Question

17．NH₃和HNO₃是重要的工業(yè)產(chǎn)品，下圖為合成氨以及氨氧化制硝酸的流程．

（1）N₂約占空氣體積的78%，從空氣中分離出N₂利用的原理是液氨和液氧的沸點(diǎn)不同．
（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是N₂+3H₂ 2NH₃，該反應(yīng)中的氧化劑是N₂．
22.4LN₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是6mol．
（3）氧化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（4）吸收塔中通入空氣的作用是將NO氧化為NO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)空氣中各種組成成分的含量進(jìn)行分析、判斷，根據(jù)空氣中各種氣體的沸點(diǎn)不同，可以進(jìn)行分離．分離前首先進(jìn)行除塵，除去二氧化碳和水蒸氣，蒸發(fā)液態(tài)空氣首先的到的是氮?dú)猓?br />（2）合成塔中氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨氣，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；在氧化還原反應(yīng)中，元素的化合價(jià)降低的反應(yīng)物為氧化劑，根據(jù)N₂量計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
（3）氧化爐中氨的催化氧化，產(chǎn)物是一氧化氮和水，據(jù)此得失電子守恒書寫反應(yīng)方程式；
（4）吸收塔中通入空氣的作用是使NO全部轉(zhuǎn)化為NO₂．

解答 解：（1）空氣中，N₂約占空氣體積的78%，O₂約占空氣體積的21%，在除去空氣中的灰塵、二氧化碳和水蒸氣后，液化空氣，控制條件，氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣的沸點(diǎn)低，蒸發(fā)液態(tài)空氣首先的到的是氮?dú)�，再把氮�(dú)夂脱鯕夥蛛x，
故答案為：78%，液氨和液氧的沸點(diǎn)不同；
（2）合成塔中氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)，在高溫高壓的條件下反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)方程式為：N₂+3H₂ 2NH₃，在該反應(yīng)中，N元素的化合價(jià)降低（0→-3），N₂為氧化劑，1mol氮?dú)廪D(zhuǎn)移6mol電子，22.4LN₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量為1mol，完全反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移6mol電子，
故答案為：N₂+3H₂  2NH₃；N₂；6mol；
（3）氧化爐中發(fā)生的反應(yīng)是氨的催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)中N元素化合價(jià)由NH₃中-3價(jià)升高為NO中+2價(jià)，共升高5價(jià)，O元素由O₂中0價(jià)降低為-2價(jià)，共降低4價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為20，故NH₃系數(shù)為4，故O₂系數(shù)為5，利用元素守恒平衡可知NO系數(shù)為4，H₂O的系數(shù)為6，方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
（4）氧化爐中出來的氣體，先降溫再進(jìn)入吸收塔，吸收塔中通入空氣發(fā)生反應(yīng)2NO+O₂=2NO₂，所以吸收塔中通入空氣的作用是將NO氧化為NO₂，
故答案為：將NO氧化為NO₂．

點(diǎn)評 本題主要考查了合成氨工業(yè)，題目難度不大，掌握合成氨工業(yè)的流程，掌握氮及其化合物的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，綜合考查了學(xué)生具有分析和解決問題的能力．