题目内容

3．工业上制取硝酸铵的流程图如下，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）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网．1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

、、分别表示N2、H2、NH3．图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是N2、H2被吸附在催化剂表面、在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂．
（3）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循环利用，全部转化成HNO3．
（4）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（NO也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法．
（5）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%．

分析 （1）氨气氧化生成NO的反应是在氧化炉中发生的，氨气与氧气在催化剂的作用下生成NO和水．
（2）合成氨的反应用铁触媒作催化剂，N2和H2吸附在铁触媒表面，并且各自的化学键断裂，结合生成氨再离开铁触媒表面．
（3）碱液吸收法NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O，不能单独吸收NO．
（4）合成硝酸的吸收塔中不断地通入空气，可以不断的将NO氧化，从而从源头上降低NO的污染．
（5）制硝酸铵的反应：HNO3+NH3=NH4NO3．根据氮元素守恒可知，可由NH3得NO产率，再由NO制得HNO3的产率可计算得到HNO3的量；总耗NH3包括制硝酸消耗的以及与硝酸反应的总量．

解答 解：（1）氨气氧化生成NO的反应是在氧化炉中发生的，氨气与氧气在催化剂的作用下生成NO和水；
故答案为：氧化炉；4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$4NO+6H2O．
（2）合成氨的反应需要用铁触媒作为催化剂，其作用机理如图所示：图①表示N2、H2与铁触媒接触，图②表示N2与H2吸附在催化剂表面，图③表示N2和H2中的化学键断裂，图④表示N与H结合形成NH3，图⑤表示NH3分子离开催化剂表面．
故答案为：铁砂网（或铁触媒）；N2、H2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂．
（3）合成氨的设备中设置热交换器的目的，是利用余热，这样可以降低能耗，节约能源；再合成硝酸的吸收塔中不断地通入空气，可以使NO不断地被氧化，从而全部转化为硝酸．
故答案为：利用余热，节约能源；可使NO循环利用，全部转化成HNO3．
（4）碱液吸收法不能单独吸收NO，但是氨还原法既可吸收NO2，又可吸收NO．
故答案为：NH3还原法．  
（5）由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%可知，1molNH3可转化为HNO3的量为1mol×96%×92%=0.8832mol；由HNO3+NH3=NH4NO3，与0.8832molHNO3反应的NH3的量为0.8832mol，消耗氨的总量为1mol+0.8832mol=1.8832mol，因此制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量百分数为$\frac{1mol}{1mol+0.8832mol}$≈53%；
故答案为：53．

点评 本题的综合性很强，把工业制硝酸相关的流程与绿色化学、产率、催化剂机理等知识结合在一块，难度较大，需要同学们认真分析．

练习册系列答案
相关题目
13．有机物与人类的生产和生活密切相关，下列有关有机物及其反应的认识正确的是（　　）
A．有机物不具备无机物的性质
B．有机物参与的反应，一般比较复杂，反应速率较慢，且常伴有副反应发生
C．有机物和无机物之间是不可能相互转化的两类物质
D．所有有机化合物均易燃烧
14．丙烯可看作是乙烯分子中的一个氢原子被-CH3取代的产物，由乙烯推测丙烯的结构或性质，下列说法正确的是（　　）
①丙烯分子中3个碳原子在同一条直线上      
②分子中所有原子都在同一平面上
③与HCl加成只生成一种产物                 
④丙烯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
⑤不溶于水，可溶于苯中                    
⑥能使溴的四氯化碳溶液褪色．
A．③④⑤B．①②⑤C．④⑤⑥D．②⑤⑥
11．称取16gCuSO4（160g/mo1）、25gCuSO4•5H2O（250g/mo1）各一份，分别溶于相同量水时，一种溶解吸热，另一种溶解放热．溶解放热的（溶质）是CuSO4，若测得放出的热量和吸收的热量的差值为Q．由此可以得到的数据是反应的焓变CuSO4•5H2O （s）=CuSO4（s）+5H2O（l）△H=+10QKJ/mol．
18．铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，下列说法不正确的是（　　）
①铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
②铅蓄电池是一种无污染的电池
③该电池工作时，正极附近溶液的pH增大
④使用该电池时，若外电路上转移电子0.05mol，则消耗H2SO4的物质的量为0.05mol．
A．①②③④B．①②④C．①②D．③④
8．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
A．标准状况下，2.24L苯含有的分子数为0.1NA
B．标准状况下，11.2L乙烷中含有共价键的数目为3NA
C．常温下，1mol羟基中含有的电子数为9NA
D．1mol冰醋酸和lmo1乙醇在浓硫酸加热下充分反应生成H2O个数为NA
15．已知Cu2S可以和硝酸反应，请配平下列化学反应方程式：
3Cu2S+16HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO4+3Cu（NO3）2+10NO↑+8H2O．
12．某有机物的结构简式为，下列关于该有机物的叙述不正确的是（　　）
A．能与金属钠发生反应并放出氢气
B．此有机物中有三种官能团：碳碳双键、羟基、甲基
C．能在催化剂作用下与H2发生加成反应
D．在浓H2SO4催化下能与乙酸发生酯化反应
13．用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是（　　）
 
选項①中物质②中物质预测②中的现象
A氢氧化钠稀溶液硫酸铝铵溶液立即产生白色沉淀
B氢氧化钠浓溶液用砂纸打磨过的镁条立即产生大量无色气体
C浓硫酸铜粉立即产生刺激性气味气体
D盐酸较浓的硝酸亚铁溶液无明显现象
A．AB．BC．CD．D

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网