Question

6．氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，工業(yè)上可以按照下圖所示流程生產(chǎn)氨氣：

（1）原料氣之一氮氣的工業(yè)制取方法是分離液態(tài)空氣，寫出氨氣的工業(yè)用途（任答一點）作制冷劑或制硝酸可制氮肥．
（2）寫出合成塔中發(fā)生的反應(yīng)的化學反應(yīng)方程式N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃．
在冷卻塔中對混合氣體進行冷卻，冷水的入口n（答m或n）．
（3）設(shè)備C的作用將生成的液態(tài)氨氣與未反應(yīng)的原料氣分離．
其分離器中的過程對整個工業(yè)合成氨的意義氨氣不斷被液化分離，減小氨氣的濃度，促使平衡不斷正向移動，提高原料的利用率．（試結(jié)合平衡移動原理回答）
（4）在原料氣制備過程中混有 CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的 CO，可通過如下反應(yīng)來實現(xiàn)：CO（g）+H2O（g）?CO₂（g）+H₂（g），已知1000K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.627，若要使CO的轉(zhuǎn)化超過80%，則起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于5.9（精確到小數(shù)點后一位）．

Answer 1

分析 （1）空氣中的近五分四的是氮氣，所以工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法得到氮氣，根據(jù)氨氣的物質(zhì)確定用途；
（2）工業(yè)合成氨中合成塔中的反應(yīng)為氮氣和氫氣在高溫高壓條件下生成氨氣；采用逆流的方式冷卻效果好；
（3）設(shè)備C是分離塔，將生成氨氣及時分離出來，有利于平衡正向移動；
（4）根據(jù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（C{O}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$，結(jié)合CO的轉(zhuǎn)化率進行計算．

解答 解：（1）空氣中的近五分四的是氮氣，所以工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法得到氮氣，氨氣可以作制冷劑或制硝酸可制氮肥，
故答案為：分離液態(tài)空氣；作制冷劑或制硝酸可制氮肥；
（2）工業(yè)合成氨中合成塔中的反應(yīng)為氮氣和氫氣在高溫高壓條件下生成氨氣，反應(yīng)方程式為N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃，采用逆流的方式冷卻效果好，所以冷水從n處進入，
故答案為：N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃；n；
（3）設(shè)備C是分離塔，將生成的液態(tài)氨氣與未反應(yīng)的原料氣分離，氨氣不斷被液化分離，減小氨氣的濃度，促使平衡不斷正向移動，提高原料的利用率，
故答案為：將生成的液態(tài)氨氣與未反應(yīng)的原料氣分離；氨氣不斷被液化分離，減小氨氣的濃度，促使平衡不斷正向移動，提高原料的利用率；
（4）設(shè)開始CO為amol/L，H₂O為bmol/L，
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
a       b
0.2a    b-0.8a   0.8a     0.8a
根據(jù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（C{O}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.8a×0.8a}{0.2a×（b-0.8a）}$=0.627，所以b：a=5.9，所以起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于5.9，
故答案為：5.9．

點評 本題考查了合成氨的原理、化學平衡的計算等知識，綜合性較強，中等難度，注意化學平衡原理在工業(yè)生產(chǎn)的中的應(yīng)用．