题目
1.合成氨的基本生产过程。-|||-合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤:-|||-__ __ ;-|||-__ __ ;-|||-__ __ 。。-|||-(1)原料气的制备。-|||-①氮气的制备。-|||-a.物理方法:-|||-空气降温 蒸馏-|||-加压 __ (精馏) __ __ -|||-b.化学方法:将空气中的氧气与 __ 反应生成-|||-__ 再除去 __ 。。-|||-②氢气的制备。-|||-方法 流程 主要反应-|||-水蒸 水蒸气 提想 +(H)_(2) __ ;-|||-气法 H2O(g) (O)_(2)+(H)_(2) 竖些H2 +(H)_(2)O 催化剂-|||-高温-|||-(O)_(2)+(H)_(2)-|||-碳氢化合物质蒸气 (H)_(4)+(H)_(2)O 催化剂-|||-高温-|||-碳氢化 CO、CO2、H2 H2O(g) (H)_(2)+C(O)_(3)-|||-合物法 催化剂 (H)_(4)+2(H)_(2)O 催化剂-|||-CO2+H2 K2CO3溶液 H2 (H)_(2)+C(O)_(2)-|||-高温-|||-①含义:原料气的净化是指 __ ,-|||-目的是 __-|||-a.H2S的除去,化学方程式是: __-|||-b.CO的除去,化学方程式是: __ ;-|||-c,CO2的除去,化学方程式是: __ 。-|||-(3)氨的合成与分离。-|||-①氨的合成:将净化后的原料气加压送进 __ ,-|||-在适宜条件下充分反应制取氨。-|||-②从合成塔出来的混合气体,其中氨气约占总体积的-|||-15%,要把混合气体通过 __ 使氨液化,再导入-|||-__-|||-(4)合成氨工业流程图(如图 1-2-2 所示):-|||-(4)合成氨工业流程图(如图 所示):-|||-循环操作过程 压缩-|||-原料气 净化 压缩 →合成 H分离 液氨-|||-冷凝 N2和H2-|||-液氨贮罐-|||-图 1-2-2
题目解答
答案
解析
本题主要考查合成氨的基本生产过程相关知识，解题思路是依据合成氨生产的各个环节，结合所学的化学原理和工业生产流程来逐一分析填空。
合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤
合成氨的基本生产过程主要包括造气、净化和合成三个步骤。造气是制备合成氨的原料气；净化是对原料气进行净化处理；合成是使原料气进行化学反应合成氨。
原料气的制备
①氮气的制备
- 物理方法：空气经过降温、加压、蒸馏（精馏）后，会得到液态空气，液态空气再进一步分离可得到液氮和液氧。
- 化学方法：将空气中的氧气与碳反应生成二氧化碳，化学方程式为$C + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}CO_{2}$，再除去二氧化碳。
②氢气的制备
- 水蒸气法：焦炭与水蒸气在高温下反应，主要反应为$C + H_{2}O(g)\stackrel{高温}{=\!=\!=}CO + H_{2}$，生成的$CO$再与水蒸气在催化剂、高温条件下反应$CO + H_{2}O(g)\stackrel{催化剂、高温}{=\!=\!=}CO_{2} + H_{2}$，最后吸收$CO_{2}$得到$H_{2}$。
- 碳氢化合物法：以$CH_{4}$为例，$CH_{4} + H_{2}O(g)\stackrel{催化剂、高温}{=\!=\!=}3H_{2} + CO$，$CH_{4} + 2H_{2}O(g)\stackrel{催化剂、高温}{=\!=\!=}4H_{2} + CO_{2}$，生成的混合气体经过处理除去$CO$、$CO_{2}$等杂质得到$H_{2}$。
原料气的净化
①含义和目的
原料气的净化是指除去原料气中杂质的过程，目的是防止催化剂“中毒”，因为杂质可能会使催化剂失去活性。
②净化方法
- $H_{2}S$的除去：$H_{2}S$能与$NH_{3}\cdot H_{2}O$反应生成$NH_{4}HS$和$H_{2}O$，化学方程式为$H_{2}S + NH_{3}\cdot H_{2}O = NH_{4}HS + H_{2}O$。
- $CO$的除去：$CO$与水蒸气在催化剂、高温条件下反应生成$CO_{2}$和$H_{2}$，化学方程式为$CO + H_{2}O(g)\stackrel{催化剂、高温}{=\!=\!=}CO_{2} + H_{2}$。
- $CO_{2}$的除去：$CO_{2}$能与$K_{2}CO_{3}$溶液反应生成$KHCO_{3}$，化学方程式为$K_{2}CO_{3} + CO_{2} + H_{2}O = 2KHCO_{3}$。
氨的合成与分离
①氨的合成
将净化后的原料气加压送进合成塔，在适宜条件下（高温、高压、催化剂）充分反应制取氨，化学方程式为$N_{2} + 3H_{2}\underset{高温、高压}{\stackrel{催化剂}{\rightleftharpoons}}2NH_{3}$。
②氨的分离
从合成塔出来的混合气体，其中氨约占总体积的$15\%$，要把混合气体通过冷凝器使氨液化，再导入液氨贮罐。