Question

硫酸工業、硝酸工業和合成氨工業是重要的化學工業。

⑴在①硫酸工業②合成氨工業③硝酸工業三大工業中，在生產過程中有化學平衡存在的工業是            ，采用循環操作的是               。(填序號)

⑵過磷酸鈣是一種常見的化肥，其有效成份是磷酸二氫鈣，則工業上用磷酸鈣制取過磷酸鈣的化學方程式為                            。  

⑶合成氨生產中，根據化學平衡原理來確定的條件或措施有             （填寫序號）。

A．氮氣的制取                     B．使用鐵觸媒作催化劑

C．使用400～500℃的溫度           D．及時分離生成的NH₃

E．合成氨在高壓下進行             F．制水煤氣除去CO₂         

   ⑷工業上用接觸法制硫酸，最后的產品是98%硫酸或20%發煙硫酸（含SO₃質量分數為20%的硫酸），若98%硫酸表示為SO₃•aH₂O，20%發煙硫酸表示為SO₃•bH₂O，則a，b分別為：a=_________，b=___________。   

Answer 1

⑴①②；①②③；⑵Ca₃(PO₄)₂+2H₂SO₄(濃)＝2CaSO₄+Ca(H₂PO₄)₂；⑶DE；⑷a=10/9，b=160/209。錯解分析:①過磷酸鈣的有效成分是磷酸二氫鈣和硫酸鈣的混和物，制過磷酸鈣的化學方程式產物寫成磷酸氫鈣是錯誤的。②使用鐵觸媒作催化劑只與化學反應速率有關，與化學平衡移動無關。③計算20%發煙硫酸SO₃•bH₂O的b值時，認為20gSO3和80g98%硫酸組成來計算是錯誤的。

解題指導:硫酸工業中的SO₂的氧化和合成氨工業中的氨的合成反應均是可逆反應，存在化學平衡。其中硫酸工業中未被氧化的SO₂和合成氨工業中的分離氨后的混和氣體以及硝酸工業中的生成硝酸后形成的NO均要進行循環使用。工業上用制取過磷酸鈣磷酸鈣和濃硫酸反應，Ca₃(PO₄)₂+2H₂SO₄(濃)＝2CaSO₄+Ca(H₂PO₄)₂。合成氨的反應是放熱、體積縮小的反應。及時分離生成的NH₃有利于反應向合成氨的方向進行，增大壓強有利于平衡向向合成氨的方向進行。設98%硫酸質量為100g, 98%硫酸SO₃的物質的量等于H₂SO₄的物質的量為1mol，水為20g。物質的量為20/18=10/9所以a=10/9；設20%發煙硫酸為100g, 20%發煙硫酸表示為SO₃•bH₂O，則n(SO₃)為(20/80+80×80/98×80=209/196。n(H₂O)=18×80/98×18=40/49。b=(40/49)/( 209/196)= 160/209。