Question

15．合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，也是化學對社會發(fā)展與進步做出的巨大貢獻．合成氨的流程圖為：

（1）制取氫氣的反應為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，CO+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂+H₂．這兩個化學反應涉及到的含碳物質中碳元素呈現(xiàn)的價態(tài)為0、+2、+4．
（2）寫出N₂、H₂反應生成NH₃的化學方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化劑\;\;\;\;\;}}{高溫、高壓}$2NH₃．
（3）流程圖中將N₂、H₂循環(huán)使用，目的是提高反應物的利用率，節(jié)約資源．
（4）將沸點不同的氣體分離開來，常采用液化分離法．如，控制溫度在-183℃時，可將空氣中N₂與O₂分離．根據下表中物質的沸點判斷，要將產物NH₃與N₂、H₂分離開來，最適宜的溫度應該控制在-33.35℃℃．

物質	H2	N2	O2	NH3
沸點	-252℃	-195.8℃	-183℃	-33.35℃

（5）合成氨需要的氮氣來自空氣，可用分離液態(tài)空氣方法得到氮氣，這一過程發(fā)生的是物理變化，若用化學變化的方法從空氣中分離出氮氣，你的設計是利用氫氣與氮氣發(fā)生化學反應得到氨氣，再利用化學變化將氨氣中的氮元素還原出來．

Answer 1

分析 （1）根據元素化合價的計算方法考慮；（2）根據化學方程式的書寫方法考慮；（3）根據節(jié)省資源考慮；（4）將產物NH₃與N₂、H₂分離開來，最適宜的溫度應該控制在-33.35℃；（5）通過化學變化利用氫氣與氮氣發(fā)生化學反應得到氨氣，再利用化學變化將氨氣中的氮元素還原出來．

解答 解：（1）碳單質中碳元素化合價是0，一氧化碳中碳元素是+2價，二氧化碳中碳元素化合價是+4價；
（2）反應物是氮氣、氫氣生成物是氨氣，用觀察法配平即可，所以方程式是：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化劑\;\;\;\;\;}}{高溫、高壓}$2NH₃
（3）流程圖中將N₂、H₂循環(huán)使用，目的是提高反應物的利用率，節(jié)約資源；
（4）根據表中物質的沸點判斷，要將產物NH₃與N₂、H₂分離開來，最適宜的溫度應該控制在-33.35℃；
（5）通過化學變化利用氫氣與氮氣發(fā)生化學反應得到氨氣，再利用化學變化將氨氣中的氮元素還原出來．
故答案為：（1）0、+2、+4；（2）N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化劑\;\;\;\;\;}}{高溫、高壓}$2NH₃；（3）提高反應物的利用率，節(jié)約資源；（4）-33.35℃；（5）利用氫氣與氮氣發(fā)生化學反應得到氨氣，再利用化學變化將氨氣中的氮元素還原出來．

點評 解答本題關鍵是要熟悉化合價的計算方法，化學方程式的書寫方法，并能靈活運用．