题目内容

7．工业上制取硝酸铵的流程图如图，请回答下列问题：
（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是氧化炉，其中发生反应的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O．
（2）在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO循环利用，全部转化成HNO3．
（3）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O
NH3还原法：8NH3+6NO2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$7N2+12H2O
①配平上述反应方程式；
②以上两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法．
（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的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的53.1%．

分析 （1）B为氧化炉，在氧化炉中氨气与氧气催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）通入足量的氧气，可以确保NO完全转化成硝酸；
（3）①根据化合价升降相等配平该反应的方程式；
②据反应化学方程式反应物和生成物的性质和经济效益分析，绿色化学为无污染，原子利用率高；
（4）根据NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，利用氮原子守恒来计算硝酸的量，再由HNO3跟NH3反应生成NH4NO3来计算氨气的量，最后计算制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数．

解答 解：（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备是进行氨的催化氧化反应，在氧化炉中进行；发生反应的方程式为：4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O，
故答案为：氧化炉；4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O；
（2）在合成硝酸的吸收塔中通入足量空，确保有充足的氧气可使NO循环利用，全部转化成HNO3，
故答案为：可使NO循环利用，全部转化成HNO3；
（3）①氨气分子中N元素的化合价为-3价，二氧化氮中N元素的化合价为+4价，氮气中N元素化合价为0价，氨气生成氮气，化合价升高3价，二氧化氮生成氮气，化合价降低4价，则化合价变化的最小公倍数为12，则氨气的系数4，二氧化氮的系数为3，由于氮气为双原子分子，则氨气的系数应该为8，二氧化氮的系数为6，然后根据质量守恒定律配平，配平后的反应为：8NH3+6NO2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$7N2+12H2O，
故答案为：8；6；7；12；
②绿色化学是要求反应对环境无污染、原子利用率高等优点，所以NH3还原法符合绿色化学，
故答案为：NH3还原法；
（4）根据氮原子守恒可知，NH3～NO～HNO3，
则1mol氨气可得到硝酸的物质的量为：1mol×96%×92%=0.8832mol，
根据HNO3+NH3═NH4NO3可知反应消耗的氨气的物质的量为：0.8832mol，
氨气的质量之比等于物质的量之比，
则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数为：$\frac{1mol}{1mol+0.8832mol}$×100%≈53.1%，
故答案为：53.1．

点评 本题考查了工业制备原理应用、流程分析、实验制备物质的分析判断及利用物质的转化及质量守恒的方法来进行简单计算，题目难度中等，明确关系式法在化学计算中的应用，注意掌握工业制取硝酸的反应原理．

练习册系列答案
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