Question

17．氨氣是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的產(chǎn)品，合成氨并綜合利用的某些過(guò)程如圖所示：

（1）原料氣中的氫氣來(lái)源于水和碳?xì)浠�合物．�?qǐng)寫出甲烷和水在催化劑和高溫條件下反應(yīng)的方程式：CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO+3H₂．
（2）在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備A的名稱為沉淀池，A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（3）上述生產(chǎn)中向母液通入氨氣同時(shí)加入NaCl，可促進(jìn)副產(chǎn)品氯化銨的析出．長(zhǎng)期使用氯化銨會(huì)造成土壤酸化，尿素適用于各種土壤，在土壤中尿素發(fā)生水解，其水解的化學(xué)方程式是CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑．
（4）純堿在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)寫出任意兩種用途：制玻璃、制皂、造紙、紡織、印染等．
（5）圖中所示工業(yè)制法獲得的純堿中常含有NaCl雜質(zhì)，用下述方法可以測(cè)定樣品中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
樣品m$→_{溶解}^{H_{2}O}$溶解$→_{過(guò)濾}^{過(guò)量BaCl_{2}溶液}$沉淀$→_{洗滌}^{H_{2}O}$$\stackrel{低溫烘干、冷卻、稱量}{→}$固體n克
①檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是往少量的最后一次洗滌所得濾液中加入稀H₂SO₄溶液（或AgNO₃溶液），若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀沒(méi)有洗滌干凈，若無(wú)白色沉淀，則沉淀已洗滌干凈．
②樣品中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)物為甲烷和水，條件是高溫、催化劑，產(chǎn)物之一是氫氣，甲烷完全燃燒產(chǎn)物是二氧化碳，不完全燃燒產(chǎn)物為一氧化碳，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)反應(yīng)原理推斷設(shè)備A的名稱以及書(shū)寫化學(xué)反應(yīng)方程式即可；
（3）依據(jù)反應(yīng)中的生成物回答需要的原料，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；
（4）依據(jù)純堿在生產(chǎn)生活的用途進(jìn)行解答；
（5）①根據(jù)濾液中是否含有氯離子或鋇離子判斷沉淀是否洗滌干凈；
②依據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式計(jì)算出樣品中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）依據(jù)題給的信息，甲烷與水在高溫催化劑作用下生成二氧化碳（或一氧化碳）和氫氣，故化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO+3H₂，
故答案為：CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO+3H₂；
（2）在生產(chǎn)中，設(shè)備A中應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物純堿，故A為沉淀池，發(fā)生的反應(yīng)為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案為：沉淀池；NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（3）副產(chǎn)物為氯化銨，需要引入氯離子，且目標(biāo)產(chǎn)物為純堿，故在通入氨氣的同時(shí)，加入NaCl，尿素的水解生成氨氣和二氧化碳，故反應(yīng)為：CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑，
故答案為：NaCl；CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑；
（4）純堿在日常生活中應(yīng)用廣泛，常用于制玻璃、制肥皂、造紙、紡織、印染等，
故答案為：制玻璃、制肥皂；
（5）①檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法為：往少量的最后一次洗滌所得濾液中加入稀H₂SO₄溶液（或AgNO₃溶液），若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀沒(méi)有洗滌干凈；若無(wú)白色沉淀，則沉淀已洗滌干凈，
故答案為：往少量的最后一次洗滌所得濾液中加入稀H₂SO₄溶液（或AgNO₃溶液），若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀沒(méi)有洗滌干凈，若無(wú)白色沉淀，則沉淀已洗滌干凈；
②生成ng固體為BaCO₃，其物質(zhì)的量為：$\frac{ng}{197g/mol}$，則碳酸鈉的質(zhì)量為：$\frac{ng}{197g/mol}$×106g/mol=$\frac{106n}{197}$g，
故氯化鈉的質(zhì)量為（m-$\frac{106n}{197}$）g，則氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：（$\frac{m-\frac{106n}{197}}{m}$）×100%=（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)合成氨的原理，題目難度較大，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，明確合成原理為解答關(guān)鍵．