Question

5．硝酸铵广泛应用与工农生产中，其生产流程图如下，回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是氧化炉，在反应中的氧化产物是NO．
（2）此生产过程中，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是铁触媒．在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO全部转化成HNO₃．
（3）科学家以氨（NH₃）为燃料开发新型的燃料电池．电池中填充可传导O^2-离子的 MnO₃固体电解质，电池总反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．负极的电极反应式为2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O．
（4）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，则制HNO₃所用去的NH₃的质量约占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的53%．（取两位有效数字）
（5）硝酸铵是一种常用的氮肥，在使用该化肥时避免与碱性肥料一起使用，理由是NH₄⁺水解呈酸性，与碱混合促进其水解．

Answer 1

分析 合成氨的工业设备是合成塔；合成氨的反应属于放热反应；N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是铁砂网，氨气和空气进入氧化装置，在催化剂作用下催化氧化生成一氧化氮，生产中应防止催化剂中毒，通入空气，NO能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使NO循环利用，全部转化为硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，
（1）在上述工业制硝酸的生产中，B是氨气的催化氧化，氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，B设备的名称为氧化炉；
（2）N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是铁触媒，设置热交换器的目的是利用利用反应放出的热量；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是NO全部转化为硝酸；
（3）依据化学方程式分析氨气化合价变化，判断发生氧化反应的物质是氨气，原电池中在负极失电子生成氮气，正极上氧气得到电子生成氢氧根离子；
（4）根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，以此计算；
（5）铵态氮肥水解显酸性与碱性物质混合后能反应．

解答 解：（1）在上述工业制硝酸的生产中，B是氨气的催化氧化，氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，B设备的名称为氧化炉，反应中氨气被氧化生成NO，在反应中的氧化产物是NO，
故答案为：氧化炉；NO；
（2）此生产过程中，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是铁触媒，在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源，在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO全部转化成HNO₃ ，
故答案为：铁触媒； 利用余热，节约能源； 可使NO全部转化成HNO₃ ；
（3）电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O，
故答案为：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O；
（4）由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，则1mol氨气可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol，由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的百分数为：$\frac{1mol}{1mol+0.8832}$×100%=53%，即制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的53%，
故答案为：53；
（5）硝酸铵是一种常用的氮肥，在使用该化肥时避免与碱性肥料一起使用，理由是：NH₄⁺水解呈酸性，与碱混合促进其水解，肥效损失，
故答案为：NH₄⁺水解呈酸性，与碱混合促进其水解．

点评 本题考查了工业合成氨、工业生产硝酸的流程、设备名称、反应催化剂选择、原电池电极反应、化学方程式定量计算等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．