Question

（2012?延邊州模擬）工業生產中常利用連續生產等方法來提高生產效率，降低成本．圖1是工業合成氨與制備硝酸的流程：

（1）簡述原料氣N₂、H₂的來源：

N₂來源于空氣，H₂來源于焦炭與水蒸氣的反應

．
（2）下列可以代替硝酸鎂加入到蒸餾塔中的是：

A

．
A．濃硫酸        B．氯化鈣        C．氯化鎂       D．生石灰
（3）氨氣和氧氣145℃就開始反應，在不同溫度和催化劑條件下生成不同產物（如圖2所示）：
4NH₃+5O₂?4NO+6H₂O  K₁=1×10⁵³（900℃）
4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O    K₂=1×10⁶⁷（900℃）
溫度較低時以生成

N₂

為主，溫度高于900℃時，NO產率下降的原因：

生成NO的反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，NO的產率下降

，吸收塔中需要補充空氣的原因：

進一步與NO反應生成硝酸

．
（4）尾氣處理時，小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑，此法運行費用低，吸收效果好，不產生二次污染，吸收后尾氣中NO和NO₂的去除率高達99.95%．其主要的反應為氮氧化物混合氣與水反應生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素[CO（NH₂）₂]反應生成CO₂和N₂，請寫出有關反應的化學方程式：

NO+NO₂+H₂O═2HNO₂

，

CO（NH₂）₂+2HNO₂═CO₂↑+2N₂↑+3H₂O

．

Answer 1

分析：（1）生成氨氣的原料N₂來源于空氣，H₂來源于水煤氣；
（2）硝酸鎂加入到蒸餾塔中作吸水劑據此分析；
（3）由圖可知低溫主要產物為氮氣；生成NO的反應為放熱反應；吸收塔內生成硝酸．
（4）尾氣中的氧化物主要為NO、NO₂，由題目信息可知，二者與水反應生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素反應生成CO₂和N₂，然后配平．

解答：解：（1）空氣中含有大量的氮氣，所以生成氨氣的原料N₂來源于空氣，H₂來源于焦炭與水蒸氣的反應產物水煤氣，
故答案為：N₂來源于空氣，H₂來源于焦炭與水蒸氣的反應；
（2）硝酸鎂加入到蒸餾塔中作吸水劑，濃硫酸能吸水，而且難揮發，所以選用濃硫酸，故答案為：A；
（3）由圖可知低溫主要產物為氮氣N₂，
生成NO的反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率下降，
合成塔反應過程中產生NO，為充分利用，補充空氣會進一步與NO反應生成硝酸，
故答案為：N₂；生成NO的反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，NO的產率下降；進一步與NO反應生成硝酸；
（4）由題目信息可知，NO、NO₂二者混合物與水反應生成亞硝酸，反應方程式為NO+NO₂+H₂O=2HNO₂；
亞硝酸再與尿素反應生成CO₂和N₂，反應方程式為CO（NH₂）₂+2HNO₂═CO₂↑+2N₂↑+3H₂O，
故答案為：NO+NO₂+H₂O=2HNO₂；CO（NH₂）₂+2HNO₂═CO₂↑+2N₂↑+3H₂O．

點評：本題主要考查了工業合成氨與制備硝酸，同時考查了化學平衡，綜合性較強，難度較大．