题目

题型：不详难度：来源：

（12分）  回答下列问题：

（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是　　　　　　　　　                    和将空气与碳反应后除去CO ₂；氢气的来源是用水和碳氢化合物反应并产生CO, 写出采用天然气为原料制取氢气的化学反应方程式　　　　　　　　　　　　　　                         。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A中发生的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
（3） 设备B的名称是　　　　　　 ，其中m和n是两个通水口，入水口是　　　　 （填“m”或“n”）。
（4）设备C的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　            ；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO(g)+H₂O(g)　CO₂ (g)+ H₂ (g)，已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c(H₂O)：c(CO)不低于　　　　　
（计算结果保留三位有效数字）

答案

(1)先加压液化再分馏（蒸馏）　（2分）； CH₄＋H₂OCO＋3H₂ （2分）
(2) N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃ （2分）
(3)冷却塔(或冷凝器)　 （1分）     n　（1分）
(4)将液氨与未反应的原料气分离（2分）
(5)13.8（2分）

解析

试题分析：（1）分离两种气体的方法是先加压液化再分馏。利用天然气制备氢气则需甲烷和水反应，条件是催化剂。（2）A为反应室，装置提供高温催化剂的反应条件，即为氮气与氢气反应制备氨气的反应。（3）C后接液氨储存，C中需将液氨分离出来，所以B为冷却塔，为加大冷却效率，装置设计了很多回型管道。（4）将液氨与其他物质分离开。（5）设CO、H₂O起始浓度为x、ymol/L,则转化的CO的最小值为0.9x。
CO(g)+H₂O(g) =  CO₂(g)+H₂(g)
起始   x      y        0     0 
变化  0.9x   0.9x      0.9x   0.9x
平衡  0.9x  y-0.9x    0.9x  0.9x
根据平衡常数列式：（0.9x）²/0.1x（y-0.9x）=0.627解得y/x=13.8。所以只要此值大于13.8,转化率就会超过90%。
点评：此题以合成氨反应为载体综合考查了化学与技术模块的主干知识。