Question

1．合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)、硫酸工業(yè)是化學工業(yè)的重要組成部分．請回答下列問題：
（1）如圖是工業(yè)制硫酸的流程示意圖：
①設備A的名稱為沸騰爐．
②試劑X為98.3%的硫酸．
③B設備中熱交換器的作用是充分利用能量、提高SO2的轉化率．
（2）工業(yè)制硝酸時，酸吸收塔中的水吸收NO₂是放熱反應，為使NO₂更好被吸收，可采取措施是低溫、加壓；工業(yè)上用Na₂CO₃溶液吸收NO₂的化學方程式為2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂．
（3）工業(yè)合成氨的化學方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，選擇天然氣做為合成氨原料氣的優(yōu)點是原料價格低、能耗低．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)上利用黃鐵礦在沸騰爐內燃燒生成SO₂，再將SO₂在接觸室內催化氧化生成SO₃，此過程因放熱，通過熱交換器轉移能量給反應物預熱，同時給反應降溫，促進反應正向移動，提高SO₂的轉化率，在吸收塔利用濃硫酸吸收SO₃可提高吸收效率；
①設備A中煅燒黃鐵礦，設備名稱是沸騰爐；
②因SO₃溶解于水放熱形成酸霧，吸收效率低，改用濃硫酸吸收；
③B設備中熱交換器是將反應中放出的熱量轉移出來給反應物預熱，同時促進平衡正向移動；
（2）工業(yè)制硝酸，酸吸收塔中的水吸收NO₂是放熱反應，可通過降溫和增大壓強，促進NO₂的溶解，產生的尾氣NO₂用碳酸鈉吸收，可結合3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO及NO+NO₂+H₂O=2HNO₂考慮，寫出此反應的化學方程式；
（3）合成氨是利用氮氣和氫氣高溫催化生成的，此反應是可逆反應，工業(yè)上常選擇天然氣作為合成氨原料氣，是因為天然氣資源豐富，成本低的原因．

解答 解：（1）①沸騰爐中煅燒黃鐵礦，設備A是沸騰爐，故答案為：沸騰爐；
②吸收塔內利用98.3%的濃硫酸吸收SO3形成發(fā)煙硫酸，可提高SO₃的吸收效率，故答案為：98.3%的硫酸；
③設備B中利用熱交換器可轉移能量給反應物預熱，充分利用能量，同時促進平衡正向移動，提高SO₂的轉化率，故答案為：充分利用能量、提高SO2的轉化率；
（2）因NO2溶解于水放熱，為促進氣體的溶解，可采取降溫和增大壓強的方式，用Na2CO3吸收NO2的尾氣發(fā)生反應的化學方程式為2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，故答案為：降溫、加壓；2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂；
（3）合成氨發(fā)生反應的化學方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，因天然氣成本低、能源低工業(yè)上通常用天然氣作為合成氨的原料氣，故答案為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃；原料價格低、能耗低．

點評 本題是工業(yè)制硫酸、硝酸及合成氨流程中部分操作原理的分析，屬基礎性考查，難度較低，理解掌握這三個工業(yè)制備原理是解題關鍵，這就要求學生要重視基礎知識的學習，培養(yǎng)自己分析問題解決問題的能力．