题目内容

20．工业上制取硝酸的主要流程图如图

（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，然后蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发即可得到；
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．

分析 （1）合成氨中，氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，氮气、氧气都为分子晶体，氮气2小于氧气，所以分离空气提取氮气的方法为先液化、后汽化或蒸馏，先汽化的气体为氮气，以此提取氮气，水蒸气和甲烷反应生成一氧化碳和氢气，据此书写方程式；
（2）根据平衡常数用三段式法计算．

解答 解：（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，
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：$\frac{（0.8x）^{2}}{0.2x×（y-0.8x）}$=0.64，
解得：$\frac{y}{x}$=5.8．故此只要此值大于5.8，转化率就会超过80%．
故答案为：5.8．

点评 本题考查学生合成氨的原理以及应用等知识，是一道化学和生产联系的考题，涉及物质的分离、化学平衡的等问题，注意利用三段式法计算较为直观，题目难度中等．

练习册系列答案
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18．下列说法中正确的是（　　）
A．在AgCl悬浊液中加入KI溶液充分振荡：Ag++I-═AgI↓
B．NH4+的水解反应离子方程式：NH4++H2O?NH3•H2O+H+
C．镀铜时，阳极的电极反应式为：Cu2++2e-═Cu
D．某反应△H＜0，则该反应在任意条件下均可自发进行
11．物质A～E都是由下表中的离子组成的，常温下将各物质的溶液从1mL稀释到1 000mL，pH的变化关系如图甲所示，其中A与D反应得到E．请回答下列问题．
阳离子NH4+、H+、Na+
阴离子OH-、CH3COO-、Cl-
（1）根据pH的变化关系，写出物质的化学式：BNaOH，CHCl．
（2）写出A与C反应的离子方程式：NH3•H2O+H+═NH4++H2O．
8．常温下，部分弱酸的电离平衡常数如下表：
弱酸CH3COOHHCNH2CO3
电离平衡常数（25℃）K1=1.76×10-5K1=4.9×10-10K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
下列选项错误的是（　　）
A．中和等体积、等pH的CH3COOH溶液和HCN溶液消耗NaOH的量前者大于后者
B．可发生反应：2CH3COOH+CO32-=2CH3COO-+H2O+CO2↑
C．Na+、CN-、CH3COO-、HCO3-等离子能大量共存
D．等浓度的CH3COONa和NaCN溶液pH前者小于后者
15．研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低．某同学取一定量铁铝合金与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出．往反应结束后的溶液中，逐滴加入2mol•L-1的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（mL）与产生的沉淀的物质的量（mol）的关系如图所示．下列选项正确的是（　　）
A．图中OC段的离子方程式为：NH4++OH-═NH3•H2O
B．在DE段的离子方程式为：H++OH-═H2O
C．B与A的差值为 0.002mol
D．C点对应的氢氧化钠溶液的体积为7 mL
5．部分氧化的Fe-Cu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76g，经如下处理：

下列说法正确的是（　　）
A．样品中Fe元素的质量为2.24 gB．滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+
C．样品中CuO的质量为4.0 gD．V=896
12．某化合物A是一种易溶于水的不含结晶水盐，溶于水后完全电离出三种中学化学常见离子，其中有两种是10电子的阳离子．用A进行如下实验：取2.370gA溶于蒸馏水配成溶液；向该溶液中逐滴加入一定量的氢氧化钠溶液，过程中先观察到产生白色沉淀B，后产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体C，气体不再产生时沉淀开始溶解，当沉淀恰好完全溶解时共用去氢氧化钠的物质的量为0.050mol．回答下列问题：
（1）请画出沉淀B中金属元素的原子结构示意图；
（2）请写出沉淀B溶解在氢氧化钠溶液中的离子方程式Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；
（3）请写出气体C与氯气发生氧化还原反应的化学方程式3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl．
9．下列各组离子反应可用H++OH-=H2O表示的是（　　）
A．Cu（OH）2与H2SO4B．Ba（OH）2与H2SO4C．Fe（OH）3与HClD．HNO3与KOH
10．以NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（　　）
A．常温常压32g O2 含2NA个原子
B．标准状况下11.2L H2O 含有的原子数目为1.5NA
C．1mol的Cl- 含有NA个电子
D．0.5mol/L的NaCl 溶液中Cl-的个数为0.5 NA

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