Question

12．氨在工业上有很多重要应用，合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称合成塔，其中发生的化学反应方程式为N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂、CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂；
（2）设备B的名称冷凝器，其中m和n是两个通水口，入水口是n（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因高温气体从冷凝塔上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷凝效果更好；
（3）设备C的作用是将液氨和未反应的原料气体分离．

Answer 1

分析 （1）氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气；利用碳或甲烷和水蒸气在高温下反应生成氢气和一氧化碳；
（2）从A中出来的混合气体进入冷却塔冷凝，为了达到最佳冷凝效果，高温气体从冷凝塔上端进入，冷却水从下端进入；
（3）C是分离塔，在分离塔内将液氨和未反应的原料气体分离，原料可循环利用．

解答 解：（1）氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气方程式为：N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；碳和水蒸气反应方程式：C+H₂O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ CO+H₂；甲烷和水蒸气反应方程式：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂，
故答案为：合成塔；N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；C+H₂O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ CO+H₂、CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂；
（2）混合气体进入冷却塔冷凝，冷凝水从下口n进入，从上口m排出，这样通过逆向通水，冷凝效果会更好，
故答案为：冷凝器；n；高温气体从冷凝塔上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷凝效果更好；
（3）C是分离塔，在分离塔内将液氨和未反应的原料气体分离，然后循环利用，提高了原料的利用率，
故答案为：将液氨和未反应的原料气体分离．

点评 本题考查了工业合成氨的流程，题目难度中等，明确合成原理为解答关键，注意掌握工业合成氨的流程及装置名称，要求学生能够正确书写常见反应的化学方程式．