Question

（I）关于化工生产的下列叙述中，正确的是

 

．
A．生产普通玻璃的原料是石灰石、石英、纯碱，在玻璃熔炉中发生复杂的物理化学变化
B．工业上合成氨没有采用更大的压强是从设备和动力要求方面考虑的
C．加热法只适用于软化暂时硬度的硬水
D．工业上采用电解熔融氯化铝生产金属铝
E．用高纯度焦炭与石英砂反应可制得纯度达到9个9的单晶硅材料
（II）工业上制取硝酸铵的流程图如图甲，请回答下列问题：

（1）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，示意如图乙：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

 

、

 

．
（2）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）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 

催化剂 .

△

7N₂+12H₂O（NO也有类似的反应）
请从绿色化学的角度分析两种方法的优劣：
（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

 

%．
（5）硝酸铵是一种常用的氮肥，在贮存和使用该化肥时，把应注意的事项及理由填入下表．

	注意事项	理由
①
②

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：元素及其化合物,化学应用

分析：（Ⅰ）A、工业制备玻璃是原料是石灰石、石英、纯碱，在玻璃熔炉中发生复杂的物理化学变化；
B、工业合成氨是气体体积减小的反应，依据平衡移动原理和材料、经济效益等因素分析判断；
C、暂时硬水是由碳酸氢钙和碳酸氢镁引起，加热酸式盐会分解沉淀钙离子和镁离子；
D、氯化铝是共价化合物，熔融无阴阳离子存在；
E、碳和石英高温反应生成的为粗硅；
（Ⅱ）（1）图②是表示N₂、H₂被吸附在催化剂的表面；图③则表示在催化剂表面，N₂、H₂中的化学键断裂；
（2）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，可起到充分利用能源的目的；
（3）依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，原子利用率高的生产；
（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；
（5）硝酸铵受撞击时易分解产生气体，在有限空间内，气体急速膨胀，易爆炸．

解答： 解：（Ⅰ）A、工业制备玻璃是利用石英石灰石、纯碱在高温下加热发生复杂物理化学反应得到，故A正确；
B、工业合成氨是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，氨气产率增大，但压强增大会提高设备耐压能力，材料要求高，增大投资减小经济效益，故B正确；
C、暂时硬水是由碳酸氢钙和碳酸氢镁引起，加热酸式盐会分解沉淀钙离子和镁离子，起到软化水的目的，永久硬度是钙、镁离子的硫酸盐、硝酸盐等，加热不能使钙离子和镁离子沉淀，所以加热法只适用于软化暂时硬度的硬水，故C正确；
D、氯化铝是共价化合物，熔融无阴阳离子存在，工业上是利用电解熔融氧化铝制备，故D错误；
E、碳和石英高温反应生成的为粗硅，故E错误；
故答案为：ABC；
（II）（1）分析题中图可以知道，图②表示N₂、H₂被吸附在催化剂表面，而图③表示在催化剂表面，N₂、H₂中化学键断裂；
故答案为：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；
（2）化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，余热利用可起到充分利用能源的目的；合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是利用一氧化氮和氧气按照4：3全部反应生成硝酸；4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可使NO循环利用，全部转化成HNO₃；
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；
（3）碱液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，NH₃还原法：8NH₃+6NO₂ 

催化剂 .

△

7N₂+12H₂O，分析可知碱液吸收法消耗大量的氢氧化钠生成的亚硝酸盐有毒，NH₃还原法产物无污染，得到合成氨的原料气；
故答案为：碱液吸收法要消耗大量的NaOH，同时产生有毒的NaNO₂．NH₃还原法不消耗贵重原料，且产物无污染，N₂又可做合成NH₃的原料气；
（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0.8832mol，
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

1mol

1mol+0.8832mol

×100%=53%；
故答案为：53；
（5）由于硝酸铵受撞击时易爆炸，因此硝酸铵不能与易燃物混放；不能用铁锤等物将结块的硝酸铵砸碎；不能受到严重撞击，NH₄NO₃

撞击  .

N₂O↑+2H₂O；铵盐水解显酸性不能和水解显碱性的草木灰混合使用，硝酸铵是易溶于水的物质易在土壤中流失；
①不能与碱性肥料混施  硝酸铵溶液呈碱性；
②不能剧烈撞击  硝酸铵易爆炸；
③不能在雨水较多的地区使用  硝酸铵吸水性强，易流失；
故答案为：①不能与碱性肥料混施  硝酸铵溶液呈碱性；
②不能剧烈撞击  硝酸铵易爆炸；
③不能在雨水较多的地区使用  硝酸铵吸水性强，易流失；

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，利用物质的转化及质量守恒的方法来进行简单计算，使用硝酸铵的注意事项，明确转化中的化学反应得出物质之间的关系是解答的关键，题目难度中等．