Question

8．氮的化合物是重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很多重要應(yīng)用．工業(yè)上合成氨的流程示意圖如圖1所示．

回答下列問題：
（1）設(shè)備A中含有電加熱器、觸煤和熱交換器，設(shè)備A的名稱合成塔，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃．
（2）設(shè)備B中m和n是兩個通水口，入水口是n（填“m”或“n”）．
（3）設(shè)備C的作用是將液氨和未反應(yīng)的原料氣體分離．
（4）某工廠利用氨氣生產(chǎn)硝酸的流程簡要表示如圖2所示：
①寫出設(shè)備b的名稱吸收塔；a中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O₂═2NO₂．
②常壓法生產(chǎn)的硝酸濃度較低，尾氣中氮氧化物含量較高，請幫助上述工廠設(shè)計一個能提高硝酸濃度、減少尾氣排放的改進(jìn)方案，并表示在圖中．
（5）工業(yè)上利用氨氧化法生產(chǎn)硝酸，如圖3是氨氧化率與氨一空氣混合其中氧氨比的關(guān)系．其中直線表示反應(yīng)的理論值；曲線表示生產(chǎn)實際情況．當(dāng)氨氧化率達(dá)到100%，理論上r[n（O₂）/n（NH₃）]=1.25，實際生產(chǎn)要將r值維持在1.7～2.2之間，原因是O₂太少不利于NH₃的轉(zhuǎn)化，r值為2.2時NH₃氧化率已近100%．

Answer 1

分析 （1）氮氣和氫氣在合成塔內(nèi)發(fā)生化合反應(yīng)生成氨氣；
（2）從A中出來的混合氣體進(jìn)入冷卻塔冷凝，為了達(dá)到最佳冷凝效果，高溫氣體從冷凝塔上端進(jìn)入，冷卻水從下端進(jìn)入；
（3）C是分離塔，在分離塔內(nèi)將液氨和未反應(yīng)的原料氣體分離，原料可循環(huán)利用；
（4）①b的名稱是 吸收塔；a中反應(yīng)的化學(xué)方程式2NO+O₂═2NO₂；
②要提高硝酸濃度、減少尾氣排放可將尾氣中氮氧化物再通入設(shè)備a循環(huán)利用，對尾氣處理后排放；
（5）由氨氧化的化學(xué)方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，可知氨氧化率達(dá)到100%，理論上r$\frac{n（{O}_{2}）}{n（N{H}_{3}）}$=$\frac{5}{4}$，結(jié)合實際生產(chǎn)中平衡移動原理來解答．

解答 解：（1）氮氣和氫氣在合成塔內(nèi)發(fā)生化合反應(yīng)生成氨氣方程式為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，
故答案為：合成塔；N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃；
（2）混合氣體進(jìn)入冷卻塔冷凝，冷凝水從下口n進(jìn)入，從上口m排出，這樣通過逆向通水，冷凝效果會更好，
故答案為：n；
（3）C是分離塔，在分離塔內(nèi)將液氨和未反應(yīng)的原料氣體分離，然后循環(huán)利用，提高了原料的利用率，
故答案為：將液氨和未反應(yīng)的原料氣體分離；
（4）①b的名稱是 吸收塔；a中反應(yīng)的化學(xué)方程式2NO+O₂═2NO₂，
故答案為：吸收塔；2NO+O₂═2NO₂；
②要提高硝酸濃度、減少尾氣排放可將尾氣中氮氧化物再通入設(shè)備a循環(huán)利用，對尾氣處理，改進(jìn)方案如圖所示：，
故答案為：；
（5）由氨氧化的化學(xué)方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，可知氨氧化率達(dá)到100%，理論上r$\frac{n（{O}_{2}）}{n（N{H}_{3}）}$=$\frac{5}{4}$=1.25，
由圖可知，實際生產(chǎn)要將r值維持在1.7～2.2之間，原因是O₂太少不利于NH₃的轉(zhuǎn)化，r值為2.2時NH₃氧化率已近100%，
故答案為：1.25；O₂太少不利于NH₃的轉(zhuǎn)化，r值為2.2時NH₃氧化率已近100%．

點評 本題考查了工業(yè)合成氨的流程，明確合成原理為解答關(guān)鍵，注意掌握工業(yè)合成氨的流程及裝置名稱，要求學(xué)生能夠正確書寫常見反應(yīng)的化學(xué)方程式，用化學(xué)平衡知識分析圖象為解答第（5）題的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意理論生產(chǎn)與實際生產(chǎn)的區(qū)別．