Question

11．氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位．現(xiàn)在約有80%的氨用來制造化肥，其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料．氨氧化法制硝酸是工業(yè)上制硝酸的主要方法．
（1）對(duì)于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施以高壓，都能縮短達(dá)到平衡所用的時(shí)間，但只有壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響．
（2）綜合考慮各種因素，在實(shí)際生產(chǎn)中合成氨一般選擇以鐵觸媒為催化劑，壓強(qiáng)在10～30MPa，溫度在400～500℃．
（3）要實(shí)現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮?dú)獾膩碓磫栴}．氫氣可以由以下幾個(gè)途徑制�。孩匐娊馑�制取氫氣；②由煤或焦炭制取氫氣；③由天然氣或重油制取氫氣．你認(rèn)為哪種方法是最佳選擇：③（填序號(hào)），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₄+H₂O$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO+3H₂、CO+H₂O$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO₂+H₂．
（4）如圖是合成氨的簡(jiǎn)要流程示意圖，圖中循環(huán)氣體物質(zhì)是N₂、H₂．
（5）硝酸廠的尾氣中含有NO和NO₂等污染物，為了防止污染大氣可以用燒堿溶液吸收從吸收塔中放出的尾氣，發(fā)生的反應(yīng)如下：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，2NaOH+NO₂═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
但在實(shí)際生產(chǎn)中常用純堿代替燒堿，也能發(fā)生類似反應(yīng)，且放出CO₂，試寫出用純堿溶液吸收NO和NO2的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂；
②Na₂CO₃+2NO₂═NaNO₂+NaNO₃+CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)勒沙特列原理，增加壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，而催化劑能同等程度的改變正逆反應(yīng)速率，對(duì)化學(xué)平衡沒有影響；
（2）工業(yè)上考慮反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、對(duì)設(shè)備的要求等因素，選擇合成氨的條件；
（3）①電解水制取氫氣，要消耗電能，反應(yīng)難度較大；
②由煤或焦炭與水反應(yīng)制取氫氣，反應(yīng)殘留固體多，煤中雜質(zhì)較多，得到氣體不純；
③由天然氣或重油制取氫氣，產(chǎn)生的污染較小，產(chǎn)生氫氣的效率較高；
（4）合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃饪梢匝�環(huán)使用；
（5）根據(jù)元素守恒，純堿與NO和NO₂反應(yīng)，生成NaNO₂、NaNO₃，且放出CO₂，據(jù)此寫反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）根據(jù)勒沙特列原理，增加壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，而催化劑能同等程度的改變正逆反應(yīng)速率，對(duì)化學(xué)平衡沒有影響，
故答案為：壓強(qiáng)；
（2）工業(yè)上考慮反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、對(duì)設(shè)備的要求等因素，選擇合成氨的條件為10～30MPa、400～500℃、鐵觸媒，
故答案為：鐵觸媒；10～30MPa；400～500℃；
（3）①電解水制取氫氣，要消耗電能，反應(yīng)難度較大；
②由煤或焦炭與水反應(yīng)制取氫氣，反應(yīng)殘留固體多，煤中雜質(zhì)較多，得到氣體不純；
③由天然氣或重油制取氫氣，產(chǎn)生的污染較小，產(chǎn)生氫氣的效率較高，反應(yīng)方程式為CH₄+H₂O$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO+3H₂、CO+H₂O$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO₂+H₂，
故答案為：③；CH₄+H₂O$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO+3H₂、CO+H₂O$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO₂+H₂；
（4）合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃饪梢匝�環(huán)使用，故答案為：N₂、H₂；
（5）根據(jù)元素守恒，純堿與NO和NO₂反應(yīng)，生成NaNO₂、NaNO₃，且放出CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為①NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂，②Na₂CO₃+2NO₂═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，
故答案為：①NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂；②Na₂CO₃+2NO₂═NaNO₂+NaNO₃+CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查工業(yè)合成氨知識(shí)，涉及物質(zhì)的分離、化學(xué)平衡的等問題，題目難度中等，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)，注意合成氨條件的選擇．