Question

5．合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为：

合成塔和接触室中的反应分别为：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=0；2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₂（g）△H=0．
（1）写出流程中设备的名称：B循环压缩机，X沸腾炉．
（2）进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理，最理想的热处理方法是充分利用反应中放出的热量加热反应气．
（3）采用循环操作可提高原料的利用率，下列生产中，采用循环操作的是①②③（填序
号）．
①硫酸工业   ②合成氨工业     ③硝酸工业
（4）工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO₃而不用稀硫酸或水的原因是由于用稀硫酸或水吸收SO₂时易形成酸雾，不利于SO₂吸收．
（5）工业生产中常用氨--酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的．硫酸工业尾气中的SO₂经处理可以得到一种化肥，该肥料的化学式是（NH₄）₂SO₄．
（6）根据化学平衡移动原理，下列条件或措施合理的是③④（填序号）．
①合成氨工业在高压下进行  ②合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂  ③及时将氨液化而分离   ④硫酸工业中，净化后的炉气中要有过量空气   ⑤合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度．

Answer 1

分析 （1）工业合成氨通过循环压缩机循环使用分离出氮气和氢气、接触法制硫酸的工业流程中煅烧黄铁矿的设备为沸腾炉；
（2）依据合成塔中的反应要吸热，接触室中的反应要放热，结合节约能源提高经济效益的理念解答；
（3）①硫酸工业中在接触室发生了二氧化硫的催化氧化，采用循环操作可提高二氧化硫的利用率；
②合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率；
③硫酸工业中涉及到合成氨，合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率；
（4）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，轻易形成酸雾，且吸收速度慢；
（5）工业生产中常用氨-酸法进行尾气脱硫，即先用氨水吸收，再用浓硫酸处理．先用氨水吸收时，发生反应：SO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用浓硫酸处理时，发生反应：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（6）温度、浓度、压强均对化学平衡移动有影响，合成氨反应、二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫都是为放热的体积减小的反应．

解答 解：（1）合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N₂、H₂通过循环压缩机循环使用，可提高氨的产率；X设备是煅烧黄铁矿的设备，在沸腾炉进行反应，
故答案为：循环压缩机；沸腾炉；
（2）合成塔中的反应要吸热，接触室中的反应要放热，可以充分利用反应中放出的热量加热反应气，实现节越能源提高经济效益的目的；
故答案为：充分利用反应中放出的热量加热反应气；
（3）①硫酸工业中在接触室发生了二氧化硫的催化氧化，采用循环操作可提高二氧化硫的利用率，故①正确；
②合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率，故②正确；
③硫酸工业中涉及到合成氨，合成氨生产中产生了氨气，采用循环操作可提高N₂、H₂的转化率，故③正确；
故选：①②③；        
（4）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，轻易形成酸雾，且吸收速度慢；
故答案为：由于用稀硫酸或水吸收SO₂时易形成酸雾，不利于SO₂吸收；
（5）工业生产中常用氨-酸法进行尾气脱硫，即先用氨水吸收，再用浓硫酸处理．先用氨水吸收时，发生反应：SO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用浓硫酸处理时，发生反应：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，硫酸工业尾气中的SO₂经处理可以得到一种化肥为（NH₄）₂SO₄；
故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（6）合成氨反应、二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫都是为放热的体积减小的反应，
①合成氨工业在高压下进行，加压有利于平衡向正方向移动，但是对设备强度要求高，应采用适当的高压，故不选；
②合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂，使用催化剂不影响平衡的移动，故不选；
③及时将氨液化而分离，减小生成物浓度，使平衡向正方向移动，有利于产品的生成，故选；
④硫酸工业中，净化后的炉气中要有过量空气，增大空气的用量能够提高二氧化硫的转化率，故选；
⑤合成氨反应、二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫都是为放热，从平衡角度，低温有利于平衡向正向移动，但是低温反应速率慢，不利于经济效益的提高，故不选；
故选：③④．

点评 本题主要考查了合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程，掌握生产的原理和步骤、熟悉平衡移动的影响因素和影响反应速率的因素是解题的关键，题目难度中等．