Question

4．如圖是某大型化工生產的工藝流程圖（部分反應物或生成物已經略去）：
請回答下列問題：
（1）流程中所涉及的化學工業有：合成氨、硝酸制備聯合制堿法（或侯式制堿法）．
（2）工業從液態空氣中分離出A、B利用的原理是根據沸點不同進行分離．
（3）圖示中G生成H的流程中為了提高原料的利用率和減少污染，生產中往往采取的操作是通入過量的空氣，一氧化氮循環使用．
（4）工業生產反應Ⅰ的方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，為提高原料轉化率的反應條件是高壓，生產中需將產物液化分離的目的是降低生成物濃度，使平衡正向移動，提高原料的利用率．
（5）寫出反應Ⅱ的化學方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（6）圖示中生成小蘇打的化學方程式NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，母液與K分離的方法是過濾．有兩種方案從母液中獲得副產品J：①通入氨氣、冷卻、加食鹽、過濾②不通氨氣、冷卻、加食鹽、過濾對比這兩種方案．方案①通入氨氣的作用增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純；方案①濾液一般不能反復循環利用，其原因是濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產品的純度．

Answer 1

分析 流程分析可知，液態空氣蒸餾得到A、B為O₂和N₂，焦炭和水高溫反應生成C、D為H₂和CO，B和C能反應生成E，是工業生產中的反應，則應為合成氨的反應，則E為NH₃，進一步推得A為O₂，B為N₂，C為H₂，D為CO，CO和H₂O反應生成氫氣和二氧化碳，所以F為CO₂，A+E=G，是氨氣和氧氣反應生成一氧化氮和水，G為NO，H為NO₂，I為HNO₃，硝酸和氨氣反應生成L是NH₄NO₃，氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉溶液反應生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，所以K為NaHCO₃，M為Na₂CO₃，母液為NH₄Cl，加入氯化鈉析出氯化銨晶體J，據此答題．

解答 解：流程分析可知，液態空氣蒸餾得到A、B為O₂和N₂，焦炭和水高溫反應生成C、D為H₂和CO，B和C能反應生成E，是工業生產中的反應，則應為合成氨的反應，則E為NH₃，進一步推得A為O₂，B為N₂，C為H₂，D為CO，CO和H₂O反應生成氫氣和二氧化碳，所以F為CO₂，A+E=G，是氨氣和氧氣反應生成一氧化氮和水，G為NO，H為NO₂，I為HNO₃，硝酸和氨氣反應生成L是NH₄NO₃，氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉溶液反應生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，所以K為NaHCO₃，M為Na₂CO₃，母液為NH₄Cl，加入氯化鈉析出氯化銨晶體J，
（1）流程中設計到的工業制備有工業合成氨、硝酸制備，聯合制堿，
故答案為：硝酸制備；   
（2）利用氮氣和氧氣的沸點不同通過蒸餾方法控制溫度分離得到氮氣和氧氣，
故答案為：根據沸點不同進行分離；
（3）通入過量的空氣，過程中生成的一氧化氮循環使用，可以提高一氧化氮的利用率和減少污染，
故答案為：通入過量的空氣，一氧化氮循環使用；
（4）工業生產反應Ⅰ是氮氣和氫氣高溫高壓催化劑反應生成氨氣，反應方程式為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，提高原料轉化率，應使平衡正向進行，可以增大壓強，所以提高原料轉化率的反應條件是高壓，生產中需將產物液化分離可以降低生成物濃度，使平衡正向移動，提高原料的利用率，
故答案為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃；高壓；降低生成物濃度，使平衡正向移動，提高原料的利用率；
（5）反應Ⅱ是氨氣的催化氧化反應生成一氧化氮和水，反應方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（6）是向氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳氣體發生反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應方程式為NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，母液與碳酸氫鈉分離的方法是過濾，從母液中獲得副產品NH₄Cl：通入氨氣、冷卻、加食鹽、過濾，通入氨氣的作用是增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純，由于濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產品的純度，所以濾液一般不能反復循環利用，
故答案為：NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；過濾；增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純；濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產品的純度；

點評 本題考查無機物推斷，涉及常見的化工生產的原理，需要學生熟練掌握元素化合物知識，注意根據圖中轉化關系進行推斷，難度較大．