Question

【题目】研究化肥的合成、废水的处理等有现实的重要意义．
（1）硝酸铵的生产方法是采用硝酸与氨气化合，工业合成氨是一个放热反应，因此低温有利于提高原料的转化率，但实际生产中却采用400～500℃的高温，其原因是；工业生产中，以氨气为原料合成硝酸，写出工业生产硝酸的最后一步的化学方程式 ．
（2）甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同：
已知：CO+H2O CO2+H2
①甲厂以焦炭和水为原料；
②乙厂以天然气和水为原料；
③丙厂以石脑油（主要成分为C5H12）和水为原料．
按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3（换算成H2的物质的量）和CO2的物质的量之比，则对原料的利用率最高．据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？ ．
（3）将工厂废气中产生的SO2通过下列流程如图1，可以转化为有应用价值的硫酸钙等．
①写出反应Ⅰ的化学方程式： ．
②生产中，向反应Ⅱ的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是 ．
③检验经过反应Ⅲ得到的氨态氮肥中SO42﹣所用试剂是 ．

（4）工业上利用氯碱工业产品治理含二氧化硫的废气．图2是氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图．
①用溶液A吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是 ．
②用含气体B的阳极区溶液吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是 ．

Answer 1

【答案】
（1）催化活性最强，增加反应速率，缩短达到平衡的时间；3NO2+H2O=2HNO3+NO
（2）丙
（3）2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2；防止亚硫酸铵被氧化；盐酸和氯化钡（HCl和BaCl2）
（4）SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O（或SO2+OH﹣=HSO3﹣）；SO2+Cl2+H2O=4H++SO42﹣+2Cl﹣
【解析】（1）合成氨反应的化学方程式为：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣92.2kJ/mol，在400～500℃的高温时，催化剂的催化活性最强，同时升高温度虽然不利于平衡向正反应方向移动，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间；工业生产中，以氨气为原料合成硝酸，是先将氨催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，所以工业生产硝酸的最后一步的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO，故答案为：催化活性最强，增加反应速率，缩短达到平衡的时间； 3NO2+H2O=2HNO3+NO；（2）NH3（换算成H2的物质的量）和CO2的物质的量之比为2：1合成尿素，即H2和CO2的物质的量之比为 ：1=3：1． 甲厂以焦炭和水为原料，CO+H2O CO2+H2 ， 生成的H2和CO2的物质的量之比为2：1．乙厂以天然气和水为原料，CH4+2H2O CO2+4H2 ， 生成的H2和CO2的物质的量之比为4：1．丙厂以石脑油和水为原料，C5H12+10H2O 5CO2+16H2 ， 生成的H2和CO2的物质的量之比为16：5，丙最接近3：1，
故答案为：丙；（3）①根据反应物和生成物，写出反应Ⅰ的化学方程式为：2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2 ， 故答案为；2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2；②亚硫酸根离子易被氧化，向反应Ⅱ的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是防止亚硫酸铵（NH4）2SO3被氧化，故答案为：防止亚硫酸铵（NH4）2SO3被氧化；③检验SO42﹣所用试剂是盐酸和氯化钡（HCl 和 BaCl2），故答案为：盐酸和氯化钡（HCl 和 BaCl2）；（4）①二氧化硫和氢氧化钠反应生成NaHSO3 ， SO2+OH﹣=HSO3﹣（或SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O），
故答案为：SO2+OH﹣=HSO3﹣（或SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O）；②阳极区产生的气体氯气的溶液与二氧化硫发生氧化还原反应，SO2+Cl2+H2O=4H++SO42﹣+2Cl﹣ ，
故答案为：SO2+Cl2+H2O=4H++SO42﹣+2Cl﹣ ．
（1）温度影响化学反应速率及化学平衡；工业生产中，以氨气为原料合成硝酸，是先将氨催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，据此写化学方程式；（2）用原料所制得的H2和CO2的物质的量之比若最接近合成尿素的原料气NH3（换算成H2的物质的量）和CO2的物质的量之比，原料的利用率最高，根据原料气产生的H2和CO2的物质的量之比判断；（3）①根据反应物和生成物，写出反应Ⅰ的化学方程式；②加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是防止亚硫酸铵（NH4）2SO3被氧化；③检验SO42﹣所用试剂是盐酸和氯化钡；（4）①二氧化硫和氢氧化钠反应生成NaHSO3；②阳极区产生的气体氯气的溶液与二氧化硫发生氧化还原反应．