Question

7．工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如圖，請回答下列問題：
（1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B設(shè)備的名稱是氧化爐，其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃．
（3）生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生一些氮的氧化物，可用如下兩種方法處理：
堿液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
NH₃還原法：8NH₃+6NO_{2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$7}N₂+12H₂O
①配平上述反應(yīng)方程式；
②以上兩種方法中，符合綠色化學(xué)的是NH₃還原法．
（4）某化肥廠用NH₃制備NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，則制HNO₃，所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量（不考慮其它損耗）的53.1%．

Answer 1

分析 （1）B為氧化爐，在氧化爐中氨氣與氧氣催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）通入足量的氧氣，可以確保NO完全轉(zhuǎn)化成硝酸；
（3）①根據(jù)化合價升降相等配平該反應(yīng)的方程式；
②據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)和經(jīng)濟效益分析，綠色化學(xué)為無污染，原子利用率高；
（4）根據(jù)NH₃制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，利用氮原子守恒來計算硝酸的量，再由HNO₃跟NH₃反應(yīng)生成NH₄NO₃來計算氨氣的量，最后計算制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B設(shè)備是進行氨的催化氧化反應(yīng)，在氧化爐中進行；發(fā)生反應(yīng)的方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：氧化爐；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）在合成硝酸的吸收塔中通入足量空，確保有充足的氧氣可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃，
故答案為：可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃；
（3）①氨氣分子中N元素的化合價為-3價，二氧化氮中N元素的化合價為+4價，氮氣中N元素化合價為0價，氨氣生成氮氣，化合價升高3價，二氧化氮生成氮氣，化合價降低4價，則化合價變化的最小公倍數(shù)為12，則氨氣的系數(shù)4，二氧化氮的系數(shù)為3，由于氮氣為雙原子分子，則氨氣的系數(shù)應(yīng)該為8，二氧化氮的系數(shù)為6，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平，配平后的反應(yīng)為：8NH₃+6NO₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$7N₂+12H₂O，
故答案為：8；6；7；12；
②綠色化學(xué)是要求反應(yīng)對環(huán)境無污染、原子利用率高等優(yōu)點，所以NH₃還原法符合綠色化學(xué)，
故答案為：NH₃還原法；
（4）根據(jù)氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，
則1mol氨氣可得到硝酸的物質(zhì)的量為：1mol×96%×92%=0.8832mol，
根據(jù)HNO₃+NH₃═NH₄NO₃可知反應(yīng)消耗的氨氣的物質(zhì)的量為：0.8832mol，
氨氣的質(zhì)量之比等于物質(zhì)的量之比，
則制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為：$\frac{1mol}{1mol+0.8832mol}$×100%≈53.1%，
故答案為：53.1．

點評 本題考查了工業(yè)制備原理應(yīng)用、流程分析、實驗制備物質(zhì)的分析判斷及利用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及質(zhì)量守恒的方法來進行簡單計算，題目難度中等，明確關(guān)系式法在化學(xué)計算中的應(yīng)用，注意掌握工業(yè)制取硝酸的反應(yīng)原理．