Question

【化学—选修2：化学与技术】

I、污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是（    ）

A．氨水      B．硫化氢气体     C．硫酸钠溶液        D．纯碱溶液

II、合成氨的流程示意图如右图：

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、触煤和热交换器，设备A的名称           ，其中发生的化学反应方程式为                                   ；

（3）设备B的名称               ，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                                             ；

（4）设备C的作用                                      ；

（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：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的转化超过90%，则起始物中c(H₂O)：c(CO)不低于          。

Answer

Ⅰ、AC Ⅱ、（1）液化、分馏 ；与碳反应除去O2

C＋H2OH2＋CO； CH4＋H2O3H2＋CO（2） 合成塔

（3）冷却塔；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】

试题分析：Ⅰ、根据题给信息，要使Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子转化为沉淀而除去，A．氨水与Cu2+易发生配合反应生成铜氨络离子，正确；B．硫化氢气体与重金属离子都会有沉淀生成，错误；C．加入硫酸钠溶液不能沉淀铜离子，正确；D．加入纯碱溶液与重金属离子都会有沉淀生成，错误，选AC。

Ⅱ（1）利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，先将空气加压降温变成液态，然后再升温，使氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气，故分离方法是液化和分馏；另一种方法是将空气与C反应后除去CO2；采用煤和天然气制备H2的化学方程式分别为：C＋H2O(g) CO＋H2、CH4＋H2O(g) CO＋3H2。

（2）合成氨的设备为合成塔；发生的反应是N2＋3H22NH3。

（3）冷凝分离氨气的设备为冷却塔；为了增强冷却效果，冷却水应从下端进入，逆向冷却效果好。

（4）设备C是分离器，能将液氨和未反应的原料分离。

（5）设CO、H2O的起始浓度分别为x mol·L－1、y mol·L－1，且CO的转化率为90%，则

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

起始浓度(mol·L－1) x y 0 0

转化浓度(mol·L－1) 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x

平衡浓度(mol·L－1) 0.1x y－0.9x 0.9x 0.9x

K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=(0.9x×0.9x)/[0.1x(y-0.9x)]=0.627，解得y/x=13.8，只要增加H2O量，就可提高CO的转化率。

考点：考查合成氨工业，化学平衡的计算。