硝酸工业制法学生
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硝酸的工业制法:
2.氨氧化法制硝酸 (1)反应原理 1)NH 3催化氧化
⑫______________________________________ 2)HNO 3生成
⑬______________________________________ (2)尾气吸收
⑭______________________________________ 合成装置:氨合成塔和水冷分离器。 氨的分离原理:高压下氨的沸点较高,在水冷的条件下氨就转化为液态氨而与氮气和氢气分离。 (2)净化
①原料气中的主要杂质:H 2S 、CO 、CO 2、O 2等。 ②主要危害:某些杂质会导致_______________。 ③净化方法
a .用氨水吸收H 2S :
________________________________ b .CO 转化为CO 2: CO +H 2O =====Fe 2O 3
高温CO 2+H 2 c .用K 2CO 3溶液吸收CO 2:
_____________________________________ d .用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。
合成氨工业
原理:N 2 + 3H 2 2NH 3 + 92.4KJ
其他:(1)N 2和H 2的配比为1∶2.8,目的是使廉价易得的原料适当过量,以提高________。
(2)循环操作:混合气体通过冷凝器,使NH 3________,将________分离出来,并将________经循环压缩机再送入合成塔,使其充分反应。
(3)主要设备________。
(4)过程:原料气制备―→________―→压缩
原料:
主要来源于H 2O 和碳氢化合物,相关化学反应如下:
C +H 2O=====高温
CO +H 2 CO +H 2O=====高温
催化剂CO 2+H 2 CH 4+H 2O=====高温催化剂CO +3H 2 CH 4+2H 2O=====高温催化剂
CO 2+4H 2 CO + H 2O(g) === CO 2 + H 2
(3)催化剂
使用催化剂可加快化学反应速率,但不影响化学平衡⇒采用以铁为主的催化剂。 (4)循环操作
合成氨转化率较低,要采用循环操作。混合气体通过冷凝器,使氨液化,将氨分离出来,并将没有反应的N 2和H 2经过循环压缩机,再送入合成塔,使其被充分利用。
合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。如图是工业上合成氨气的主要步骤部分。(部分转化步骤及生成物图中已省略)。请回答下列问题:
(1)上图制备氢气的方法是(用化学方程式表示) __________________________________________________;
(2)实际生产过程中,为了使生成的氨从混合气体中分离出来,常采用的方法是_______________________________;
(3)原料气进入合成塔之前必须进行净化,目的是
____________________________________________;
上述流程中除去H2S杂质所用的试剂是_________________________________________(填化学式),转化CO的化学方程式是_______________________________;
(4)合成氨工业中能体现节能的操作是____________(填一种);
(5)设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应,若CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反应,产物气体组成如表:
该富氧空气中O2和N2的体积比为________。
2.(2013·中山高三检测)将N2和H2在一定条件下反应,制得纯净的NH3,将所得NH3和足量的O2通过装置中的催化剂,发生氨的催化氧化反应。请根据你已学知识,回答下列问题:(1)工业合成NH3时,在有催化剂的条件下,选用了20 MPa~50 MPa、500 ℃这一条件,选用500 ℃的原因是
__________________________________________,
2NH3这一反应平衡正向移动,为何不采用更大的压强:
增大压强有利于N 2+3H2高温、高压
催化剂
2)如图所示是NH3和O2进入含催化剂的装置,发生反应,从A处导出的气体成分是__________________________________。
假设该实验制得纯净的NO气体,则应采取____________措施,使这些气体完全转化为HNO3。
(3)若该实验结束时,有剩余尾气NO和NO2,为防止污染空气,将其通入NaOH溶液,能恰好反应生成NaNO2,则尾气中NO和NO2的物质的量的关系为____________,该反应中氧化剂为________,还原产物为______________。
1.减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2,制备硫酸锰的生产流程如下:浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表,阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题:
⑴写出浸出过程中主要反应的化学方程式▲,氧化过程中主要反应的离子方程式▲。
⑵在氧化后的液体中加入石灰浆,用于调节pH,pH应调节至▲。
⑶阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是▲(填写
序号)。
a.溶液的pH b.金属离子的电荷c.金属离子的半径d.吸附时间
⑷操作a包括▲等过程。
5.碘酸钾是一种白色结晶粉末,无臭无味,酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂,与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用,被还原为单质碘,在碱性介质中,碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定,加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下,在反应器中发生反应的化学方程式为:
I2+KClO3+H2O--KH(IO3)2+KCl+Cl2 ↑(未配平)