Question

4．如圖是某大型化工生產(chǎn)的工藝流程圖（部分反應(yīng)物或生成物已經(jīng)略去）：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）流程中所涉及的化學(xué)工業(yè)有：合成氨、硝酸制備聯(lián)合制堿法（或侯式制堿法）．
（2）工業(yè)從液態(tài)空氣中分離出A、B利用的原理是根據(jù)沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離．
（3）圖示中G生成H的流程中為了提高原料的利用率和減少污染，生產(chǎn)中往往采取的操作是通入過量的空氣，一氧化氮循環(huán)使用．
（4）工業(yè)生產(chǎn)反應(yīng)Ⅰ的方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，為提高原料轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是高壓，生產(chǎn)中需將產(chǎn)物液化分離的目的是降低生成物濃度，使平衡正向移動(dòng)，提高原料的利用率．
（5）寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（6）圖示中生成小蘇打的化學(xué)方程式NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，母液與K分離的方法是過濾．有兩種方案從母液中獲得副產(chǎn)品J：①通入氨氣、冷卻、加食鹽、過濾②不通氨氣、冷卻、加食鹽、過濾對(duì)比這兩種方案．方案①通入氨氣的作用增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純；方案①濾液一般不能反復(fù)循環(huán)利用，其原因是濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產(chǎn)品的純度．

Answer 1

分析 流程分析可知，液態(tài)空氣蒸餾得到A、B為O₂和N₂，焦炭和水高溫反應(yīng)生成C、D為H₂和CO，B和C能反應(yīng)生成E，是工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)，則應(yīng)為合成氨的反應(yīng)，則E為NH₃，進(jìn)一步推得A為O₂，B為N₂，C為H₂，D為CO，CO和H₂O反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，所以F為CO₂，A+E=G，是氨氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，G為NO，H為NO₂，I為HNO₃，硝酸和氨氣反應(yīng)生成L是NH₄NO₃，氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，所以K為NaHCO₃，M為Na₂CO₃，母液為NH₄Cl，加入氯化鈉析出氯化銨晶體J，據(jù)此答題．

解答 解：流程分析可知，液態(tài)空氣蒸餾得到A、B為O₂和N₂，焦炭和水高溫反應(yīng)生成C、D為H₂和CO，B和C能反應(yīng)生成E，是工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)，則應(yīng)為合成氨的反應(yīng)，則E為NH₃，進(jìn)一步推得A為O₂，B為N₂，C為H₂，D為CO，CO和H₂O反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，所以F為CO₂，A+E=G，是氨氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，G為NO，H為NO₂，I為HNO₃，硝酸和氨氣反應(yīng)生成L是NH₄NO₃，氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，所以K為NaHCO₃，M為Na₂CO₃，母液為NH₄Cl，加入氯化鈉析出氯化銨晶體J，
（1）流程中設(shè)計(jì)到的工業(yè)制備有工業(yè)合成氨、硝酸制備，聯(lián)合制堿，
故答案為：硝酸制備；   
（2）利用氮?dú)夂脱鯕獾姆悬c(diǎn)不同通過蒸餾方法控制溫度分離得到氮?dú)夂脱鯕猓?br />故答案為：根據(jù)沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離；
（3）通入過量的空氣，過程中生成的一氧化氮循環(huán)使用，可以提高一氧化氮的利用率和減少污染，
故答案為：通入過量的空氣，一氧化氮循環(huán)使用；
（4）工業(yè)生產(chǎn)反應(yīng)Ⅰ是氮?dú)夂蜌錃飧邷馗邏捍呋瘎┓磻?yīng)生成氨氣，反應(yīng)方程式為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，提高原料轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡正向進(jìn)行，可以增大壓強(qiáng)，所以提高原料轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是高壓，生產(chǎn)中需將產(chǎn)物液化分離可以降低生成物濃度，使平衡正向移動(dòng)，提高原料的利用率，
故答案為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃；高壓；降低生成物濃度，使平衡正向移動(dòng)，提高原料的利用率；
（5）反應(yīng)Ⅱ是氨氣的催化氧化反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（6）是向氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，母液與碳酸氫鈉分離的方法是過濾，從母液中獲得副產(chǎn)品NH₄Cl：通入氨氣、冷卻、加食鹽、過濾，通入氨氣的作用是增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純，由于濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產(chǎn)品的純度，所以濾液一般不能反復(fù)循環(huán)利用，
故答案為：NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；過濾；增加銨根離子濃度有利于析出氯化銨晶體，降低碳酸氫根離子濃度，析出的氯化銨較純；濾液中碳酸根離子濃度增大，最終影響副產(chǎn)品的純度；

點(diǎn)評(píng) 本題考查無機(jī)物推斷，涉及常見的化工生產(chǎn)的原理，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識(shí)，注意根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行推斷，難度較大．