9.工業(yè)上合成氨的簡易流程如下:

(1)原料氣中往往含有CO等雜質(zhì),在反應進行前要先凈化,凈化的原因是防止催化劑中毒.
(2)氮氣和氫氣的混合氣體通過壓縮機壓縮的原因是增大壓強,加快反應速率,使平衡朝生成NH3的方向進行.
(3)設備A中含有電加熱器、觸媒和熱交換器,設備A的名稱是合成(氨)塔,其中發(fā)生反應的化學方程式為N2+3H2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$2NH3;.
(4)冷卻塔B中m和n是兩個通水口,入水口是n(填“m”或“n”);不宜從相反方向通水的原因是高溫氣體由冷卻塔的上端進入,冷卻水從下端進入,逆向冷卻效果好.
(5)設備C的作用是分離液氨和未反應的原料氣.
(6)工業(yè)商用NH3生產(chǎn)硝酸時,將NH3和O2按體積比1:2混合通入某特定條件的密閉容器中進行反應,所有物質(zhì)不與外界交換,最后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為77.8%.

分析 (1)在原料氣制備過程中混有CO對催化劑有毒害作用,需要去原料氣中的CO;
(2)根據(jù)增大壓強和減少生成物對反應速率或是平衡移動的影響知識來回答;
(3)根據(jù)圖示可知,設備A為合成塔、B為冷凝器或冷凝塔;工業(yè)合成氨中合成塔中的反應為氮氣和氫氣在高溫高壓條件下生成氨氣,據(jù)此寫出反應的化學方程式;
(4)設備B為冷凝塔;根據(jù)采用逆流的方式冷卻效果好解答;
(5)設備C是分離塔,將生成氨氣及時分離出來,有利于平衡正向移動;
(6)由4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3,可得:NH3+2O2=HNO3+H2O,根據(jù)方程計算.

解答 解:(1)原料氣中的H2S、CO、CO2等雜質(zhì)容易造成催化劑中毒,降低催化效果,所以必須將原料氣中往往含有的H2S、CO、CO2等雜質(zhì)除去,防止催化劑中毒,
故答案為:防止催化劑中毒;
(2)氮、氫混合氣體送入合成塔前要通過壓縮機壓縮,來增大壓強,這樣可以加快化學反應速率,還可以讓化學平衡朝生成NH3的方向進行,
故答案為:增大壓強,加快反應速率,使平衡朝生成NH3的方向進行;
(3)氮氣和氫氣經(jīng)過壓縮、除油后進入合成塔合成氨氣,所以A為合成塔;工業(yè)合成氨中合成塔中的反應為:氮氣和氫氣在高溫高壓條件下生成氨氣,反應方程式為:N2+3H2$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH3,
故答案為:合成(氨)塔;N2+3H2$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH3;
(4)從合成塔出來的氣體溫度較高,需要先降溫再吸收,則B為冷卻塔(或冷凝器);一元高溫氣體由冷卻塔的上端進入,冷卻水從下端進入,逆向冷卻效果好,所以入水口為n,
故答案為:n;高溫氣體由冷卻塔的上端進入,冷卻水從下端進入,逆向冷卻效果好;
(5)設備C是分離塔,將生成的液態(tài)氨氣與未反應的原料氣分離,氨氣不斷被液化分離,減小氨氣的濃度,促使平衡不斷正向移動,提高原料的利用率,
故答案為:分離液氨和未反應的原料氣;
(6)由4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得:NH3+2O2=HNO3+H2O,則按理論上的原料比將原料放在一個具有反應條件的密閉容器中進行,所有物質(zhì)不與外界交換,則生成1molHNO3、molH2O,則硝酸的質(zhì)量分數(shù)為:$\frac{63}{63+18}$×100%=77.8%,
故答案為:77.8%.

點評 本題以工業(yè)合成氨的知識,題目難度中等,根據(jù)合成流程明確合成原理為解答關鍵,注意了解工業(yè)合成氨的設備名稱及影響化學平衡的因素,試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用能力.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

3.有下列幾組物質(zhì),請將序號填入下列空格內(nèi):
A、CH2=CH-COOH和油酸(C17H33COOH)    B、12C60和石墨 C、乙醇和乙二醇
D、 和E、35Cl和37Cl
①互為同位素的是E;
②互為同系物的是A;
③互為同素異形體的是B;
④互為同分異構(gòu)體的是D;
⑤不是同系物,不是同分異體,也不是同素異形體,但可看成是同一類物質(zhì)的是C.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

4.相同溫度下,容積相同的甲、乙、丙3個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g);△H=-197kJ•mol-1.實驗測得起始、平衡時的有關數(shù)據(jù)如表:
容器起始各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol達到平衡時體系能量的變化
SO2O2SO3Ar
4200放出熱量:Q1
31.510放出熱量:Q2
31.510.1放出熱量:Q3
下列敘述正確的是( 。
A.Q1=Q2=Q3=394 kJ
B.若在上述條件下反應生成2molSO3(s)的反應熱為△H1,則△H1<-197 kJ•mol-1
C.甲、乙、丙3個容器中反應的平衡常數(shù)不相等
D.達到平衡時,丙容器中SO2的體積分數(shù)最大

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.某溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)隨時間變化的曲線如圖所示.
請回答下列問題;
(1)由圖中數(shù)據(jù)分析,該反應的化學方程式為3X+Y?2Z
(2)反應開始至2min,Z的平均反應速率為0.05mol/(L•min)
(3)5min時z的生成速率與6min時Z的生成速率相比較,前者等于(填“大于”“小于”或“等于”)后者.
(4)上述反應進行過程中,如果降低溫度,則其反應速率減。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”).
(5)下列各項中不可以說明上述反應達到平衡的是af(填字母).
a.混合氣體的密度不變
b.混合氣體的壓強不變
c.同一物質(zhì)的正反應速率等于逆反應速率
d.X的濃度保持不變
e.生成1molZ和同時生成1.5molX
f.X、Y、Z的反應速率之比為3:2:1.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

4.一定條件下,可逆反應的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是(  )
A.對于C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g),在一定條件下達到平衡狀態(tài)時,體系的總壓強為P,其中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均為1mol,則用分壓表示的平衡常數(shù)kP=$\frac{3}{P}$
B.恒溫恒壓下,在一容積可變的容器中,反應2A(g)+B(g)?2C(g)達到平衡時,A、B和C的物質(zhì)的量分別為4nol、2mol和4mol,若此時A、B和C均增加1mol,平衡正向移動
C.恒溫恒壓下,在一容積可變的容器中,N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)達到平衡狀態(tài)時,N2、H2、NH3各1mol,若此時再充入3molN2,則平衡正向移動
D.對于一定條件下的某一可逆反應,用平衡濃度表示的平衡常數(shù)和用平衡分壓表示的平衡常數(shù),其數(shù)值不同,但意義相同,都只與溫度有關

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.若苯的環(huán)上三個氫原子分別被-Cl、-Br、-I取代,能生成的同分異構(gòu)體數(shù)目是( 。
A.8種B.9種C.10種D.11種

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

1.在1L密閉容器發(fā)生反應:4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)△H=-Q kJ•mol-1(Q>0),容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如表:
時間/濃度c(NH3)(mol•L-1c(O2)(mol•L-1c(NO)(mol•L-1
起始0.81.60
第2min0.6a0.2
第4min0.30.9750.5
第6min0.30.9750.5
第8min0.71.4750.1
第10min0.71.4750.1
下列說法正確的是( 。
A.第4min、第8min時分別達到化學平衡,且平衡常數(shù)相同
B.反應在第2min時改變了某一條件,該條件一定是升高溫度
C.反應在第2min到第4min時,O2的平均速率為0.1875mol•min-1
D.在開始反應的前2min內(nèi),該反應放出0.2QKJ的熱量

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.有下列各組物質(zhì)
A、O2和O3                                            
B、12C和13C
C、CH3-CH2-CH2-CH3
D、CH3-CH2-CH2-CH3
E、液氯和氯氣                                    
F、CCO(NH22和NH4CNO
G、C60和金剛石
(1)B組兩物質(zhì)互為同位素;     
(2)AG組兩物質(zhì)互為同素異形體;
(3)CF組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體; 
(4)DE組中兩物質(zhì)是同一物質(zhì).

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.下列實驗操作中正確的是( 。
A.制取溴苯:將鐵屑、溴水、苯混合加熱
B.鑒別己烯和苯:分別向己烯和苯中滴入酸性KMnO4溶液,振蕩,觀察是否褪色
C.實驗室制取硝基苯:先加入濃硫酸,再加苯,最后滴入濃硝酸
D.檢驗鹵代烴中的鹵素原子:加入NaOH溶液共熱,再加AgNO3溶液,觀察沉淀顏色

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