Question

4．工業(yè)上合成氨的流程示意圖如下：

回答下列問題：
（1）工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣．氮氣來源于空氣，從空氣中制取氮氣的方法是液化；氫氣來源與水和碳?xì)浠�合物，甲烷與水蒸氣反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式為CH₄+H₂O（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO+3H₂．
（2）設(shè)備A中含有電加熱器、觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱是合成塔．其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃．
（3）設(shè)備B的名稱是冷凝塔，其中進(jìn)水口是a（填“a”或“b”）．
（4）設(shè)備C的作用是將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離．
（5）在原料氣制備過程中混有的CO能使催化劑中毒，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應(yīng)實現(xiàn)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0．為了提高該反應(yīng)中CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是升高溫度（寫出一條即可）．

Answer 1

分析 （1）空氣的主要成分是氮氣和氧氣，二者沸點不同；甲烷與水蒸氣在一定條件下反應(yīng)生成CO和氫氣；
（2）設(shè)備A用于合成氨，發(fā)生反應(yīng)為氮氣與氫氣反應(yīng)生成氨氣；
（3）冷凝分離設(shè)備為冷凝塔；水流和氣流方向應(yīng)逆向；
（4）分離器用來分離液氨和原料氣；
（5）升高溫度平衡向吸熱方向移動．

解答 解：（1）空氣的主要成分是氮氣和氧氣，二者沸點不同，可以用液化法來獲取氮氣；甲烷與水蒸氣在一定條件下反應(yīng)生成CO和氫氣，其反應(yīng)方程式為：CH₄+H₂O（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO+3H₂；
故答案為：液化；CH₄+H₂O（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$CO+3H₂；
（2）設(shè)備A用于合成氨，則設(shè)備A的名稱是合成塔，發(fā)生反應(yīng)為氮氣與氫氣反應(yīng)生成氨氣，其反應(yīng)方程式為：N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃；
故答案為：合成塔；N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃；
（3）冷凝分離設(shè)備為冷凝塔，水流和氣流方向應(yīng)逆向，則入水口是a，高溫氣體由冷凝塔上端進(jìn)入，冷凝水從下端進(jìn)入，可使冷水充滿冷凝器，逆向冷凝效果好，
故答案為：冷凝塔；a；
（4）合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物，則分離器用來分離液氨和原料氣，
故答案為：將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離；
（5）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0，該反應(yīng)正方向為吸熱方向，升高溫度平衡向正方向移動，能提高該反應(yīng)中CO的轉(zhuǎn)化率；
故答案為：升高溫度．

點評 本題綜合考查工業(yè)合成氨知識，涉及物質(zhì)的分離、化學(xué)方程式的書寫、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)，根據(jù)性質(zhì)選擇分離方法，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．