Question

【題目】Ⅰ．工業上制取硝酸的主要流程圖如下圖1：

（1）工業合成氨的原料是N2和H2。裝置A的名稱是 ；其中N2可從空氣中分離出來，方法是先將空氣 ，然后 即可得到；H2可以水和天然氣為原料在催化劑作用下高溫制取，其化學方程式為 。

（2）在原料氣制備過程中混有的CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)來實現。已知1100 K時該反應的平衡常數K＝0.64，若要使CO的轉化率超過80%，則起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于 。

Ⅱ．利用石灰乳來除去硝酸工業的尾氣(含NO、NO2)，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如上圖2。已知NO和NO2按1:1通入堿液中生成亞硝酸鹽。

（1）上述工藝中采用氣-液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底進入，石灰乳從吸收塔頂噴淋)，其目的是 ；濾渣可循環使用，濾渣的主要成分是 (填化學式)。

（2）該工藝需控制NO 和NO2 物質的量之比接近1：1。若n(NO)：n(NO2)>1：1，則會導致 ；若n(NO)：n(NO2)<1：1，則會導致 。

Answer 1

【答案】(15 分) Ⅰ (1) 合成塔（1分） 液化 （1分） 蒸餾或控制N2的沸點加熱蒸發（1分）

CH4＋H2O(g) CO＋3H2 （寫等號也給分 2分） (2) 5.8 （2分）

Ⅱ. (1) 使尾氣中的NO、NO2 被充分吸收 （2分） Ca(OH)2（2分）

(2)排放氣體中NO 含量升高（2分） 產品Ca(NO2)2 中Ca(NO3)2 含量升高（2分）

【解析】

試題分析：Ⅰ.（1）工業合成氨的原料是N2和H2，合成氨的設備依次有：壓縮機、合成塔、冷凝器、氨分離器、循環壓縮機，裝置A為合成塔，在其中為壓縮的氮氣和氫氣反應生成氨氣，反應原料N2可從空氣中分離出來，方法是先將空氣液化，然后蒸餾或控制N2的沸點加熱蒸發，氮氣先汽化，即可得到，水蒸氣和甲烷反應生成一氧化碳和氫氣，反應為CH4＋H2O(g) CO＋3H2（2）設CO的起始濃度為xmol，H2O的起始濃度為ymol，則轉化的CO的最小值為0.8x，

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始 x y 0 0

變化 0.8x 0.8x 0.8x 0.8x

平衡 0.2x y-0.8x 0.8x 0.8x，

根據平衡常數列式：解得：y/x=5.8，故此只要此值大于5.8，轉化率就會超過80%。Ⅱ. ：（1）使尾氣中NO、NO2與石灰乳充分接觸，NO、NO2被充分吸收；濾渣主要成分是Ca（OH）2，故答案為：使尾氣中NO、NO2被充分吸收；Ca（OH）2；

（2）若n（NO）：n（NO2）＞1：1，則一氧化氮過量，排放氣體中NO含量升高；若n（NO）：n（NO2）＜1：1，則二氧化氮過量，二氧化氮可與石灰乳反應生成Ca（NO3）2，故答案為：排放氣體中NO含量升高；產品Ca（NO2）2中Ca（NO3）2含量升高。