Question

【化學—選修2：化學與技術】(15分)
I、污水經過一級、二級處理后，還含有少量Cu^2＋、Hg^2＋、Pb^2＋等重金屬離子，可加入沉淀劑使其沉淀。下列物質不能作為沉淀劑的是

A．氨水

B．硫化氫氣體

C．硫酸鈉溶液

D．純堿溶液

II、合成氨的流程示意圖如下：

回答下列問題：
（1）工業合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是                  ，                    ；氫氣的來源是水和碳氫化合物，寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式                                          ，
                                             ；
（2） 設備A中含有電加熱器、觸煤和熱交換器，設備A的名稱               ，其中發生的化學反應方程式為                                     ；
（3） 設備B的名稱              ，其中m和n是兩個通水口，入水口是    (填“m”或“n”)。不宜從相反方向通水的原因                                            ；
（4） 設備C的作用                                     ；
（5）在原料氣制備過程中混有CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應來實現：CO(g)＋H₂O(g) CO₂ (g)＋ H₂ (g) ， 已知1000K時該反應的平衡常數K=0.627，若要使CO的轉化超過90%，則起始物中c(H₂O)：c(CO)不低于         。

Answer 1

Ⅰ、AC (2分)
Ⅱ、（1） 液化、分餾 ； (1分)  與碳反應除去CO₂   (1分)
(1分)          (1分)
（2） 合成塔  (1分)(1分)
（3）冷卻塔 (1分)     n (1分)
高溫氣體由冷卻塔的上端進入，冷卻水從下端進入，逆向冷卻效果好。(2分)
（4）將液氨與未反應的原料氣分離。 (1分)
（5）13.8  (2分)

解析試題分析：I.過量氨水與Cu^2＋反應生成[Cu(NH₃)₂]^2＋、硫酸鈉溶液與Cu^2＋不反應。
Ⅱ⑴從空氣中分離出氮氣的方法：①先通過降溫將空氣液化，然后再升溫分餾得氮氣，②將空氣與碳反應，然后再除去CO₂得氮氣；C、CH₄均能與水蒸氣反應制取氫氣。
⑵工業上合成氨()的設備為合成塔；
⑶從合成塔出來的混合氣(N₂、H₂、NH₃)通過冷卻塔使氨氣冷凝從混合氣中分離出來；冷卻水要從下口(n)進入，高溫氣體由冷卻塔的上端進入，實現逆向冷卻效果好。
⑷設備C能將液氨與未反應的原料氣分離出來，同時再將未反應的原料氣壓縮到合成塔中循環利用。
⑸據題意，要使反應正向進行(除去CO)，則，解得。
考點：本題考查合成氨工業的設備與原理及化學平衡常數的計算與應用。