Question

   【化學――選修化學與技術】(15分）

氨在國民經濟中占有重要地位，下圖是合成氨的簡要流程：

I.原料氣的制備：

(1) 合成氨所需氮氣來自空氣，方法之一是將空氣液化后再加熱分館；請另設計一種從空氣中分離出氮氣的方法：_________________________________________________________；

(2) 請寫出工業上獲得氫氣的一種方法（用化學方程式表示）____________

II.原料氣的凈化：、

為防止催化劑“中毒”，原料氣在進人壓縮機之前必須經過凈化、精制處理，“精制”過程通常是將含有少量CO、CO₂、O₂和H₂S等雜質的原料氣體通入含有氨水的醋酸亞銅二氨（)溶液，以獲得純凈原料氣。其中，吸收CO的反應為：

(3) 為提髙CO吸收率，可采取的有效措施是__________________

(4) 除去氧氣時，氧氣將氧化為，則反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比是____________；

III.氨的合成：

(5)據報道，科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H⁺)為介質，用吸附在它內外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實現了髙溫常壓下高轉化率的電化學合成氨。其實驗裝置如圖。請寫出鈀電極A上的電極反應式________________________

 

Answer 1

(1)讓碳在空氣中燃燒，使氧氣耗盡，再通過堿液除去CO₂可得到氮氣。

(2) C+H₂OCO+H₂或者CO+H₂OCO₂+H₂或者CH₄ C+2H₂ 或者CH₄+H₂O  CO +3H₂

(3)降溫、加壓(4)    4：1。(5) N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃。

解析:本題考查合成氨的有關知識。(1)   空氣主要是氧氣和氮氣的混合物，可以采用化學方法除去氧氣，得到氮氣，方法是讓碳在空氣中燃燒，使氧氣耗盡，再通過堿液除去CO₂可得到氮氣。

(2) 氫氣可通過將水蒸氣通過灼熱的碳層得到氫氣，方程式為C+H₂OCO+H₂或者CO+H₂OCO₂+H₂，另外通過甲烷的高溫分解得到CH₄ C+2H₂或者甲烷和高溫水蒸氣反應得到，CH₄+H₂O  CO +3H₂。

(3) 吸收CO的可逆反應正反應是體積縮小、放熱反應，因此可以采用降溫和加壓的方法來提高吸收CO的效率。

(4) 中的Cu顯+1價，中的Cu顯+2價，而1omlO₂要得到4oml電子，根據得失電子數守恒，反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比4：1。

(5) 從實驗裝置如圖可以看出，電化學合成氨是通電合成，A電極是N₂得到電子，發生還原反應，電極反應式為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃。