题目

题型：不详难度：来源：

合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是    ，     ；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式            ，           ；
（2）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是      ，其中发生的化学反应方程式为                   ；
（3）设备B的名称是    ，其中m和n是两个通水口，入水口是       （填“m”或“n”）。不宜从相反方向通水的原因是          ；
（4）设备C的作用是         ；
（5）在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过以下反应来实现：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化率超过90%，则起始物中的c(H₂O):c(CO)不低于      。

答案

：（1）液化、分馏；与碳反应后除去CO₂；C+H₂OCO+H₂；CH₄+H₂OCO+3H₂；（2）合成（氨）塔；N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；（3）冷却塔（或冷凝器）；n；高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好；（4）将液氨与未反应的原料气分离；（5）13.8。

解析

：(1)分离空气提取氮气的方法一种是液化和分馏；另一种方法是与碳反应后除去CO₂；制取氢气的两个方程式分别为：C+H₂OCO+H₂；CH₄+H₂OCO+3H₂；(2)合成氨的设备名称是合成塔；合成氨的方程式为：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；(3)冷凝分离产品设备为冷却塔或冷凝器，入水口应该在下面，此时水流和气流是逆向的，冷凝效果好；(4)分离器是气——固分离用设备，分离液氨和未反应的原料气；(5)设CO、H₂O起始浓度分别为x、ymol/L，则转化的CO的最小值为0.9x
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)
起始   x      y        0     0
变化  0.9x   0.9x      0.9x   0.9x
平衡  0.9x  y-0.9x      0.9x   0.9x，根据平衡常数列式：（0.9x）²/0.1x（y-0.9x）=0.627，解得：y/x=13.8。故此只要此值大于13.8，转化率就会超过90%。
【考点定位】此题以合成氨反应为载体，综合考查了化学与技术模块的主干知识。