Question

某企業生產氨氣的流程如下：（已知送入合成塔的氮氣和氫氣的體積比為1：4）
請回答下列問題：
（1）操作①的名稱是

 

，操作④發生的是

 

變化（選填物理或化學）．
（2）寫出②的化學方程式

 

．
（3）檢驗合成塔中出來的氣體中含有氨氣的方法是

 

．
（4）下列變化過程屬于氮的固定的是

 

A．由氮氣合成氨                      B．由氨制氯化銨
C．雷雨天氣由氮氣得硝酸鹽            D．碳酸氫銨受熱分解
（5）試寫出合成塔中發生反應的化學方程式

 

．
（6）若達平衡后從合成塔出來的高溫高壓氣體中僅含體積分數為25%的氨氣，則氮氣的轉化率為

 

，從混合氣中分離出氨氣的措施是

 

，分離出的氮氣和氫氣則重新回到合成塔中．

Answer 1

考點：工業合成氨

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：（1）根據煤的干餾原理分析；根據分離液體中沸點不同的物質的方法分析；
（2）碳與水蒸氣高溫生成水煤氣；
（3）根據氨氣是堿性氣體．能使潤濕的紅色石蕊試紙變藍來檢驗；
（4）將游離態的氮轉化為化合態的氮的過程，叫做氮的固定，據此分析；
（5）在合成塔中，氮氣和氫氣可以合成氨氣，據此書寫；
（6）根據氨氣易液化來從混合氣中分離出氨氣；根據三行式計算轉化率．

解答： 解：（1）煤的干餾是指煤在隔絕空氣的條件下加熱，生成煤焦油、焦炭、焦爐煤氣等物質，所以操作①的名稱是干餾；液態空氣中不同的物質沸點不同分離出氮氣，所以操作④的名稱為蒸餾，屬于物理變化，故答案為：煤的干餾；蒸餾；
（2）碳與水蒸氣高溫生成水煤氣，其反應方程式為C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；
（3）氨氣為堿性氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色，故答案為：用潤濕的紅色石蕊試紙靠近氣體，若試紙變藍，則說明含有氨氣；
（4）將游離態的氮轉化為化合態的氮的過程，叫做氮的固定，
A．由氮氣合成氨，氮元素由游離態轉化為化合態，屬于氮的固定，故A正確；
B．由氨制氯化銨，不屬于氮的固定，故B錯誤；
C．雷雨天氣由氮氣得硝酸鹽，氮元素由游離態轉化為化合態，屬于氮的固定，故C正確；
D．碳酸氫銨受熱分解，不屬于氮的固定，故D錯誤；
故答案為：AC．
（5）在合成塔中，氮氣和氫氣可以合成氨氣，即N₂+3H₂ 

高溫高壓

催化劑

2NH₃，故答案為：N₂+3H₂ 

高溫高壓

催化劑

2NH₃；
（6）設投料時N₂的體積為a，H₂的為4a，轉化的N₂為x，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）a      4a        0
轉化（mol）x      3x       2x
平衡（mol）a-x   4a-3x     2x
體積分數為25%的氨氣，則

2x

a-x+4a-3x+2x

=25%，x=0.5a，
則轉化率為

0.5a

a

×100%=50%，氨氣易液化，所以從混合氣中分離出氨氣的操作是降溫，
故答案為：50%；降溫．

點評：本題考查了合成氨的原料、原理、產物的分離等，涉及的知識點較多，難度中等．