Question

某企业生产氨气的流程如下：（已知送入合成塔的氮气和氢气的体积比为1：4）
请回答下列问题：
（1）操作①的名称是

 

，操作④发生的是

 

变化（选填物理或化学）．
（2）写出②的化学方程式

 

．
（3）检验合成塔中出来的气体中含有氨气的方法是

 

．
（4）下列变化过程属于氮的固定的是

 

A．由氮气合成氨                      B．由氨制氯化铵
C．雷雨天气由氮气得硝酸盐            D．碳酸氢铵受热分解
（5）试写出合成塔中发生反应的化学方程式

 

．
（6）若达平衡后从合成塔出来的高温高压气体中仅含体积分数为25%的氨气，则氮气的转化率为

 

，从混合气中分离出氨气的措施是

 

，分离出的氮气和氢气则重新回到合成塔中．

Answer 1

考点：工业合成氨

专题：元素及其化合物,化学应用

分析：（1）根据煤的干馏原理分析；根据分离液体中沸点不同的物质的方法分析；
（2）碳与水蒸气高温生成水煤气；
（3）根据氨气是碱性气体．能使润湿的红色石蕊试纸变蓝来检验；
（4）将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，叫做氮的固定，据此分析；
（5）在合成塔中，氮气和氢气可以合成氨气，据此书写；
（6）根据氨气易液化来从混合气中分离出氨气；根据三行式计算转化率．

解答： 解：（1）煤的干馏是指煤在隔绝空气的条件下加热，生成煤焦油、焦炭、焦炉煤气等物质，所以操作①的名称是干馏；液态空气中不同的物质沸点不同分离出氮气，所以操作④的名称为蒸馏，属于物理变化，故答案为：煤的干馏；蒸馏；
（2）碳与水蒸气高温生成水煤气，其反应方程式为C+H₂O

高温  .

CO+H₂，故答案为：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；
（3）氨气为碱性气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，故答案为：用润湿的红色石蕊试纸靠近气体，若试纸变蓝，则说明含有氨气；
（4）将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，叫做氮的固定，
A．由氮气合成氨，氮元素由游离态转化为化合态，属于氮的固定，故A正确；
B．由氨制氯化铵，不属于氮的固定，故B错误；
C．雷雨天气由氮气得硝酸盐，氮元素由游离态转化为化合态，属于氮的固定，故C正确；
D．碳酸氢铵受热分解，不属于氮的固定，故D错误；
故答案为：AC．
（5）在合成塔中，氮气和氢气可以合成氨气，即N₂+3H₂ 

高温高压

催化剂

2NH₃，故答案为：N₂+3H₂ 

高温高压

催化剂

2NH₃；
（6）设投料时N₂的体积为a，H₂的为4a，转化的N₂为x，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）a      4a        0
转化（mol）x      3x       2x
平衡（mol）a-x   4a-3x     2x
体积分数为25%的氨气，则

2x

a-x+4a-3x+2x

=25%，x=0.5a，
则转化率为

0.5a

a

×100%=50%，氨气易液化，所以从混合气中分离出氨气的操作是降温，
故答案为：50%；降温．

点评：本题考查了合成氨的原料、原理、产物的分离等，涉及的知识点较多，难度中等．