Question

（2012?岳陽二模）如圖是合成氨和利用氨制取硝酸、純堿的簡要流程示意圖：

（1）設(shè)備A的名稱是

冷凝器

，設(shè)備B的名稱是

循環(huán)壓縮機(jī)

．
（2）有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是

B

．
A．從合成塔出來的混合氣體，其中NH₃只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低
B．由于氨易液化，N₂、H₂是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高
C．合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D．合成氨廠采用的壓強(qiáng)是2×10⁷～5×10⁷Pa，因在該壓強(qiáng)下鐵觸媒的活性最大
（3）在純堿制造過程中，過程①與過程②的順序能否顛倒？

不能

，其理由是

因?yàn)镃O₂在水中溶解度較小，順序顛倒后得不到較高濃度的HCO₃^-，所以沒有NaHCO₃生成

．若產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉，用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：

ω （NaHCO₃）=

84(m1-m2)

31m1

（注明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號(hào)的含義）
（4）硝酸廠的尾氣中含有NO和NO₂等污染物，常利用各種燃料氣中的甲烷等將氮的氧化物還原為空氣主要成分而除去．寫出甲烷與NO₂反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：

CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O

．
若基于下列反應(yīng)的方法治理：2NO₂+2NaOH→NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O；現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO、NO₂的混合物恰好與50mL 2.0mol?L^-1的NaOH溶液反應(yīng)完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物質(zhì)的量的比值為4：1，則在混合氣體中NO氣體的體積分?jǐn)?shù)為

0.3

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖示的流程及合成氨的條件分析完成；
（2）A、通過循環(huán)利用提高了生產(chǎn)氨的工廠的效率；
B、合成氨中，先將氨氣液化，然后循環(huán)利用氮?dú)�、氫氣，提高了合成氨產(chǎn)率；
C、合成氨反應(yīng)溫度控制在500℃左右，在該溫度下反應(yīng)速率較快、催化劑活性較高；
D、根據(jù)壓強(qiáng)對合成氨的影響分析；
（3）根據(jù)二氧化碳的溶解度分析；利用差量法計(jì)算出純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）根據(jù)反應(yīng)物為甲烷和二氧化氮，生成物為氮?dú)夂投�氧化碳寫成反�?yīng)的方程式；NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式解答．

解答：解：（1）從合成塔出來的氨氣溫度較高，需要降低溫度，然后分離，所以裝置A為冷凝器；分離出氨氣后的氮?dú)狻�氫氣需要循環(huán)利用，通過循環(huán)壓縮機(jī)增大壓強(qiáng)，輸送到合成塔中循環(huán)利用，
故答案為：冷凝器；循環(huán)壓縮機(jī)；  
（2）A．從合成塔出來的混合氣體，其中NH₃只占15%，通過循環(huán)使用氮?dú)夂蜌錃�，大大提高了氨氣的產(chǎn)率，故A錯(cuò)誤；
B．由于氨易液化，分離出氨氣，通過N₂、H₂的循環(huán)使用，大大提高了氨的產(chǎn)率，故B正確；
C．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫不利用氨氣的合成，合成氨反應(yīng)溫度控制在500℃左右，在該溫度下反應(yīng)速率較快、催化劑活性較高，故C錯(cuò)誤；
D．合成氨是可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向著使壓強(qiáng)減小的方向移動(dòng)，有利于生成氨氣，提高原料的利用率，故D錯(cuò)誤；
故選B；  
（3）由于CO₂在水中溶解度較小，過程①與過程②的順序顛倒后得不到較高濃度的HCO₃^-，所以沒有NaHCO₃生成；
設(shè)混合物加熱前質(zhì)量為m₁，加熱后質(zhì)量為m₂，質(zhì)量計(jì)算為：（m₁-m₂），
碳酸氫鈉加熱分解的方程式為：2NaHCO₃

△   .

CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O△m
                           168g       44g        18g    62g
                         m（NaHCO₃）                  （m₁-m₂）
混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為：m（NaHCO₃）=

168×(m1-m2)

62

=

84(m1-m2)

31

，
碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：ω （NaHCO₃）=

84(m1-m2) 31

m1

=

84(m1-m2)

31m1

，
故答案為：不能；因?yàn)镃O₂在水中溶解度較小，順序顛倒后得不到較高濃度的HCO₃^-，所以沒有NaHCO₃生成；ω （NaHCO₃）=

84(m1-m2)

31m1

；
（4）根據(jù)題中信息，反應(yīng)物為甲烷和二氧化氮，生成為氮?dú)夂投�氧化碳，根�?jù)化合價(jià)升降相等配平，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O，
NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，
根據(jù)反應(yīng)NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O
        1   1         2
        x   x         2x
  2NO₂ +2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O
   2             1     1
（y-x）    0.5（y-x） 0.5（y-x）
所以[2x+0.5（y-x）]：0.5（y-x）=4：1，
解得x：y=3：7，
則NO的體積分?jǐn)?shù)為：

3

3+7

=0.3，
故答案為：CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O；0.3．

點(diǎn)評：本題考查了合成氨和利用氨制取硝酸、純堿的方法，涉及的內(nèi)容較多，難度稍大，充分考查學(xué)生的分析、理解能力和靈活應(yīng)用知識(shí)的能力．