合成氨純堿的生產(chǎn)基礎(chǔ)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.21

要點(diǎn)二、合成氨的根本生產(chǎn)過(guò)程1、了解合成氨的反響原理、根本生產(chǎn)過(guò)程和合成氨工業(yè)進(jìn)展中需要解決的問(wèn)題；2、通過(guò)純堿的兩種典型生產(chǎn)過(guò)程及其演化的學(xué)習(xí)，了解化學(xué)工藝改進(jìn)的緣由、思路、條件以及由此帶來(lái)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益?！疽c(diǎn)梳理】

主要生產(chǎn)過(guò)程造氣：制備合成氨的原料氣N。2 2 2H：用水和碳?xì)浠衔铩裁?、焦炭、石油、自然氣等〕在高溫下制取。如用焦炭和水制取H的反響如下：2 2要點(diǎn)一、合成氨的反響原理

△C+HO(g)

CO+H；CO+HO(g)垐催化劑垐CO+H。合成氨適宜條件選擇的依據(jù)

2 2 2

高溫 2 2

(g)+N

垐

(g)；ΔH=―92.4kJ·mol―1；特點(diǎn)：這是一個(gè)放熱的、氣體總

石油、自然氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣等都含有大量的碳?xì)浠衔?，這些碳?xì)浠衔镌诳隙l件下，可以與氧氣或水蒸2 2 催化劑 3

CH+HO

催化劑

CO+3H；CH+2HO

催化劑

CO+4H。除去二氧化碳即可得體積縮小的可逆反響。工業(yè)上合成氨，既要使反響進(jìn)展得快，又要使平衡混合物中氨的含量高，還要考慮生產(chǎn)中的動(dòng)力、材料、設(shè)備等

4 2 △到氫氣，常用KCO溶液吸??；KCO+CO+HO==2KHCO。

2 4 2 △ 2 22 3 2 3 2 2 3因素，以取得最正確效益。因此必需依據(jù)化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡原理的有關(guān)學(xué)問(wèn)，對(duì)合成氨的條件進(jìn)展選擇。要點(diǎn)詮釋?zhuān)豪障奶亓性碇饕鉀Q的是平衡問(wèn)題，主要包括平衡移動(dòng)、平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等問(wèn)題。但以下幾方面問(wèn)題，則不能用勒夏特列原理解釋?zhuān)孩偈欠裥枰呋瘎┘按呋瘎┑拇呋蕟?wèn)題；②反響速率進(jìn)展的快慢、到達(dá)平衡時(shí)間長(zhǎng)短問(wèn)題；③與勒夏特列原理相沖突的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。

凈化：原料氣的凈化原料氣在制備過(guò)程中，有O、CO、CO、HS、水蒸氣存在，分別時(shí)，不行能將它們完全分別掉，因此，原料氣2 2 2中往往混有少量的O、CO、CO、HS、水蒸氣和粉塵，這些物質(zhì)都能使催化劑的活性減弱或喪失，這就是催化劑中2 2 2毒。用稀氨水吸取HS雜質(zhì)：NH·HO+HS==NHHS+HO。2 3 2 2 4 2合成氨適宜條件選擇的思路

最終，原料氣還需經(jīng)過(guò)精制處理，如用醋酸、銅和氨配制成的溶液來(lái)吸取O、CO、CO、HS等少量有害氣體。2 2 2合成：氨的合成與分別凈化后的原料氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮至高壓。在適宜條件下進(jìn)展氨的合成反響。設(shè)備：合成塔。從合成塔出來(lái)的氣體，通常約含15%〔體積分?jǐn)?shù)〕的氨。為了使氨從沒(méi)有起反響的氮?dú)夂蜌錃饫锓謩e出來(lái)，要把混合氣體通過(guò)冷凝器使氨液化，然后在氣體分別器里把液態(tài)氨分別出來(lái)導(dǎo)入液氨貯罐。由氣體分別器出來(lái)的氣體，經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)，再送到合成塔中進(jìn)展反響。合成塔主要由接觸室和熱交換器兩局部構(gòu)成。熱交換器使合成氨和氨冷凝放出的熱來(lái)加熱原料氣體。生產(chǎn)流程圖壓強(qiáng)溫度催化劑選擇的思想大反響速率，又能提高平衡混合物氨的含量。理論上講，壓強(qiáng)溫度催化劑選擇的思想大反響速率，又能提高平衡混合物氨的含量。理論上講，可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此壓強(qiáng)不宜過(guò)高降低溫度有利于提高平衡混合物中氨的含量，但溫度過(guò)在工業(yè)上是很不經(jīng)濟(jì)的綜合考慮上述問(wèn)題結(jié)合考慮催化劑的活性最大，選擇 的溫度使用催化劑能降低反響所需的能量，加快化學(xué)反響速率。適宜的催化劑，可以使反響能夠在較低溫下較快地進(jìn)展增大反響物的濃度可以增大反響速率并使平衡向生成氨移動(dòng)適宜條件〔填寫(xiě)表格〕20～50MPa500℃左右以鐵為主體的多成分催化劑〔鐵觸煤〕準(zhǔn)時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)、H，使其保持濃度2 2其從反響體系中分別出來(lái)22原料氣凈化、壓縮合成塔分別液氨循環(huán)操作過(guò)程是將沒(méi)有轉(zhuǎn)化為生成物的反響物又重回到反響設(shè)備中參與反響的過(guò)程，明顯循環(huán)操作過(guò)程可以提高反響物的利用率，使反響物盡可能地轉(zhuǎn)化為生成物。由于存在循環(huán)操作過(guò)程，從理論上講，即使是可逆反響，反響物也是全部轉(zhuǎn)化為生成物。如合成氨反響，1molN2molNH，即關(guān)系式為：N～2NH。2 3 2 3要點(diǎn)詮釋?zhuān)汉铣砂钡膸讉€(gè)常見(jiàn)問(wèn)題合成氨時(shí)，壓強(qiáng)是否越大越好，為什么使用了高溫、高壓還要用催化劑？10cm，

要點(diǎn)三、合成氨工業(yè)的進(jìn)展原料及原料氣的凈化氮?dú)鈦?lái)自取之不盡用之不竭的空氣，氫氣的制備工藝和技術(shù)的變化：早期主要源于焦炭和水的反響，現(xiàn)在已經(jīng)可H2

N2

格外穩(wěn)定。即使用了高溫、高壓，反響速率仍舊格外緩慢，需要很長(zhǎng)時(shí)間

以使用各種不同的固態(tài)〔煤和焦炭、液態(tài)〔石油中提煉的石腦油和重油等〕和氣態(tài)〔自然氣和焦?fàn)t氣等〕可燃物作20～50MPa。綜合考慮上述因素，在實(shí)500℃左右，為加快反響速率，仍需使用催化劑。

為制氫的原料。催化劑的選擇500℃的高溫，為什么不承受過(guò)量的N2

以提高H2

的轉(zhuǎn)化率？

80多年，期間各國(guó)始終500℃的高溫，可以加快反響速率，此溫度時(shí)，催化劑鐵觸媒的活性最高。由于氮?dú)獾奶貏e穩(wěn)定性，即使增大氮?dú)獾臐舛?，?duì)反響速率及氨的產(chǎn)率都影響不大。承受c(N)∶c(H)=1∶3的比例，更便于合成氨生產(chǎn)的循環(huán)操作。在

在進(jìn)展?fàn)幷摵透倪M(jìn)。環(huán)境保護(hù)2 2選擇時(shí)，既要考慮提高溫度有利于提高合成氨的速率，又要考慮適當(dāng)掌握溫度以利于提高氨的產(chǎn)率，同時(shí)還兼顧考慮催化劑的活性范圍，并有利于提高整體反響物的轉(zhuǎn)化率。合成氨中的原料氣只能有一局部轉(zhuǎn)化為氨，分別出氨后，未

合成氨的廢渣主要來(lái)自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，用重油為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它HS和COHS2 2 2反響的原料氣需循環(huán)使用，c(N)∶c(H)=1∶3的比例始終保持不變，只需補(bǔ)充一局部N、H

使反響保持肯定的濃度

可作為尿素和碳銨的原料。合成氨的廢液主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污水主2 2即可，便于合成氨生產(chǎn)的循環(huán)操作。

2 2 2要有生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法，處理含氨廢水多以蒸餾的方法回收氨到達(dá)綜合利用的目的。要點(diǎn)四、氨堿法生產(chǎn)純堿原料：食鹽〔氯化鈉、石灰石〔經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳、氨氣。生成過(guò)程：先使氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。經(jīng)過(guò)濾、洗滌得到NaHCO3

微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品。放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用。含有氯化銨的濾液與石灰乳[Ca(OH)]混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。2化學(xué)反響方程式是：NaCl+NH+HO+CO==NaHCO↓+NHCl

△NaCO+HO+CO↑3 2 2 3 4 3 2 3 2 2CaO+HO==Ca(OH) 2NHCl+Ca(OH)==CaCl+2NH↑+2HO2 2 4 2 2 3 2工業(yè)生產(chǎn)的簡(jiǎn)潔流程如以下圖所示。

聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較：聯(lián)合制堿法與氨堿法比較，其最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到96％以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時(shí)，生產(chǎn)出兩種貴重的產(chǎn)品一一純堿和氯化銨。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來(lái)制取純堿，這樣就節(jié)約了堿廠里用于制取二氧化碳的浩大的石灰窯；將堿廠的無(wú)用的成分氯離子〔Cl－〕來(lái)代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。從而不再生成沒(méi)有多大用處，又難于處理的氯化鈣，削減了對(duì)環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的本錢(qián)，充分表達(dá)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、碳酸氫鹽的不穩(wěn)定性全部碳酸氫鹽都不穩(wěn)定，不管干態(tài)還是濕態(tài)，受熱都簡(jiǎn)潔發(fā)生分解反響。如：①Ca(HCO) (aq)及Ca(HCO) (s)32 32Ca(HCO)

△CaCO↓+HO+CO↑，Ba(HCO)

△BaCO↓+HO+CO↑，2KHCO

32△KCO+HO+CO↑。

3 2

32 3 2 23 2 3 2 2氨堿法的優(yōu)缺點(diǎn)：氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是：原料〔食鹽和石灰石〕廉價(jià)，產(chǎn)品純堿的純度高，副產(chǎn)品氨和二氧化碳 的正鹽和酸式鹽的溶解度〔S〕的比較都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡(jiǎn)潔，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有很多缺點(diǎn)：首先是兩種原料的成分里都只利

〔1〕S(NaCO)＞S(NaHCO)：一樣的溫度條件下，NaCO的溶解度大于其酸式鹽NaHCO

的溶解度。一般說(shuō)2 3 3 2 3 3——食鹽成分里的鈉離子〔Na+〕和石灰石成分里的碳酸根離子〔CO2－〕結(jié)合成了碳酸鈉，可是食鹽的另一

NaCO〔aq〕CONaHCO沉淀析出：NaCO+HO+CO==2NaHCO↓，同理：S(LiCO)＞S3 2 3 2 3 2 3 2 2 3 2 3成分氯離子C－〕和石灰石的另一成分鈣離子Ca2〕卻結(jié)合成了沒(méi)有多大用途的氯化鈣CaCl，因此如何處理氯 (LiHCOS(KCO＞S(KHCO。2 3 2 3 372％～74％，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶

〔2〕S(CaCO)＜S[Ca(HCO)]：CaCO不溶于水，Ca(HCO)能溶于水，故一樣溫度條件下，CaCO

的溶解度小3 3 3 32 3液作為廢液被拋棄，這是一個(gè)很大的損失。

于其酸式鹽Ca(HCO) 的溶解度。一般說(shuō)來(lái)，向 CaCO 懸濁液中通入CO 會(huì)使溶液變得澄清：CaCO+HO+32 3 2 3 2CO==Ca(HCO)。同理：S(MgCO)＜S[Mg(HCO)]、S(BaCO)＜S[Ba(HCO)]。要點(diǎn)五、聯(lián)合制堿法〔1890—1974〕1943年創(chuàng)立的。是將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，

2 32【典型例題】

3 32 3 32同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法。原料：食鹽、氨和二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時(shí)的廢氣。

類(lèi)型一：工業(yè)合成氨的原理例1 以下事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是〔 〕合成氨生成二氧化碳的方程式為：C+HO

高溫CO+H

△CO+HO CO+H。

使用催化劑有利于合成氨的反響2 2 2 2 2生產(chǎn)過(guò)程：聯(lián)合制堿法包括兩個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程與氨堿法一樣，將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入

高壓有利于合成氨的反響0℃時(shí)比室溫更有利于合成氨的反響二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過(guò)濾、洗滌得NaHCO3

微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化銨和氯化

將混合氣體中的氨氣液化有利于合成氨反響鈉的溶液。其次個(gè)過(guò)程是從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體。由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時(shí)的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化銨在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低溫條件下，向?yàn)V液中參加細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和枯燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時(shí)濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已根本上被氯化鈉飽和，可回收循環(huán)使用。其工業(yè)生產(chǎn)的簡(jiǎn)潔流程如以下圖所示。

AC【解析】合成氨的反響是一個(gè)氣體體積縮小的放熱反響，加壓能使平衡向生成氨的方向移動(dòng)；升溫雖不利于提高平衡時(shí)氨的含量，但能使催化劑活性大，提高反響速率，綜合各種因素看，適當(dāng)?shù)母邷貙?duì)合成氨反響是有利的；將氨液化降低平衡混合物中的氨氣濃度，平衡向生成氨氣方向移動(dòng)；催化劑只能提高反響速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間?！究偨Y(jié)升華】此題最易消滅的思維障礙是漏選C。緣由是這局部同學(xué)簡(jiǎn)潔運(yùn)用了所學(xué)的學(xué)問(wèn)。依據(jù)所學(xué)學(xué)問(wèn)，選500℃的溫度作為合成氨的適宜條件，是由于在此溫度時(shí)，反響速率快且平衡時(shí)氨的含量也不太低。也就是說(shuō)，選500“500℃時(shí)比室溫更有利”，明顯假設(shè)用勒夏特列原理來(lái)解釋?zhuān)邷貞?yīng)不利于氨的生成。 【思路點(diǎn)撥】分析時(shí)，留意題給反響及合成氨反響中各物質(zhì)的比例系數(shù)。舉一反三：

2【答案〔1〕133.9 〔2〕3m3＜V＜4m3 〔3〕 3

〔4〕17a 1】〔2023黃岡測(cè)試〕80％的氨用來(lái)制造化肥，其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。例如，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨、氯化銨、氨水以及各種含氮

〕由CHg〕與Hg〕13CH完全反響生成33H〔標(biāo)準(zhǔn)狀況，其4 2 4 2混合肥料和復(fù)合肥料，都是以氨為原料制成的。綜合考慮各種因素，在實(shí)際生產(chǎn)中，合成氨一般選擇以 為催化劑，壓強(qiáng)在 之間，溫度在

3m31000L/m3物質(zhì)的量為22.4Lmol1

133.9mol。 。要實(shí)現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮?dú)獾膩?lái)源問(wèn)題。氫氣的制取有以下幾條途徑：①電解水制取氫氣②由煤或焦炭來(lái)制取氫氣③由自然氣或重油制取氫氣你認(rèn)為哪種方法是最正確選擇 〔填序號(hào)其反響的化學(xué)方程式為 ?！敬鸢浮?〕鐵觸媒10～30MPa 400～500℃

依據(jù)有關(guān)化學(xué)反響方程式可知，1m3〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕的CH分別與HO、O反響，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下4 2 24m3、3m31m3〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕的CH與HO、O的混合物完全反響生成的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的4 2 23～4m3。 CH與HO的反響，CH與OV(CO)25 〔2〕③CH+HO〔g〕

CO+3H、CO+HO

催化劑

CO+H

4 2 4 2

V(H) 60 424 2 高溫

2 2 △ 2 2

15

7.52.5 2

g+10HO+ O〔==25C〔+60H〔，由此可見(jiàn)富氧空氣中

。也能使化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)〔2〕電解水制氫氣，電能消耗大，本錢(qián)高；煤作原料，能源消耗大，污染大；

2 2 2 2

V(N2

) 15 3自然氣作為干凈燃料，便于管道運(yùn)輸，有投資省、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)富氧空氣中O的體積分?jǐn)?shù)為a，反響用去的HO〔g〕與富氧空氣的體積分別為x、y。2 22】有平衡體系CO(g)+2H2

CHOH(g〔正反響為放熱反響，為了增加甲醇的產(chǎn)量，工廠應(yīng)實(shí)行3

CH〔g〕+HO〔g〕4 2

催化劑△

3H〔g〕+CO〔g〕2的正確措施是〔 〕A．高溫、高壓 B．適宜溫度、高壓、催化劑C．低溫、低壓 D．低溫、高壓、催化劑B

x 3x2CH〔g〕+O〔g〕點(diǎn)燃4H〔g〕+2CO〔g〕4 2 2ya 4ya【解析】題目的命題意圖，將選擇合成氨的分析思路應(yīng)用到工業(yè)合成甲醇的反響條件選擇，是一種同類(lèi)工業(yè)問(wèn)題

3x4ya 3

x 7a的遷移，分析時(shí)，只需考慮實(shí)際上工業(yè)生產(chǎn)的可能性，與合成氨生產(chǎn)條件選擇的方法一樣。由于合成甲醇的反響是氣體體積縮小的反響，故增大壓強(qiáng)有利于甲醇的生產(chǎn)，由于正反響是放熱反響，故上升溫度對(duì)生成甲醇又是不利的，由于考慮到反響速率的因素，故應(yīng)實(shí)行適宜的溫度，催化劑能加快反響速率，不影響化學(xué)平衡，故使用催化劑。類(lèi)型二：合成氨的工業(yè)應(yīng)用2〔2023長(zhǎng)沙質(zhì)檢〕合成氨所用的原料可以由自然氣制取，其主要反響為CH〔g〕+HO〔g〕CO〔g〕

所以有： ，解得 1 。y(1a) 1 y 3【總結(jié)升華】生產(chǎn)中，一般按計(jì)量數(shù)之比投料，只有某些價(jià)格相差較大的原料，才考慮過(guò)量投入廉價(jià)的原料，提高另一種價(jià)格高的原料利用率。舉一反三：1】工業(yè)上有以合成氨的原料之一——?dú)錃?，有一種來(lái)源是取自石油氣，例如丙烷。+3H〔。

4 2 △

有人設(shè)計(jì)了以下反響途徑，假設(shè)反響都能進(jìn)展，你認(rèn)為合理的是〔 〕2〔1〕1m3〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕CH4

按上式完全反響，產(chǎn)生H 2

A．CH3 8

C+H2CH和O之間的反響可以為2CH〔〕+O〔〕點(diǎn)燃2C〔〕+4H，設(shè)CH同時(shí)和HO〕及4 2 4 2 2 4 2

HCH+H3 8 3 6 2O〔g〕反響。1m3〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕CH按上述兩式完全反響，產(chǎn)物氣體的體積y〔標(biāo)準(zhǔn)狀況〕為 。2 4 C．CH+HO劑CO+H

CO+HO—→CO+HCH和HO〔g〕及富氧空氣〔O

含量較高，不同富氧空氣中氧氣含量不同〕混合反響，產(chǎn)物氣體組成如下

3 8 2

2 2 2 24 2 2表：

DCH+OCO+HO 2HO2H↑+O↑氣體氣體CO25H2N2O260152.5計(jì)算該富氧空氣中O和N2 2

V(O)的體積比 2

。

按以上合理的反響途徑，理論上由1mol丙烷最多可制得氨氣約〔 〕A．4mol B．6.6mol C．10mol D．2.7mol該合理的反響途徑最顯著的優(yōu)點(diǎn)是〔 〕2 A．簡(jiǎn)潔易行 B．制得的H2

純度高 C．制得的H2

產(chǎn)量高 D．可同時(shí)獲得大量的熱能假設(shè)CH

V(H)和HO〔g〕及富氧空氣混合反響的產(chǎn)物中， 2

3〔合成氨反響的最正確比，則反響中的HO

【答案〔1〕C 〔2〕B 〔3〕C【解析】氫氣是合成氨的重要原料之一，工業(yè)合成的途徑有多種，其中以自然氣為原料是目前生產(chǎn)中最常用的方4 2 V(N2

2〔1〕A項(xiàng)中承受的極高溫，明顯在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是難以實(shí)現(xiàn)的；B項(xiàng)中的CH

的利用率不高，只有四分之一的3 8〔g〕和富氧空氣的體積比為 。

HCO再進(jìn)一步2 2與水作用，可連續(xù)產(chǎn)生H；D項(xiàng)是不合理的，該法倒不如直接電解水。2

為CO，從生成的母液中可提取NHC〔可用作化肥，母液中的NaCl可循環(huán)使用〔循環(huán)Ⅰ。依據(jù)AgCl和AgCO2 4 2 3將C中的化學(xué)方程式配平可得：CH+3HO—→3CO+7H，生成的CO在催化劑作用下，與水進(jìn)一步反響，

的性質(zhì)差異，可用加AgNO

溶液和稀硝酸的方法來(lái)鑒別純堿中是否有食鹽。3 8 2 2 3又可得到更多的H3CO+3HO—→3CO+3H1molCH最多可制得10molH10mol2 2 2 2 3 8 2H6.6molNH。2 3該方案的顯著特點(diǎn)是生成H〕2類(lèi)型三：純堿的生產(chǎn)

舉一反三：1】工業(yè)制純堿時(shí)，第一步是通過(guò)飽和食鹽水、氨和二氧化碳反響，獲得碳酸氫鈉結(jié)晶，它的反響原理可以用下面的方程式表示：NH+CO+HO==NHHCO3 2 2 4 3例3 工業(yè)上常用氨堿法制取碳酸鈉〔將氨和二氧化碳先后通入飽和食鹽水而析出水蘇打，再經(jīng)過(guò)濾、煅燒而得 NHHCO+NaCl〔飽和〕==NaHCO↓+NHCl4 3 3 4到純堿，但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是由于在溶液中〔 〕 以上反響的總結(jié)果是放熱反響。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)，用最簡(jiǎn)潔的試驗(yàn)裝置模擬實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，制得碳酸氫鈉結(jié)晶?？晒〢．KHCO3

溶解度較大 B．KHCO3

溶液度較小

選擇的試驗(yàn)用品有：20%鹽酸、30%硫酸、濃氨水、氫氧化鈉、消石灰、石灰石、氯化銨、食鹽、蒸餾水和冰，以及C．KCO2 3

溶解度較大 D．KCO2 3

溶解度較小

中學(xué)化學(xué)試驗(yàn)常用儀器?！舅悸伏c(diǎn)撥】分清氨堿法以及聯(lián)合制堿法的原理，留意其中的一樣點(diǎn)以及不同點(diǎn)。NaCONH、CONaHCO溶解度不大，當(dāng)2 3 3 2 3

畫(huà)出試驗(yàn)裝置示意圖，并在圖中玻璃容器帝自左至右分別用A、B、C……符號(hào)標(biāo)明〔請(qǐng)見(jiàn)題后說(shuō)明。請(qǐng)寫(xiě)出圖中A、B、C……各玻璃容器中盛放物質(zhì)的化學(xué)式或名稱(chēng)。Na+、HCO―濃度較大時(shí)便析出 NaHCO 晶體，將過(guò)濾得到的 NaHCO 煅燒得NaCO3 3 3 2 △

，反響的方程式為：

A ，B ，C ，D ，E 。利用此題所供給的試驗(yàn)用品，如何推斷得到的產(chǎn)品是碳酸氫鈉的結(jié)晶，而不是碳酸氫銨或食鹽結(jié)晶。NH+HO+CO==NHHCO，NaCl+NHHCO==NaHCO↓+NHCl，2NaHCO NaCO+HO+CO↑，由于KHCO3 2 2 4 3

4 3 3 4

3 2 3 2 2

3 說(shuō)明：①此題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方式表示：斗或溶解度較大，無(wú)法從溶液中析出，故無(wú)法利用其分解制取KCO。斗或2 3A

敞口玻璃容器 ，有塞玻璃容器 ，玻璃漏斗 ，分液漏

，玻璃導(dǎo)管【總結(jié)升華】此題只有明確氨堿法的本質(zhì)，才能作答，而氨堿法制取碳酸鈉也是重要的化工生產(chǎn)，應(yīng)把握。例4 我國(guó)化學(xué)侯德榜〔如以下圖〕改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下：上述生產(chǎn)純堿的方法稱(chēng) ，副產(chǎn)品的一種用途為 。沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反響方程式是 。

〔但應(yīng)標(biāo)示出在液面上或液面下〕標(biāo)以“△”表示?！?〕示意圖見(jiàn)以下圖。CaCO20%鹽酸蒸餾水冰水〔或冷水〕氨通入飽和食鹽水而成的氨鹽水30%硫酸3取少量產(chǎn)品放在試管中，在酒精燈下加熱至不再有氣體放出時(shí)，停頓加熱。試管中如有白色剩余物質(zhì)，則得到的產(chǎn)品不是碳酸氫銨。試管冷卻后，向其中參加適量鹽酸，反響劇烈，產(chǎn)生大量氣泡，最終剩余物全部溶解，說(shuō)明得到的結(jié)晶是碳酸氫鈉。假設(shè)參加鹽酸后，晶體全部溶解，但沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，則得到的結(jié)晶可能是食鹽。寫(xiě)出上述流程中X物質(zhì)的分子式 。

【解析】分析反響原理，制NaHCO需濃氨水、飽和NaClCO，由反響物首先應(yīng)制備CO

并凈化。3 2 2鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了 〔填上述流程中的編號(hào)〕的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是 。

NaHCO3

是利用NaHCO3

溶解度不大的原理，但整個(gè)反響過(guò)程是放熱的，依據(jù)影響固體溶解度的因素應(yīng)降溫。由于△濃氨水揮出NH

，所以應(yīng)作尾氣處理。NHHCO

NH↑+HO+CO↑無(wú)固體剩余，NaCl為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加 。向母液中通氨氣，參加細(xì)小的食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有〔 〕增大NH+的濃度，使NHCl更多地析出4 4

3 4 3 3 2 2NaHCO+HCl==NaCl+HO+CO↑，可依據(jù)此來(lái)推斷產(chǎn)品是否為NaHCO〕3 2 2 3【穩(wěn)固練習(xí)】使NaHCO3使NaHCO

更多地析出轉(zhuǎn)化為NaCO，提高析出的NHCl純度

一、選擇題3 2 3 4

1〔2023河南診斷〕有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔 ?！?〕聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法化肥或電解液或焊藥等〔其他合理答案也可〕〔2〕NH+CO+HO+NaCl==NHCl+NaHCO↓

從合成塔出來(lái)的混合氣體，其中NH3

15％。所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低3 2 2 4 3

由于氨易液化，N、H

是循環(huán)使用的，總體來(lái)說(shuō)氨的產(chǎn)率較高或NH+CO+HO==NHHCO，NHHCO+NaCl==NaHCO↓+NHCl 2 23 2

4 3 4 3 3 4

400～500℃，目的是使化學(xué)平衡向正反響方向移動(dòng)〔3〕CO2

Ⅰ過(guò)濾

10～30MPa，由于該壓強(qiáng)下鐵觸媒的活性最大稀硝酸和硝酸銀溶液 c【解析】在我國(guó)近代化學(xué)史侯德榜為世界作出了宏大奉獻(xiàn)——聯(lián)合制堿法，該法利用了NaHCO3

的溶解度較小，

以下事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是〔 〕發(fā)生反響：NH+CO+NaCl==NaHCO↓+NHCl。將NaHCO

△NaCO+CO↑+HO〔故X

溫度過(guò)高對(duì)合成氨不利3 2 3 4 3 3 2 3 2 2合成氨在高溫下進(jìn)展是有利的C．合成氨在高溫下進(jìn)展和參加催化劑都能使反響速率加快D．在合成氨時(shí)，氮?dú)庖^(guò)量工業(yè)合成氨的反響是在500℃左右進(jìn)展的，主要緣由是〔 〕A．500℃時(shí)此反響速率最快 B．500℃時(shí)氨的平衡濃度最大C．500℃時(shí)氨的轉(zhuǎn)化率最高 D．500℃時(shí)該反響催化劑的催化活性最好以下所述狀況表示合成氨反響到達(dá)平衡狀態(tài)的是〔 〕A．H的消耗速率與NH3∶22 3B．體系中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再轉(zhuǎn)變C．N的生成速率與NH1∶22 3D．密閉容器中H、N、NH3∶1∶22 2 3

中有沉淀物產(chǎn)生的是〔 〕A．飽和NaCO溶液 B．飽和氯化鈣溶液2 3C．澄清的石灰水 D．飽和氯化鈉溶液12．以下四種根本類(lèi)型的反響①化合反響；②分解反響；③置換反響；④復(fù)分解反響，能產(chǎn)生二氧化碳的是〔 〕A．只有①②③ B．只有②③④ C．只有①③④ D．①②③④二、填空題在肯定的溫度和壓強(qiáng)下，將體積為VL的不銹鋼容器抽成真空后，充入1.2molNH。再將容器密閉固定，達(dá)平衡380%的氨氣分解為氮?dú)夂蜌錃狻?wèn)：平衡時(shí)氮?dú)?、氫氣的物質(zhì)的量各是多少？平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)是氨氣分解前壓強(qiáng)的多少倍？欲減小氨氣的分解率，應(yīng)實(shí)行哪些措施？5．以焦炭為主要原料合成氨，為了使通入合成塔的NH2 2

1∶3的體積比，則焦炭〔不計(jì)燃燒中的損耗〕與空

“合成氣”。假設(shè)用自然氣為原料制合成氣，可用“自然氣蒸2氣的物質(zhì)的量之比約為〔 〕

氣轉(zhuǎn)化”的反響：CH(g)+HO(g) CO(g)+3H(g)；ΔH＞0。生產(chǎn)時(shí)主要條件是溫度、壓強(qiáng)和水蒸氣的配比，另外4 2 2A．1∶3 B．3∶2 C．6∶5 D．4∶3

還要有適宜的催化劑。合成氣里的H可用于合成氨，CO最終分別出來(lái)后可用于合成甲醇、醋酸、乙二醇等，即興2起的以分子中只含有一個(gè)碳原子的化合物為原料來(lái)合成化工產(chǎn)品的“C化學(xué)”。據(jù)此答復(fù)以下兩題：1水煤氣的轉(zhuǎn)化反響：CO(g)+HO(g) CO(g)+H

(g〔正反響為放熱反響，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是〔 〕

自然氣蒸氣轉(zhuǎn)化的主要反響進(jìn)展時(shí)，有關(guān)表達(dá)中不正確的選項(xiàng)是〔 〕2 2 2肯定條件下，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再轉(zhuǎn)變，說(shuō)明已到達(dá)平衡狀態(tài) A．反響速率為3v(H)=v(CH)2 4肯定條件下，HO的生成速率與CO的生成速率相等，說(shuō)明已到達(dá)平衡狀態(tài)2增大水蒸氣的濃度可提高CO的轉(zhuǎn)化率D．增大CO的濃度可提高CO的轉(zhuǎn)化率

B800～8201500℃反而不利C．工業(yè)上為使平衡向正反響方向移動(dòng)，要用過(guò)量的自然氣D．在加壓的條件下，正反響速率會(huì)增大目前用合成氣生成甲醇時(shí)，承受Zn-Cr催化劑，其反響為：CO(g)+2H2

(g)CHOH(g)；ΔH＞0。有關(guān)3區(qū)分固體NaCO和NaHCO最好的方法是〔 〕2 3 3A．加熱 B．兩者分別與同濃度的稀鹽酸反響C．溶于水，比較其溶解性 D．兩者分別參加NaOH溶液或石灰水8〔2023北京朝陽(yáng)〕以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是〔 。ANH+CO+NaCl+HO==NaHCO↓+NHCl

表達(dá)正確的選項(xiàng)是〔 〕A．到達(dá)平衡時(shí)，容器內(nèi)的總壓保持不變B．合成甲醇的反響可以認(rèn)為是CO的氧化反響C．依據(jù)勒夏特列原理，合成甲醇的反響要在加壓和維持相當(dāng)高的溫度下進(jìn)展，以利于提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量D．甲醇與CO能在肯定條件下化合生成醋酸是因CO插入CHOH中形成C＝O鍵而成33〔2023蘇北三市調(diào)研〕利用自然氣合成氨的工藝流程如圖1所示：3 2 2 3 4△2NaHCO NaCO+HO↑+CO↑3 2 3 2 2BD制取一樣質(zhì)量的CO，假設(shè)要節(jié)約酸，可選以下哪種物質(zhì)〔 〕2NaHCO

NaCO

CaCO

D．KCO3 2 3 3 2 3關(guān)于NaCO和NaHCO

性質(zhì)的比較，以下表達(dá)不正確的選項(xiàng)是〔 〕

依據(jù)上述流程圖，完成以下填空：2 3 3在肯定條件下，NaCO與NaHCO

可相互轉(zhuǎn)化

〔1〕自然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是 。2 3 3等質(zhì)量的NaCO

固體分別與足量的鹽酸反響，前者消耗鹽酸多，產(chǎn)生氣體卻少

〔2〕nmolCH

經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO0.9nmol，產(chǎn)生H mol〔用含n的代數(shù)式表示。2 3 3 4 2NaCO

比NaHCO

更穩(wěn)定，NaCO

加熱不易分解

〔3〕KCO〔aq〕和CO

的反響在加壓下進(jìn)展，加壓的理論依據(jù)是 。2 3 3 2 3 2 3 2NaHCO

比NaCO

更易溶于水

a．相像相溶原理 b．勒夏特列原理 c．酸堿中和原理3 2 3

〔4〕由KHCO3

分解得到的CO2

可以用于 〔寫(xiě)出CO2

的一種重要用途。在一樣溫度下，NaCO

CO

氣體至過(guò)量，溶液

〔5〕整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)

循環(huán)，二是KCO〔aq〕循環(huán)。請(qǐng)?jiān)趫D2中標(biāo)出上述流程圖中第三處循2 3 3 2 3 2 3環(huán)〔循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì)。4．如以下圖是某學(xué)生設(shè)計(jì)的碳酸氫鈉的受熱分解的試驗(yàn)裝置圖。試指出其錯(cuò)誤之處，并加以訂正。

HCO不反響。38．BNHC1Ca(OH)，反響，回收NH

4 2 39．A【解析】由NaHCO+HCl==NaCl+CO↑+HO，NaCO+2HCl==2NaCl+CO↑+HO，CaCO+2HCl==CaCl+CO↑+HO，3 2 2 2 3

2 2

2 2 2KCO+2HCl==2KCl+CO↑+HO，可知，生成一樣質(zhì)量的CO，A耗鹽酸最少。2 3 2 2 210．D【解析】NaCONaHCONaCO+2HCl==2NaCl+CO↑+HO；2 3 3 2 3 2 2NaHCO+HCl==NaCl+HO+CO↑。等質(zhì)量的NaCO

耗酸更多，且生成的氣體更少。3 2 2 2 311．A錯(cuò)誤：① ；② ；③ 訂正：① ；② ；③

【解析】CO與澄清石灰水作用能產(chǎn)生沉淀物CaCO，但CaCO可溶于過(guò)量的碳酸而生成可溶性Ca(HCO)。2 3 3 3212．D【解析】依據(jù)每種反響類(lèi)型，創(chuàng)設(shè)出一個(gè)有代表性的反響實(shí)例。如①C+O，②NaHCO，③C+CuO，④NaCO+HCl，一、選擇題

以上四個(gè)反響都能產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。二、填空題

2 3 2 31〔N0.48mol H：1.44mol 2〕1.8 3〕高溫，低壓1．B 2 2〔1〕NH的物質(zhì)的量為：1.2mol×80%=0.96mol，有以下關(guān)系：400～500℃是綜合考慮了反響速率、平衡移動(dòng)和催化劑的10～30MPa的目的是獲得較快的反響速率、較高的產(chǎn)率等。應(yīng)選B。

2NH N3 2

3+3H22．BC3．D500℃，主要是由于此溫度時(shí)該反響催化劑的催化活性最好

n〔起始〕/mol 1.2 0 0n〔轉(zhuǎn)化〕/mol0.960.481.44n〔平衡〕/mol0.240.481.44p

1.2mol p 14．BC；；

的消耗速率與NH

0 p 0.24mol0.48mol1.44mol p

；1.82 3 〔3〕合成氨的反響是放熱反響，故其分解是吸熱反響，所以，低溫、高壓可減小氨的分解。有必定聯(lián)系，只是反響時(shí)反響物消耗的量與產(chǎn)物生成