Question

8．某化工厂以天然气、水、空气为基本原料联合生产氨、硝酸，获得了良好的经济效益，下面是其生产流程图．

（1）试剂a可能是NaOH溶液（Na₂CO₃溶液、氨水也可），设备B的名称为吸收塔，设备A中的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）该化工厂合成氨时的压强40MPa，温度为500℃左右，在此条件下，测定达到平衡时混合气体中NH₃的体积分数约为35.2%．
①在保持温度、压强不变的情况下，写出一种能提高合成塔中H₂转化率的方法及时分离出NH₃或者增大N₂的浓度，温度越低，NH₃的产率越高，为何不在较低温度下进行合成若温度过低，反应速率太慢，会导致单位时间内生成的NH₃量很少．
②从合成塔中出来的NH₃的体积分数通常约为15%，其原因是合成塔中反应并没有达到平衡．
（3）从设备B中出来的硝酸浓度较小，通常先加入一定量的硝酸镁后再进行蒸馏
①下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是：ab
a．浓硫酸b．硫酸镁c．生石灰
②蒸馏时通常采用减压蒸馏，这样做的主要目的是可使HNO₃在较低温度下气化，避免硝酸分解．
（4）用尿素[CO（NH₂）₂]处理尾气时可得到纯净的两种常见无毒气体，反应过程为：NO、NO₂在水中反应转化亚硝酸，然后亚硝酸再与尿素反应，写出后者反应的化学方程式：2HNO₂+CO（NH₂）₂=CO₂↑+2N₂↑+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）吸收二氧化碳可用碱液吸收；设备B是吸收塔；设备A中发生氨的催化氧化反应；
（2）①从平衡正向移动来分析增大氢气的转化率；温度太低，速率会很慢；
②达到平衡时混合气体中NH₃的体积分数约为35.2%，从合成塔中出来的NH₃的体积分数通常约为15%，说明未达到平衡；
（3）①加的物质不能与硝酸反应，沸点要高，能吸水；
②硝酸不稳定，温度高要分解；
（4）亚硝酸再与尿素反应可得到纯净的两种常见无毒气体，从元素种类可知产物是二氧化碳、氮气．

解答 解：（1）吸收二氧化碳可用碱液吸收，可用NaOH溶液（Na₂CO₃溶液、氨水也可）；设备B是吸收塔；设备A中发生氨的催化氧化，方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：NaOH溶液（Na₂CO₃溶液、氨水也可）；吸收塔；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）①从平衡正向移动来分析增大氢气的转化率，及时分离出NH₃或者增大N₂的浓度，平衡正向移动，氢气的转化率得到提高；若温度过低，反应速率太慢，会导致单位时间内生成的NH₃量很少，
故答案为：及时分离出NH₃或者增大N₂的浓度；若温度过低，反应速率太慢，会导致单位时间内生成的NH₃量很少；
②达到平衡时混合气体中NH₃的体积分数约为35.2%，从合成塔中出来的NH₃的体积分数通常约为15%，说明未达到平衡，
故答案为：合成塔中反应并没有达到平衡；
（3）①加的物质不能与硝酸反应，沸点要高，能吸水，只有a、b符合，c要与硝酸反应，
故答案为：a、b；
②硝酸不稳定，温度高要分解，蒸馏时通常采用减压蒸馏可使HNO₃在较低温度下气化，避免硝酸分解，
故答案为：可使HNO₃在较低温度下气化，避免硝酸分解；
（4）亚硝酸再与尿素反应可得到纯净的两种常见无毒气体，从元素种类可知产物是二氧化碳、氮气，方程式为：2HNO₂+CO（NH₂）₂=CO₂↑+2N₂↑+3H₂O，
故答案为：2HNO₂+CO（NH₂）₂=CO₂↑+2N₂↑+3H₂O．

点评 本题以天然气、水、空气为基本原料联合生产氨、硝酸，考查了物质的性质，化学反应速率、化学平衡、环境保护等在生产中的应用，题目难度适中．