题目内容
【题目】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:
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(1)在上述工业制硝酸的生产中,B设备的名称是 ,在反应中的氧化产物是 。
(2)此生产过程中,N2与H2合成NH3所用的催化剂是 。在合成氨的设备(合成塔)中,设置热交换器的目的是 ;在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是 。
(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O2—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 。
(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 %。(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 。
【答案】
(1)氧化炉;NO;
(2)铁触媒;利用余热,节约能源; 可使NO全部转化成HNO3
(3)2NH3+3O2— - 6e-= N2+ 3H2O
(4)53% ;
(5)NH4+水解呈酸性,与碱混合促进其水解;
【解析】
试题分析:(1)B中氨气被催化氧化生成一氧化氮,该装置名称为氧化炉(或氧化器),反应的化学方程式为:4NH3+5O2
4NO+6H2O,反应中氧化产物是NO,故答案为:氧化炉(或氧化器);NO;
(2)N2与H2合成NH3所用的催化剂为铁触媒,合成氨的反应属于放热反应,反应过程中会放出大量的热,用热交换器可以充分利用余热,节约能源;在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,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;故答案为:铁触媒;利用余热,节约能源;可使NO循环利用,全部转化成HNO3;
(3)电池中填充可传导O2—离子的 MnO3固体电解质,电池总反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O。负极发生氧化反应,电极反应式为2NH3+3O2— - 6e-= N2+ 3H2O,故答案为:2NH3+3O2— - 6e-= N2+ 3H2O;
(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:
×100%≈53%,故答案为:53%;
(5)硝酸铵中的NH4+水解呈酸性,与碱混合促进其水解;使用时应避免与碱性肥料一起使用,故答案为:NH4+水解呈酸性,与碱混合促进其水解。