氮气是一种重要的工业原料,广泛应用于化肥等工业.工业常用PSA变压吸附制氮气,某学习小组查阅到相关制氮气工艺流程(如图1),并展开学习,请回答相关问题:【资料】
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氮气是一种重要的工业原料,广泛应用于化肥等工业.工业常用PSA变压吸附制氮气,某学习小组查阅到相关制氮气工艺流程(如图1),并展开学习,请回答相关问题:【资料】
题型:不详
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氮气是一种重要的工业原料,广泛应用于化肥等工业.工业常用PSA变压吸附制氮气,某学习小组查阅到相关制氮气工艺流程(如图1),并展开学习,请回答相关问题:
【资料】:1、碳分子筛对不同气体的吸附强度不同,如图所示;
2、气压越大,碳分子筛吸附能力越强,反之越弱;
3、碳分子筛可以再生,能重复使用.
(1)吸附塔中碳分子筛具有吸附性,这种性质是______(填“化学”、“物理”)性质,根据工艺流程,资料1图象中气体②是______(填化学式);
(2)根据资料,碳分子筛再生的方法是______.
(3)相比分离液态空气制氮气,该工艺的优点是______;
(4)氮气可作食品保护气,是因为氮气化学性质______(填“稳定”、“活泼”).N
2
和H
2
在500℃、200MPa及催化剂的条件下发生反应,生成NH
3
,反应的化学方程式为______,反应中,N
2
和H
2
的质量比为______.
答案
(1)碳的吸附性是将气体吸附在表面,没有新物质生成,属于物理性质,等体积气体相对分子质量越大,压强越大,气压越大,碳分子筛吸附能力越强,由图示可知②的吸附能力最弱,所以气体的相对分子质量最小,所以资料1图象中气体②是氮气;
(2)降低吸附塔中压强(气压),利用N
2
吹扫,使被吸附气体和碳分子筛分离,所以碳分子筛可以重复使用;
(3)分离液态空气制氮气,需要将氮气加压降温呈液态,该方法不需要将空气降温,碳分子筛可以重复使用,节约成本;
(4)保护气需要化学性质稳定,反应物是氮气和氢气,生成物是氨气,用观察法配平,N
2
和H
2
的质量比为14×2:3×2=14:3.
故答案为:(1)物理;N
2
;(2)降低吸附塔中压强(气压),利用N
2
吹扫,使被吸附气体和碳分子筛分离;(必须写出关键词“降低压强”);(3)无需将空气液化,且碳分子筛可以重复使用,成本低廉;(4)稳定;N
2
+3H
2
催化剂
.
500℃、200MPa
2NH
3
;14:3.
举一反三
实验室常用加热(85℃)NH
4
Cl和NaNO
2
两种饱和溶液的方法制取N
2
,如图是实验室用这种方法制N
2
,并测定生成N
2
体积的装置(部分装置略去),请回答相关问题:
【查阅资料】:
1、NH
4
Cl和NaNO
2
反应生成NaCl、H
2
O及N
2
,并放出大量热量;
2、20℃时,NH
4
Cl的溶解度约为37g;
3、N
2
难溶于水,实验条件下,密度为1.25g•L
-1
.
【实验步骤】:
①______;
②20℃时,取0.78g饱和NH
4
Cl溶液放入烧瓶,连接装置;
③调节水准管,使其与量气管中液面相平,记录量气管中水面读数为12mL;
④打开分液漏斗活塞,逐滴滴入饱和NaNO
2
溶液,加热至反应发生,移走酒精灯;
⑤烧瓶中不再产生气泡时,关闭活塞;
⑥待冷却至室温,调节两边液面高度相平,记录量气管中水面读数为VmL;
⑦处理剩余药品,整理实验台.
【实验分析及数据处理】:
(1)写出装置中仪器的名称:a、______;b、______;
(2)反应的化学方程式为:______;
(3)完善实验步骤中的所缺部分:①______;
(4)步骤④中,移走酒精灯的目的是______;
(5)NH
4
Cl是一种______(填“易溶”、“可溶”、“微溶”、“难溶”)物质.20℃时,其饱和溶液中溶质质量分数为______.根据实验数据计算,生成氮气约为多少毫升?(计算过程中,中间数据保留2位小数,最终结果为整数;相对分子质量:Mr-NH
4
Cl:53.5、Mr-N
2
:28)
(6)根据计算结果,步骤⑥中V的数值为______;
(7)实验中,实际测得氮气的体积偏大,可能原因是______.
A.实验中加入饱和NaNO
2
溶液的体积也被作为生成N
2
的体积
B.装置漏气.
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碳元素在含碳物质中的“旅行”线路如图.(注:下列各线路均为一步完成的化学反应)
(1)请按物质所含元素种类递增的规律,在圆圈内短线处填入物质的化学式.
若线路③属于分解反应,写出一个路线③反应的化学方程式______.
(2)碳元素在下列物质中的“旅行”路线完全正确的有______(填标号).
A.
B.
C.
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工业上可用煅烧黄铁矿(主要成分FeS
2
)产生的二氧化硫通过下列工艺过程制取氢气.下列说法不正确的是
A.分离器中分离出的副产品是硫酸500℃
B.生产流程中能被循环利用的物质X为I
2
C.膜反应器中HI气体发生反应的化学方程式为2HX
500℃
.
H
2
+I
2
D.该生产过程不仅能开发出氢能源,而且能实现可持续发展,不需再消耗能源
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目前,计算机已进入千家万户.制造计算机的芯片需要大量的高纯硅,生产高纯硅的主要原料是沙子(主要成分为SiO
2
).二氧化硅既不溶于水,也不溶于一般的酸溶液.
工业上生产高纯硅的主要过程示意图如下:
其主要反应原理为:
①SiO
2
+2C
3000℃
.
Si(粗)+2CO②Si(粗)+2Cl
2
400~500℃
.
SiCl
4
③SiCl
4
+2H
2
高温
.
Si(纯)+4HCl
请你根据上述材料,回答下列问题:
(1)由沙子制得高纯硅的反应原理中,属于化合反应的是______填数字代号,下同),属于置换反应的是______.
(2)由粗硅提纯得到高纯硅必须在无氧的氛围中进行,除了考虑到硅易被氧化成二氧化硅外,还有一个原因是______.
(3)生产过程示意图中的“物质A”用水吸收,可得副产品(一种常见的酸)的名称是______.
(4)作为电器、电子、光纤等行业用高纯硅原料的沙子,纯度要求高,需要对普通沙子(含有少量的CaCO
3
、Fe
2
O
3
)进行提纯,其中用酸洗(用盐酸)和高纯水洗是两个最重要的步骤.请写出酸洗步骤中的两个反应的化学方程式分别是______、______;判断用高纯水洗是否洗净的方法是:取少量最后的洗涤液于试管中,向其中滴加AgNO
3
溶液和稀硝酸,若无______现象,则表明残留物已洗净;否则,表明残留物未洗净.
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