Question

（Ⅰ）多項選擇題
下列關于化工生產(chǎn)的敘述正確的是

 

．
A．煉鋼就是在高爐中用還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來
B．離子交換膜法制堿工業(yè)中，氫氧化鈉在電解槽的陰極區(qū)產(chǎn)生
C．工業(yè)制硫酸中，三氧化硫是在吸收塔內(nèi)用98%的硫酸吸收
D．黏土是生產(chǎn)陶瓷、玻璃和水泥的共同原料
（Ⅱ）氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位．世界上的氨除少量從焦爐氣中回收副產(chǎn)外，絕大部分是合成的氨．海南島的南海北部灣鶯歌海海域有著豐富的天然氣氣田，利用此資源在東方市八所港建有一家大型的合成氨化肥廠．
（1）寫出該化肥廠生產(chǎn)H₂的化學反應方程式

 

．
（2）在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，往往會增大O₂的比例來提高SO₂的轉(zhuǎn)化率，在合成氨生產(chǎn)中是否會采用相同的方法，請說明理由．

 

．
（3）在制取原料氣體的過程中，�；煊幸恍╇s質(zhì)，在進入合成塔之前必須將雜質(zhì)除去，原因是

 

．例如除去CO是先將其氧化成CO₂，然后常用

 

吸收．
（4）下圖是氨的產(chǎn)率與溫度的關系，曲線1表示平衡時氨的產(chǎn)率，曲線2表示反應進行一段時間但還未達到平衡時氨的含量．請分析A點氨的含量小于B的原因

 

．在實際生產(chǎn)中，溫度往往采用500℃而不用400℃的原因是

 

．

（5）在合成氨的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量CO₂，該化肥廠與俄羅斯塔氏集團合作，利用這些CO₂建設一個年產(chǎn)52萬噸的小顆粒尿素加工廠，再進一步加工成氮磷鉀復合肥，請寫出該合成尿素反應的化學方程式

 

，請寫出該設計的優(yōu)點

 

．

Answer 1

分析：（Ⅰ）A、根據(jù)煉鋼主要是用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質(zhì)氧化而除去進行分析；
B、根據(jù)電解原理判斷離子交換膜法制堿工業(yè)中氫氧化鈉的出處；
C、用水吸收三氧化硫，反應放出的熱量易導致酸霧形成，應該使用濃硫酸稀釋；
D、根據(jù)陶瓷、水泥和玻璃的原料進行判斷；
（Ⅱ）（1）化肥廠利用甲烷與水反應生成二氧化碳和氫氣，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（2）根據(jù)合成氨的反應中，氮氣和氫氣的轉(zhuǎn)化率較低進行分析；
（3）在制取原料氣體中含有的雜質(zhì)會造成催化劑中毒，較低了催化劑的催化效果；可以用碳酸鉀溶液吸收氮氣和氫氣中的二氧化碳；
（4）根據(jù)A、B兩點溫度不同分析A點氨的含量小于B的原因；根據(jù)在500℃時催化劑的反應活性最大分析；
（5）根據(jù)反應物為二氧化碳和氨氣，生成產(chǎn)物為尿素寫出反應的化學方程式；從環(huán)境污染和經(jīng)濟效益方面分析該設計的優(yōu)點．

解答：解：（Ⅰ）A、煉鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石里還原出來，而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質(zhì)氧化而除去，故A錯誤；
B、電解槽中陰極發(fā)生還原反應生成氫氣，同時溶液中生成了氫氧根離子，與鈉離子結(jié)合生成氫氧化鈉，故B正確；
C、吸收塔中SO₃如果用水吸收，發(fā)生反應：SO₃+H₂O═H₂SO₄，該反應為放熱反應，放出的熱量易導致酸霧形成，阻隔在三氧化硫和水之間，阻礙水對三氧化硫的吸收；而濃硫酸的沸點高，難以氣化，不會形成酸霧，同時三氧化硫易溶于濃硫酸，所以工業(yè)上從吸收塔頂部噴灑濃硫酸作吸收液，最終得到“發(fā)煙”硫酸，故C正確；
D、粘土是生成陶瓷、水泥的主要原料，而生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英，沒有用到粘土，故D錯誤；
故選BC；
（Ⅱ）（1）用天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸氣反應來制備氫氣和二氧化碳，反應的化學方程式為：CH₄+4H₂O

高溫    .

催化劑

CO₂+4H₂，
故答案為：CH₄+4H₂O

高溫    .

催化劑

CO₂+4H₂；
（2）合成氨工業(yè)中氮氣、氫氣的轉(zhuǎn)化率很低，需要不斷的循環(huán)利用，故不需要提高某一種反應物的量，否則會造成資源浪費，
故答案為：不用；因為合成氨工業(yè)中氮氣、氫氣的轉(zhuǎn)化率很低，需要不斷的循環(huán)利用，故不需要提高某一種反應物的量，否則會造成資源浪費；
（3）在制取原料氣體的過程中，�；煊幸恍╇s質(zhì)，雜質(zhì)會造成催化劑中毒，使催化劑失去活性，在進入合成塔之前必須將雜質(zhì)除去；將一氧化碳氧化成二氧化碳，然后可以利用碳酸鉀溶液吸收二氧化碳，
故答案為：雜質(zhì)會造成催化劑中毒，使催化劑失去活性；碳酸鉀溶液；
（4）由于B點的反應溫度高于A點，故反應速率快，單位時間內(nèi)生成氨氣的量多，所以A點氨的含量小于B；在400℃時，雖然氨氣的產(chǎn)率較高，但是反應速率較慢，并且在500℃時催化劑的反應活性最大，故工業(yè)生產(chǎn)選擇500℃而不用400℃，
故答案為：B點的反應溫度高于A點，故反應速率快，單位時間內(nèi)生成氨氣的量多；400℃時，雖然氨氣的產(chǎn)率較高，但是反應速率較慢，并且在500℃時催化劑的反應活性最大，故工業(yè)生產(chǎn)選擇500℃；
（5）氨氣與二氧化碳反應生成尿素，合成尿素反應的化學方程式為：CO₂+2NH₃

加熱、加壓  .

CO（NH₂）₂+H₂O；該設計的優(yōu)點為：利用生成氫氣時產(chǎn)生的廢氣來生成新產(chǎn)品，一方面減少二氧化碳的排放，減小對環(huán)境的污染；另一方面開放新產(chǎn)品，提高生成的附加值，提高經(jīng)濟效益，
故答案為：CO₂+2NH₃

加熱、加壓  .

CO（NH₂）₂+H₂O；利用生成氫氣時產(chǎn)生的廢氣來生成新產(chǎn)品，一方面減少二氧化碳的排放，減小對環(huán)境的污染；另一方面開放新產(chǎn)品，提高生成的附加值，提高經(jīng)濟效益．

點評：本題考查了合成氨、產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線，本題難度稍大，涉及了化學方程式的書寫、實驗方案的評價及溫度、壓強對化學反應速率和化學平衡的影響等知識，試題綜合性強，旨在培養(yǎng)學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力．