Question

4．如圖是某大型化工生產(chǎn)的工藝流程圖（部分反應(yīng)物或生成物已經(jīng)略去）：
請回答下列問題：
（1）流程中所涉及的化學(xué)工業(yè)有：合成氨、硝酸制備聯(lián)合制堿法（或侯式制堿法）．
（2）工業(yè)從液態(tài)空氣中分離出A、B利用的原理是根據(jù)沸點不同進(jìn)行分離．
（3）圖示中G生成H的流程中為了提高原料的利用率和減少污染，生產(chǎn)中往往采取的操作是通入過量的空氣，一氧化氮循環(huán)使用．
（4）工業(yè)生產(chǎn)反應(yīng)Ⅰ的方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，為提高原料轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是高壓，生產(chǎn)中需將產(chǎn)物液化分離的目的是降低生成物濃度，使平衡正向移動，提高原料的利用率．
（5）寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（6）圖示中生成小蘇打的化學(xué)方程式NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，母液與K分離的方法是過濾．有兩種方案從母液中獲得副產(chǎn)品J：①通入氨氣、冷卻、加食鹽、過濾②不通氨氣、冷卻、加食鹽、過濾對比這兩種方案．方案①通入氨氣的作用增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純；方案①濾液一般不能反復(fù)循環(huán)利用，其原因是濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產(chǎn)品的純度．

Answer 1

分析 流程分析可知，液態(tài)空氣蒸餾得到A、B為O₂和N₂，焦炭和水高溫反應(yīng)生成C、D為H₂和CO，B和C能反應(yīng)生成E，是工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)，則應(yīng)為合成氨的反應(yīng)，則E為NH₃，進(jìn)一步推得A為O₂，B為N₂，C為H₂，D為CO，CO和H₂O反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，所以F為CO₂，A+E=G，是氨氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，G為NO，H為NO₂，I為HNO₃，硝酸和氨氣反應(yīng)生成L是NH₄NO₃，氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，所以K為NaHCO₃，M為Na₂CO₃，母液為NH₄Cl，加入氯化鈉析出氯化銨晶體J，據(jù)此答題．

解答 解：流程分析可知，液態(tài)空氣蒸餾得到A、B為O₂和N₂，焦炭和水高溫反應(yīng)生成C、D為H₂和CO，B和C能反應(yīng)生成E，是工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)，則應(yīng)為合成氨的反應(yīng)，則E為NH₃，進(jìn)一步推得A為O₂，B為N₂，C為H₂，D為CO，CO和H₂O反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，所以F為CO₂，A+E=G，是氨氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，G為NO，H為NO₂，I為HNO₃，硝酸和氨氣反應(yīng)生成L是NH₄NO₃，氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，所以K為NaHCO₃，M為Na₂CO₃，母液為NH₄Cl，加入氯化鈉析出氯化銨晶體J，
（1）流程中設(shè)計到的工業(yè)制備有工業(yè)合成氨、硝酸制備，聯(lián)合制堿，
故答案為：硝酸制備；   
（2）利用氮氣和氧氣的沸點不同通過蒸餾方法控制溫度分離得到氮氣和氧氣，
故答案為：根據(jù)沸點不同進(jìn)行分離；
（3）通入過量的空氣，過程中生成的一氧化氮循環(huán)使用，可以提高一氧化氮的利用率和減少污染，
故答案為：通入過量的空氣，一氧化氮循環(huán)使用；
（4）工業(yè)生產(chǎn)反應(yīng)Ⅰ是氮氣和氫氣高溫高壓催化劑反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)方程式為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，提高原料轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡正向進(jìn)行，可以增大壓強，所以提高原料轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是高壓，生產(chǎn)中需將產(chǎn)物液化分離可以降低生成物濃度，使平衡正向移動，提高原料的利用率，
故答案為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃；高壓；降低生成物濃度，使平衡正向移動，提高原料的利用率；
（5）反應(yīng)Ⅱ是氨氣的催化氧化反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（6）是向氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，母液與碳酸氫鈉分離的方法是過濾，從母液中獲得副產(chǎn)品NH₄Cl：通入氨氣、冷卻、加食鹽、過濾，通入氨氣的作用是增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純，由于濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產(chǎn)品的純度，所以濾液一般不能反復(fù)循環(huán)利用，
故答案為：NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；過濾；增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純；濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產(chǎn)品的純度；

點評 本題考查無機物推斷，涉及常見的化工生產(chǎn)的原理，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識，注意根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行推斷，難度較大．