Question

17．NH₃和HNO₃是重要的工业产品，下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程．

（1）N₂约占空气体积的78%，从空气中分离出N₂利用的原理是液氨和液氧的沸点不同．
（2）合成塔中发生反应的化学方程式是N₂+3H₂ 2NH₃，该反应中的氧化剂是N₂．
22.4LN₂（标准状况）完全反应时，转移电子的物质的量是6mol．
（3）氧化炉中发生反应的化学方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（4）吸收塔中通入空气的作用是将NO氧化为NO₂．

Answer 1

分析 （1）根据空气中各种组成成分的含量进行分析、判断，根据空气中各种气体的沸点不同，可以进行分离．分离前首先进行除尘，除去二氧化碳和水蒸气，蒸发液态空气首先的到的是氮气；
（2）合成塔中氮气和氢气反应生成氨气，该反应为可逆反应；在氧化还原反应中，元素的化合价降低的反应物为氧化剂，根据N₂量计算转移电子数；
（3）氧化炉中氨的催化氧化，产物是一氧化氮和水，据此得失电子守恒书写反应方程式；
（4）吸收塔中通入空气的作用是使NO全部转化为NO₂．

解答 解：（1）空气中，N₂约占空气体积的78%，O₂约占空气体积的21%，在除去空气中的灰尘、二氧化碳和水蒸气后，液化空气，控制条件，氮气的沸点比氧气的沸点低，蒸发液态空气首先的到的是氮气，再把氮气和氧气分离，
故答案为：78%，液氨和液氧的沸点不同；
（2）合成塔中氮气和氢气反应，在高温高压的条件下反应生成氨气，反应方程式为：N₂+3H₂ 2NH₃，在该反应中，N元素的化合价降低（0→-3），N₂为氧化剂，1mol氮气转移6mol电子，22.4LN₂（标准状况）物质的量为1mol，完全反应时，转移6mol电子，
故答案为：N₂+3H₂  2NH₃；N₂；6mol；
（3）氧化炉中发生的反应是氨的催化氧化反应，反应中N元素化合价由NH₃中-3价升高为NO中+2价，共升高5价，O元素由O₂中0价降低为-2价，共降低4价，化合价升降最小公倍数为20，故NH₃系数为4，故O₂系数为5，利用元素守恒平衡可知NO系数为4，H₂O的系数为6，方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
（4）氧化炉中出来的气体，先降温再进入吸收塔，吸收塔中通入空气发生反应2NO+O₂=2NO₂，所以吸收塔中通入空气的作用是将NO氧化为NO₂，
故答案为：将NO氧化为NO₂．

点评 本题主要考查了合成氨工业，题目难度不大，掌握合成氨工业的流程，掌握氮及其化合物的性质是解答本题的关键，综合考查了学生具有分析和解决问题的能力．