Question

13．無論從能耗，還是環境，現代工業工藝往往采用聯合生產的方式．工業合成氨、硝酸、純堿可以進行聯合生產．請回答下列有關問題：
（1）工業中，從合成塔出來的混合氣體成分是NH₃、H₂、N₂（填化學式），在進入分離器之前，需進入冷卻塔（填工業設備名稱）．
（2）15mol氮氣和3mol氫氣在密閉容器中反應生成的氨氣的物質的量a（選填字母代號）．
a．小于2mol   b．等于2mol    c．大于2mol 小于15mol  d．等于15mol
（3）氨氣在工業制備硝酸生產中的作用是4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O（用化學方程式表示）：硝酸工業生產中的尾氣（NO₂、NO的混合氣體）通常可用純堿溶液吸收：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑；尾氣吸收過程中，每吸收5mol尾氣，則生成CO₂的物質的量為2.5mol；
（4）硝酸廠的尾氣也可利用尿素蒸汽將氨的氧化物還原為空氣的主要成分而除去，寫出尿素與NO2反應的化學方程式4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）工業中，從合成塔出來的混合氣體成分是NH₃、H₂、N₂；在進入分離器之前，需進入冷卻塔；
（2）根據可逆反應的特點分析解答；
（3）氨氣在工業制備硝酸生產中的作用氨氣與氧氣反應生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；由反應方程式2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑可知，2mol的尾氣生成1mol的二氧化碳，所以每吸收5mol尾氣，則生成CO₂的物質的量為2.5mol；
（4）尿素與NO₂反應生成氮氣和二氧化碳氣體，反應的方程式為：4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．

解答 解：（1）工業中，從合成塔出來的混合氣體成分是NH₃、H₂、N₂；在進入分離器之前，需進入冷卻塔，故答案為：NH₃、H₂、N₂；冷卻塔；
（2）根據可逆反應不可能完全轉化，如果3mol氫氣完全轉化生成2mol的氨氣，所以生成的氨氣的物質的量小于2mol，故選a；
（3）氨氣在工業制備硝酸生產中的作用氨氣與氧氣反應生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；由反應方程式2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑可知，2mol的尾氣生成1mol的二氧化碳，所以每吸收5mol尾氣，則生成CO₂的物質的量為2.5mol，故答案為：4NH₃+O₂$\frac{\underline{\;\;\;催化劑\;\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；2.5mol；
（4）尿素與NO₂反應生成氮氣和二氧化碳氣體，反應的方程式為：4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O，故答案為：4CO（NH₂）₂+6NO₂=7N₂+4CO₂+8H₂O．

點評 本題考查了含氮物質的應用，題目難度中等，明確工業制取硝酸的原理為解答關鍵，注意掌握含氮物質的性質及綜合應用方法，試題培養了學生的分析能力及靈活應用能力．