Question

13．无论从能耗，还是环境，现代工业工艺往往采用联合生产的方式．工业合成氨、硝酸、纯碱可以进行联合生产．请回答下列有关问题：
（1）工业中，从合成塔出来的混合气体成分是NH₃、H₂、N₂（填化学式），在进入分离器之前，需进入冷却塔（填工业设备名称）．
（2）15mol氮气和3mol氢气在密闭容器中反应生成的氨气的物质的量a（选填字母代号）．
a．小于2mol   b．等于2mol    c．大于2mol 小于15mol  d．等于15mol
（3）氨气在工业制备硝酸生产中的作用是4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O（用化学方程式表示）：硝酸工业生产中的尾气（NO₂、NO的混合气体）通常可用纯碱溶液吸收：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑；尾气吸收过程中，每吸收5mol尾气，则生成CO₂的物质的量为2.5mol；
（4）硝酸厂的尾气也可利用尿素蒸汽将氨的氧化物还原为空气的主要成分而除去，写出尿素与NO2反应的化学方程式4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）工业中，从合成塔出来的混合气体成分是NH₃、H₂、N₂；在进入分离器之前，需进入冷却塔；
（2）根据可逆反应的特点分析解答；
（3）氨气在工业制备硝酸生产中的作用氨气与氧气反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O；由反应方程式2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑可知，2mol的尾气生成1mol的二氧化碳，所以每吸收5mol尾气，则生成CO₂的物质的量为2.5mol；
（4）尿素与NO₂反应生成氮气和二氧化碳气体，反应的方程式为：4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．

解答 解：（1）工业中，从合成塔出来的混合气体成分是NH₃、H₂、N₂；在进入分离器之前，需进入冷却塔，故答案为：NH₃、H₂、N₂；冷却塔；
（2）根据可逆反应不可能完全转化，如果3mol氢气完全转化生成2mol的氨气，所以生成的氨气的物质的量小于2mol，故选a；
（3）氨气在工业制备硝酸生产中的作用氨气与氧气反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O；由反应方程式2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑可知，2mol的尾气生成1mol的二氧化碳，所以每吸收5mol尾气，则生成CO₂的物质的量为2.5mol，故答案为：4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O；2.5mol；
（4）尿素与NO₂反应生成氮气和二氧化碳气体，反应的方程式为：4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O，故答案为：4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．

点评 本题考查了含氮物质的应用，题目难度中等，明确工业制取硝酸的原理为解答关键，注意掌握含氮物质的性质及综合应用方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．