Question

   【化學(xué)――選修化學(xué)與技術(shù)】(15分）

氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，下圖是合成氨的簡(jiǎn)要流程：

I.原料氣的制備：

(1) 合成氨所需氮?dú)鈦碜钥諝�，方法之一是將空氣液化后再加熱分館；請(qǐng)另設(shè)計(jì)一種從空氣中分離出氮?dú)獾姆椒ǎ篲________________________________________________________；

(2) 請(qǐng)寫出工業(yè)上獲得氫氣的一種方法（用化學(xué)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(jìn)人壓縮機(jī)之前必須經(jīng)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(zhì)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(yīng)為：

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

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

III.氨的合成：

(5)據(jù)報(bào)道，科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H⁺)為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實(shí)現(xiàn)了髙溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖。請(qǐng)寫出鈀電極A上的電極反應(yīng)式________________________

 

Answer 1

【答案】

(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?dú)狻?/p>

(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(guān)知識(shí)。(1)   空氣主要是氧氣和氮?dú)獾幕旌衔铮�可以采用化學(xué)方法除去氧氣，得到氮?dú)�，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?dú)狻?/p>

(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(yīng)得到，CH₄+H₂O  CO +3H₂。

(3) 吸收CO的可逆反應(yīng)正反應(yīng)是體積縮小、放熱反應(yīng)，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(jià)，中的Cu顯+2價(jià)，而1omlO₂要得到4oml電子，根據(jù)得失電子數(shù)守恒，反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比4：1。

(5) 從實(shí)驗(yàn)裝置如圖可以看出，電化學(xué)合成氨是通電合成，A電極是N₂得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃。