Question

15．合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破，也是化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步做出的巨大貢獻(xiàn)．合成氨的流程圖為：

（1）制取氫氣的反應(yīng)為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，CO+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂+H₂．這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)涉及到的含碳物質(zhì)中碳元素呈現(xiàn)的價(jià)態(tài)為0、+2、+4．
（2）寫出N₂、H₂反應(yīng)生成NH₃的化學(xué)方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化劑\;\;\;\;\;}}{高溫、高壓}$2NH₃．
（3）流程圖中將N₂、H₂循環(huán)使用，目的是提高反應(yīng)物的利用率，節(jié)約資源．
（4）將沸點(diǎn)不同的氣體分離開(kāi)來(lái)，常采用液化分離法．如，控制溫度在-183℃時(shí)，可將空氣中N₂與O₂分離．根據(jù)下表中物質(zhì)的沸點(diǎn)判斷，要將產(chǎn)物NH₃與N₂、H₂分離開(kāi)來(lái)，最適宜的溫度應(yīng)該控制在-33.35℃℃．

物質(zhì)	H2	N2	O2	NH3
沸點(diǎn)	-252℃	-195.8℃	-183℃	-33.35℃

（5）合成氨需要的氮?dú)鈦?lái)自空氣，可用分離液態(tài)空氣方法得到氮?dú)�，這一過(guò)程發(fā)生的是物理變化，若用化學(xué)變化的方法從空氣中分離出氮?dú)�，你的設(shè)計(jì)是利用氫氣與氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到氨氣，再利用化學(xué)變化將氨氣中的氮元素還原出來(lái)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素化合價(jià)的計(jì)算方法考慮；（2）根據(jù)化學(xué)方程式的書(shū)寫方法考慮；（3）根據(jù)節(jié)省資源考慮；（4）將產(chǎn)物NH₃與N₂、H₂分離開(kāi)來(lái)，最適宜的溫度應(yīng)該控制在-33.35℃；（5）通過(guò)化學(xué)變化利用氫氣與氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到氨氣，再利用化學(xué)變化將氨氣中的氮元素還原出來(lái)．

解答 解：（1）碳單質(zhì)中碳元素化合價(jià)是0，一氧化碳中碳元素是+2價(jià)，二氧化碳中碳元素化合價(jià)是+4價(jià)；
（2）反應(yīng)物是氮?dú)狻�氫氣生成物是氨氣，用觀察法配平即可，所以方程式是：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化劑\;\;\;\;\;}}{高溫、高壓}$2NH₃
（3）流程圖中將N₂、H₂循環(huán)使用，目的是提高反應(yīng)物的利用率，節(jié)約資源；
（4）根據(jù)表中物質(zhì)的沸點(diǎn)判斷，要將產(chǎn)物NH₃與N₂、H₂分離開(kāi)來(lái)，最適宜的溫度應(yīng)該控制在-33.35℃；
（5）通過(guò)化學(xué)變化利用氫氣與氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到氨氣，再利用化學(xué)變化將氨氣中的氮元素還原出來(lái)．
故答案為：（1）0、+2、+4；（2）N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化劑\;\;\;\;\;}}{高溫、高壓}$2NH₃；（3）提高反應(yīng)物的利用率，節(jié)約資源；（4）-33.35℃；（5）利用氫氣與氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到氨氣，再利用化學(xué)變化將氨氣中的氮元素還原出來(lái)．

點(diǎn)評(píng) 解答本題關(guān)鍵是要熟悉化合價(jià)的計(jì)算方法，化學(xué)方程式的書(shū)寫方法，并能靈活運(yùn)用．