Question

氮氣是一種重要的工業(yè)原料，廣泛應用于化肥等工業(yè)．工業(yè)常用PSA變壓吸附制氮氣，某學習小組查閱到相關制氮氣工藝流程（如圖1），并展開學習，請回答相關問題：
【資料】：1、碳分子篩對不同氣體的吸附強度不同，如圖所示；      
2、氣壓越大，碳分子篩吸附能力越強，反之越弱；
3、碳分子篩可以再生，能重復使用．

（1）吸附塔中碳分子篩具有吸附性，這種性質是

 

（填“化學”、“物理”）性質，根據工藝流程，資料1圖象中氣體②是

 

（填化學式）；
（2）根據資料，碳分子篩再生的方法是

 

．
（3）相比分離液態(tài)空氣制氮氣，該工藝的優(yōu)點是

 

；
（4）氮氣可作食品保護氣，是因為氮氣化學性質

 

（填“穩(wěn)定”、“活潑”）．N₂和H₂在500℃、200MPa及催化劑的條件下發(fā)生反應，生成NH₃，反應的化學方程式為

 

，反應中，N₂和H₂的質量比為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據碳的吸附性是將氣體吸附在表面考慮；根據等體積氣體相對分子質量越大，壓強越大考慮；（2）根據碳分子篩進入吸附塔后吹掃能將氮氣分離出來考慮；（3）根據空氣不需液化和原料的利用率考慮；（4）根據保護氣需要化學性質穩(wěn)定考慮；（5）根據化學方程式的寫法和相對分子質量的計算方法考慮．

解答：解：（1）碳的吸附性是將氣體吸附在表面，沒有新物質生成，屬于物理性質，等體積氣體相對分子質量越大，壓強越大，氣壓越大，碳分子篩吸附能力越強，由圖示可知②的吸附能力最弱，所以氣體的相對分子質量最小，所以資料1圖象中氣體②是氮氣；
（2）降低吸附塔中壓強（氣壓），利用N₂吹掃，使被吸附氣體和碳分子篩分離，所以碳分子篩可以重復使用；
（3）分離液態(tài)空氣制氮氣，需要將氮氣加壓降溫呈液態(tài)，該方法不需要將空氣降溫，碳分子篩可以重復使用，節(jié)約成本；
（4）保護氣需要化學性質穩(wěn)定，反應物是氮氣和氫氣，生成物是氨氣，用觀察法配平，N₂和H₂的質量比為14×2：3×2=14：3．
故答案為：（1）物理；N₂；（2）降低吸附塔中壓強（氣壓），利用N₂吹掃，使被吸附氣體和碳分子篩分離；（必須寫出關鍵詞“降低壓強”）；（3）無需將空氣液化，且碳分子篩可以重復使用，成本低廉；（4）穩(wěn)定；N₂+3H₂

催化劑          .

500℃、200MPa

2NH₃；14：3．

點評：解答本題關鍵是要根據題給信息來獲取有用信息，尤其是所給的資料，熟悉化學方程式的書寫方法．