题目内容

4．工业上合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气来源于空气，从空气中制取氮气的方法是液化；氢气来源与水和碳氢化合物，甲烷与水蒸气反应制取氢气的化学方程式为CH4+H2O（g）$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2．
（2）设备A中含有电加热器、触媒和热交换器，设备A的名称是合成塔．其中发生反应的化学方程式为N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3．
（3）设备B的名称是冷凝塔，其中进水口是a（填“a”或“b”）．
（4）设备C的作用是将液氨与未反应的原料气分离．
（5）在原料气制备过程中混有的CO能使催化剂中毒，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应实现：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＞0．为了提高该反应中CO的转化率可采取的措施是升高温度（写出一条即可）．

分析 （1）空气的主要成分是氮气和氧气，二者沸点不同；甲烷与水蒸气在一定条件下反应生成CO和氢气；
（2）设备A用于合成氨，发生反应为氮气与氢气反应生成氨气；
（3）冷凝分离设备为冷凝塔；水流和气流方向应逆向；
（4）分离器用来分离液氨和原料气；
（5）升高温度平衡向吸热方向移动．

解答 解：（1）空气的主要成分是氮气和氧气，二者沸点不同，可以用液化法来获取氮气；甲烷与水蒸气在一定条件下反应生成CO和氢气，其反应方程式为：CH4+H2O（g）$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2；
故答案为：液化；CH4+H2O（g）$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2；
（2）设备A用于合成氨，则设备A的名称是合成塔，发生反应为氮气与氢气反应生成氨气，其反应方程式为：N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3；
故答案为：合成塔；N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3；
（3）冷凝分离设备为冷凝塔，水流和气流方向应逆向，则入水口是a，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，
故答案为：冷凝塔；a；
（4）合成氨反应为可逆反应，反应物不能全部转化为生成物，则分离器用来分离液氨和原料气，
故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；
（5）CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＞0，该反应正方向为吸热方向，升高温度平衡向正方向移动，能提高该反应中CO的转化率；
故答案为：升高温度．

点评 本题综合考查工业合成氨知识，涉及物质的分离、化学方程式的书写、化学平衡的等问题，题目难度中等，注意把握物质的性质，根据性质选择分离方法，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．

练习册系列答案
相关题目
2．一种气态烷烃和一种气态烯烃的混合物共10g，平均相对分子质量为25．使混合气通过足量溴水，溴水增重8.4g．则混合气中的烷烃的结构简式是CH4，物质的量是0.1mol．
15．实验室合成乙酸乙酯粗产品的步骤如下：在蒸馏烧瓶内将过量的乙醇和少量浓H2SO4混合，然后经分液漏斗边滴加醋酸，边加热蒸馏，直接收集蒸馏产品可得到含有乙醇、乙醚、醋酸、少量水的乙酸乙酯粗产品．据此回答问题：
（1）反应中加入的乙醇是过量的，其目的是增加一种反应物用量，使平衡向正反应方向移动．
（2）合成乙酸乙酯的化学方程式是：CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O．
（3）该实验中使用球形管除起冷凝作用外，另一重要作用是防倒吸．
（4）实验中若温度过高（达170℃），副产物中主要有机产物是乙烯（填名称）
12．根据题目要求，回答下列问题：
Ⅰ．某同学用乙醇、乙酸和浓硫酸制取乙酸乙酯，装置如图1所示．
（1）装置中干燥管的作用是防止小试管中液体发生倒吸
（2）小试管中的试剂加入顺序为B
A．浓硫酸 乙醇   乙酸   B．乙醇  浓硫酸  乙酸   C．乙酸  浓硫酸  乙醇
II．已知：R-OH+HX→R-X+H2O如图2是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应制备溴乙烷的装置，图中省去了加热装置．乙醇、溴乙烷、溴有关参数数据见表：
乙醇溴乙烷溴
状态无色液体无色液体深红棕色液体
密度/g•cm-30.791.443.1
沸点/℃78.538.459
（3）本实验中应采取的加热方式是水浴加热．
（4）为除去产品中的Br2，最好选择下列溶液来洗涤产品B．
A．氢氧化钠    B．亚硫酸钠   C．碘化钠
19．硝基苯是医药和染料的中间体，还可做有机溶剂．反应如图：
①
②
组装如图反应装置．有关数据列表如表：
物质熔点/
℃		沸点
/℃		密度（20℃）
/g•cm-3		水溶性
苯5.5800.88微溶
硝基苯5.7210.91.205难溶
1，3二硝基苯893011.57微溶
制备硝基苯流程如图：

请回答：
（1）步骤①配制混酸：取100mL烧杯，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸，操作是：在烧杯中先加入18mL浓硝酸，再，并不断搅拌、冷却；把配好的混和酸加入恒压漏斗中；最后在三颈烧瓶中加入18mL苯．
（2）在室温下向三颈瓶中的苯逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀、加热．实验装置中长玻璃管最好用球形冷凝管代替（填仪器名称）；上图中的加热方式称为；反应温度控制在50～60℃的原因是水浴加热、防止副反应反应．
硝基苯的提纯步骤为：

（3）步骤⑤表明混合物中有苯和硝基苯的操作和现象是混合物倒入蒸馏水中，液体分为三层．
（4）验证步骤⑥中液体已洗净的操作和现象是：取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙溶液，有白色沉淀生成，说明洗涤干净；为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入无水CaCl2除去水，然后蒸馏（填操作名称）．
（5）设计实验证明中：“粗产品中2”中含二硝基苯．
（6）用铁粉、稀盐酸与硝基苯（用Ph-NO2表示）反应可生成染料中间体苯胺（Ph-NH2），其反应的化学方程式为Ph-NO2+3Fe+6HCl→Ph-NH2+3FeCl2+2H2O．
9．硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS2）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制备绿矾．
（1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为：2SO2+O2→加热催化剂2SO3，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/（L•s）
①则这段时间为5s．
②该反应达到平衡状态的标志是BD．
A．容器内硫元素物质的量分数不变      B．混合物的平均相对分子质量不变
C．n（SO2）：n（O2）：n（SO3）=2：1：2         D．各组分的体积分数不变
（2）利用烧渣制绿矾的过程如下
操作I的名称过滤，溶液A的溶质H2SO4，固体B是Fe．
（3）某科研机构用NaOH溶液吸收废气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示，（电极材料为石墨）
①图中b极要连接电源的正极（填“正”或“负”）
②SO32-放电的电极反应式为SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+．
③若用甲烷-空气燃料电池作电源，处理标准状况下40m3的废气（其中SO2的体积分致为0.2 ），理论上需要消耗标准状况下甲烷2m3．
16．2016年8月17日，广东警方查获黑窝点非法使用Na2S2O4等浸泡食物来达到保鲜作用，Na2S2O4俗称保险粉，大量用于漂白纸张和印染工业．某学习小组用下列方法制备该物质．
①把甲酸（HCOOH）溶于甲醇溶液，再和足量的NaOH溶液混合配成溶液；
②制取SO2并通入上述溶液中，一段时间后可获得保险粉．
（已知：Na2S2O4在水中溶解度较大，在甲醇中溶解度较小）

装置如图1所示
（1）A装置中的分液漏斗改为恒压滴液漏斗（仪器名称）更合适，D中盛放的试剂为NaOH溶液．
（2）B装置的作用为防倒吸、防堵塞；
（3）C装置内发生的化学反应方程式为2SO2+HCOONa+NaOH=Na2S2O4+CO2+H2O．
（4）分离C装置中产品时就选用图2装置中丁（填甲、乙、丙、丁，下同），回收乙醇的装置为甲．
（5）Na2S2O4在碱性环境中除去废水中的CrO42-及+4价S的化合物，反应的离子方程式为3S2O42-+2OH-+2CrO42-+2H2O=2Cr（OH）3↑+6SO32-．
13．NaCN为剧毒无机物．某兴趣小组查资料得知，实验室里的NaCN溶液可用Na2S2O3溶液进行解毒销毁，他们开展了以下三个实验，请根据要求回答问题：
实验Ⅰ．硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3•5H2O）的制备：
已知Na2S2O3•5H2O对热不稳定，超过48℃即开始丢失结晶水，现以Na2CO3和Na2S物质的量之比为2：1的混合溶液及SO2气体为原料，采用如图装置制备Na2S2O3•5H2O．
（1）将Na2S和Na2CO3按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在蒸馏烧瓶中加入Na2SO3固体，在分液漏斗中注入C（填以下选择项的字母），并按下图安装好装置，进行反应．
A．稀盐酸         B．浓盐酸        C．70%的硫酸     D．稀硝酸
（2）pH小于7会引起Na2S2O3溶液的变质反应，会出现淡黄色浑浊．反应约半小时，当溶液pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．如果通入SO2过量，发生的化学反应方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓；
实验Ⅱ．产品纯度的检测：
（3）已知：Na2S2O3•5H2O的摩尔质量为248g/mol；2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6．取晶体样品a g，加水溶解后，滴入几滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到终点时，消耗碘水溶液v mL．
①滴定终点的现象是最后滴入一滴碘水，溶液颜色由无色变成蓝色，且半分钟内部褪色；   
②该样品纯度是$\frac{4.96×1{0}^{-3}v}{a}×100%$；
（4）滴定过程中可能造成实验结果偏低的是BD；
A．锥形瓶未用Na2S2O3溶液润洗
B．锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定，进行读数
C．滴定终点时仰视读数    
D．滴定管尖嘴内滴定前无气泡，滴定终点发现气泡
实验Ⅲ．有毒废水的处理：
（5）兴趣小组的同学在采取系列防护措施及老师的指导下进行以下实验：
向装有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na2S2O3溶液，两反应物恰好完全反应，但无明显现象，取反应后的溶液少许滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-．
14．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是（　　）
A．对2HI（g）?H2（g）+I2（g）平衡体系增加压强使颜色变深
B．反应CO（g）+NO2（g）?CO2（g）+NO（g）△H＜0升高温度使平衡向逆方向移动
C．合成氨反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施
D．在溴水中存在如下平衡：Br2（g）+H2O（l）?HBr（aq）+HBrO（aq），当加入NaOH溶液后颜色变浅

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