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”).N2和H2在500℃、200MPa及催化剂的条件下发生反应,生成NH3,反应的化学方程式为______,反应中,N2和H2的质量比为______.
(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N2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,N2和H2的质量比为14×2:3×2=14:3.
故答案为:(1)物理;N2;(2)降低吸附塔中压强(气压),利用N2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;N2+3H2
2NH3;14:3.催化剂 . 500℃、200MPa