Question

5．合成氨工業、硫酸工業的生產工藝流程大致為：

合成塔和接觸室中的反應分別為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=0；2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₂（g）△H=0．
（1）寫出流程中設備的名稱：B循環壓縮機，X沸騰爐．
（2）進入合成塔和接觸室中的氣體都要進行熱處理，最理想的熱處理方法是充分利用反應中放出的熱量加熱反應氣．
（3）采用循環操作可提高原料的利用率，下列生產中，采用循環操作的是①②③（填序
號）．
①硫酸工業   ②合成氨工業     ③硝酸工業
（4）工業上常用98.3%的濃硫酸吸收SO₃而不用稀硫酸或水的原因是由于用稀硫酸或水吸收SO₂時易形成酸霧，不利于SO₂吸收．
（5）工業生產中常用氨--酸法進行尾氣脫硫，以達到消除污染、廢物利用的目的．硫酸工業尾氣中的SO₂經處理可以得到一種化肥，該肥料的化學式是（NH₄）₂SO₄．
（6）根據化學平衡移動原理，下列條件或措施合理的是③④（填序號）．
①合成氨工業在高壓下進行  ②合成氨工業和硫酸工業都使用催化劑  ③及時將氨液化而分離   ④硫酸工業中，凈化后的爐氣中要有過量空氣   ⑤合成氨工業和硫酸工業都采用適宜的溫度．

Answer 1

分析 （1）工業合成氨通過循環壓縮機循環使用分離出氮氣和氫氣、接觸法制硫酸的工業流程中煅燒黃鐵礦的設備為沸騰爐；
（2）依據合成塔中的反應要吸熱，接觸室中的反應要放熱，結合節約能源提高經濟效益的理念解答；
（3）①硫酸工業中在接觸室發生了二氧化硫的催化氧化，采用循環操作可提高二氧化硫的利用率；
②合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率；
③硫酸工業中涉及到合成氨，合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率；
（4）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃硫酸，若用水或稀硫酸吸收，輕易形成酸霧，且吸收速度慢；
（5）工業生產中常用氨-酸法進行尾氣脫硫，即先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．先用氨水吸收時，發生反應：SO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用濃硫酸處理時，發生反應：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（6）溫度、濃度、壓強均對化學平衡移動有影響，合成氨反應、二氧化硫與氧氣反應生成三氧化硫都是為放熱的體積減小的反應．

解答 解：（1）合成氨工業中，利用氨易液化，分離出N₂、H₂通過循環壓縮機循環使用，可提高氨的產率；X設備是煅燒黃鐵礦的設備，在沸騰爐進行反應，
故答案為：循環壓縮機；沸騰爐；
（2）合成塔中的反應要吸熱，接觸室中的反應要放熱，可以充分利用反應中放出的熱量加熱反應氣，實現節越能源提高經濟效益的目的；
故答案為：充分利用反應中放出的熱量加熱反應氣；
（3）①硫酸工業中在接觸室發生了二氧化硫的催化氧化，采用循環操作可提高二氧化硫的利用率，故①正確；
②合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率，故②正確；
③硫酸工業中涉及到合成氨，合成氨生產中產生了氨氣，采用循環操作可提高N₂、H₂的轉化率，故③正確；
故選：①②③；        
（4）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃硫酸，若用水或稀硫酸吸收，輕易形成酸霧，且吸收速度慢；
故答案為：由于用稀硫酸或水吸收SO₂時易形成酸霧，不利于SO₂吸收；
（5）工業生產中常用氨-酸法進行尾氣脫硫，即先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．先用氨水吸收時，發生反應：SO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用濃硫酸處理時，發生反應：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，硫酸工業尾氣中的SO₂經處理可以得到一種化肥為（NH₄）₂SO₄；
故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（6）合成氨反應、二氧化硫與氧氣反應生成三氧化硫都是為放熱的體積減小的反應，
①合成氨工業在高壓下進行，加壓有利于平衡向正方向移動，但是對設備強度要求高，應采用適當的高壓，故不選；
②合成氨工業和硫酸工業都使用催化劑，使用催化劑不影響平衡的移動，故不選；
③及時將氨液化而分離，減小生成物濃度，使平衡向正方向移動，有利于產品的生成，故選；
④硫酸工業中，凈化后的爐氣中要有過量空氣，增大空氣的用量能夠提高二氧化硫的轉化率，故選；
⑤合成氨反應、二氧化硫與氧氣反應生成三氧化硫都是為放熱，從平衡角度，低溫有利于平衡向正向移動，但是低溫反應速率慢，不利于經濟效益的提高，故不選；
故選：③④．

點評 本題主要考查了合成氨工業、硫酸工業的生產工藝流程，掌握生產的原理和步驟、熟悉平衡移動的影響因素和影響反應速率的因素是解題的關鍵，題目難度中等．