②③④元素原子中，半径最小的是N（填元素符号）；
（3）元素①和③可以形成众成多的化合物，其中最简单的是CH4 （化学式）．该化合物中，化学键的类型为极性共价键（选填“极性共价键”、“非极性共价键”或“离子键”）；
（4）元素④的最高价氧化物对应水化物能与其最低价的气态氢化物发生反应，产物是NH4NO3（化学式）；
（5）元素⑤单质与水反应的离子方程式：Cl2+H2O=H++Cl-+HClO．
11．燃烧质量相同的下列烃，消耗氧气的物质的量最少的是（　　）
A．CH4B．C2H4C．C4H6D．C6H6

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