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）設備A的名稱是

冷凝器

，設備B的名稱是

循環壓縮機

．
（2）有關合成氨工業的說法中，正確的是

B

．
A．從合成塔出來的混合氣體，其中NH₃只占15%，所以生產氨的工廠的效率都很低
B．由于氨易液化，N₂、H₂是循環使用，所以總體來說氨的產率很高
C．合成氨工業的反應溫度控制在500℃左右，目的是使化學平衡向正反應方向移動
D．合成氨廠采用的壓強是2×10⁷～5×10⁷Pa，因在該壓強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

因為CO₂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量分數，純堿中碳酸氫鈉的質量分數可表示為：

ω （NaHCO₃）=

84(m1-m2)

31m1

（注明你的表達式中所用的有關符號的含義）
（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反應的化學反應方程式：

CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O

．
若基于下列反應的方法治理：2NO₂+2NaOH→NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O；現有標準狀況下NO、NO₂的混合物恰好與50mL 2.0mol?L^-1的NaOH溶液反應完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物質的量的比值為4：1，則在混合氣體中NO氣體的體積分數為

0.3

．

Answer 1

分析：（1）根據圖示的流程及合成氨的條件分析完成；
（2）A、通過循環利用提高了生產氨的工廠的效率；
B、合成氨中，先將氨氣液化，然后循環利用氮氣、氫氣，提高了合成氨產率；
C、合成氨反應溫度控制在500℃左右，在該溫度下反應速率較快、催化劑活性較高；
D、根據壓強對合成氨的影響分析；
（3）根據二氧化碳的溶解度分析；利用差量法計算出純堿中碳酸氫鈉的質量分數；
（4）根據反應物為甲烷和二氧化氮，生成物為氮氣和二氧化碳寫成反應的方程式；NO、NO₂的物質的量分別為xmol、ymol，利用反應的化學方程式解答．

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；分離出氨氣后的氮氣、氫氣需要循環利用，通過循環壓縮機增大壓強，輸送到合成塔中循環利用，
故答案為：冷凝器；循環壓縮機；  
（2）A．從合成塔出來的混合氣體，其中NH₃只占15%，通過循環使用氮氣和氫氣，大大提高了氨氣的產率，故A錯誤；
B．由于氨易液化，分離出氨氣，通過N₂、H₂的循環使用，大大提高了氨的產率，故B正確；
C．該反應正反應是放熱反應，高溫不利用氨氣的合成，合成氨反應溫度控制在500℃左右，在該溫度下反應速率較快、催化劑活性較高，故C錯誤；
D．合成氨是可逆反應，增大壓強，平衡向著使壓強減小的方向移動，有利于生成氨氣，提高原料的利用率，故D錯誤；
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；
設混合物加熱前質量為m₁，加熱后質量為m₂，質量計算為：（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量為：m（NaHCO₃）=

168×(m1-m2)

62

=

84(m1-m2)

31

，
碳酸氫鈉的質量分數為：ω （NaHCO₃）=

84(m1-m2) 31

m1

=

84(m1-m2)

31m1

，
故答案為：不能；因為CO₂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）根據題中信息，反應物為甲烷和二氧化氮，生成為氮氣和二氧化碳，根據化合價升降相等配平，反應的化學方程式為：CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O，
NO、NO₂的物質的量分別為xmol、ymol，
根據反應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的體積分數為：

3

3+7

=0.3，
故答案為：CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O；0.3．

點評：本題考查了合成氨和利用氨制取硝酸、純堿的方法，涉及的內容較多，難度稍大，充分考查學生的分析、理解能力和靈活應用知識的能力．