Question

【題目】工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如下，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_____________，其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

（2）此生產(chǎn)過程中，N2與H2合成NH3所用的催化劑是___________。1909年化學(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室首次合成了氨，2007年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意圖如下：

分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和③的含義分別是__________、_____________。

（3）在合成氨的設(shè)備（合成塔）中，設(shè)置熱交換器的目的是__________；在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是____________。

（4）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＋6NO2催化劑△ 7N2＋12H2O（NO也有類似的反應(yīng)）

以上兩種方法中，符合綠色化學(xué)的是______________。

（5）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_______%。

（6）硝酸銨是一種常用的氮肥，在貯存和使用該化肥時，應(yīng)注意的事項(xiàng)及理由是：________________________________________________________。

Answer 1

【答案】氧化爐 4NH3+5O24NO+6H2O 鐵砂網(wǎng)（或鐵） N2、H2被吸附在催化劑表面 在催化劑表面，N2、H2中化學(xué)鍵斷裂 利用余熱，節(jié)約能源 使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO3 NH3還原法 53 ①不能與堿性肥料混施;硝酸銨溶液呈酸性；②不能劇烈撞擊;硝酸銨易爆炸；③不能在雨水較多的地區(qū)使用 硝酸銨吸收性強(qiáng)，易流失。

【解析】

（1）氨氣在氧化爐中被催化氧化，B設(shè)備的名稱是氧化爐；氨氣被氧化為NO和水，其反應(yīng)的方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）N2與H2合成NH3所用的催化劑是鐵砂網(wǎng)；圖②中兩種雙原子分子被吸附在催化劑表面，即N2、H2被吸附在催化劑表面；③中分子中的化學(xué)鍵斷裂生成原子，即在催化劑表面N2、H2中的化學(xué)鍵斷裂生成N原子和H原子；

（3）合成氨的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中會放出大量的熱，用熱交換器可以充分利用余熱，節(jié)約能源；在吸收塔中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和NO，通入空氣，NO能被空氣中的氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮再與水反應(yīng)生成硝酸，這樣使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化為硝酸；

（4）堿液吸收法：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O，NH3還原法：8NH3+6NO27N2+12H2O，分析可知堿液吸收法消耗大量的氫氧化鈉生成的亞硝酸鹽毒，NH3還原法產(chǎn)物無污染，得到合成氨的原料氣，故符合綠色化學(xué)的是氨氣還原法，

（5）由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%，根據(jù)氮原子守恒可知，NH3～NO～HNO3，則1mol氨氣可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol，由HNO3+NH3═NH4NO3，則該反應(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×100%＝53%，即制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量的53%；

（6）由于硝酸銨受撞擊時易爆炸，因此硝酸銨不能與易燃物混放；不能用鐵錘等物將結(jié)塊的硝酸銨砸碎；不能受到嚴(yán)重撞擊，NH4NO3N2O↑+2H2O；銨鹽水解顯酸性不能和水解顯堿性的草木灰混合使用，硝酸銨是易溶于水的物質(zhì)易在土壤中流失；即①不能與堿性肥料混施；硝酸銨溶液呈酸性；②不能劇烈撞擊；硝酸銨易爆炸；③不能在雨水較多的地區(qū)使用；硝酸銨吸水性強(qiáng)，易流失。