Question

2．工業(yè)制硝酸經(jīng)以下一系列反應(yīng)（如圖1）：

（1）寫(xiě)出反應(yīng)④的化學(xué)方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，實(shí)驗(yàn)室收集NO的方法是排水法．
（2）對(duì)于氮的化合物，下列說(shuō)法不正確的是（選填序號(hào)字母）d．
a．氨可用作制冷劑
b．銨態(tài)氮肥一般不能與堿性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類(lèi)等
d．某濃硝酸中含有溶質(zhì)2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，該濃硝酸與足量的銅完全反應(yīng)能生成1mol NO₂
（3）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₂=-92.0kJ/mol
則34g氨氣與氧氣反應(yīng)生成N₂（g）與H₂O（g）時(shí)，△H=-633.4 kJ/mol．
（4）氨氣在微生物的作用下與氧氣反應(yīng)生成HNO₂，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O．
（5）氨氣是氮肥工業(yè)的重要原料，某化肥廠生產(chǎn)銨態(tài)氮肥（NH₄）₂SO₄的部分工藝流程如圖2：向裝有CaSO₄懸濁液的沉淀池中先通氨氣，再通CO₂的原因（請(qǐng)從溶解度和溶解平衡角度分析）NH₃極易溶于水且溶于水后呈堿性，增加了CO₂的溶解度，生成了大量的CO₃^2-，使CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）溶解平衡向右移動(dòng)，提高了（NH₄）₂SO₄的產(chǎn)量．

Answer 1

分析 工業(yè)制硝酸：N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂0、2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
（1）反應(yīng)④是二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；一氧化氮不溶于水，易被空氣中的氧氣氧化，實(shí)驗(yàn)室收集NO應(yīng)用排水法；
（2）a．氨液化后揮發(fā)帶走能量，所以可用作制冷劑；
b．銨態(tài)氮肥溶解后銨根離子水解顯酸性；
c．依據(jù)硝酸的性質(zhì)和應(yīng)用分析；
d．某濃硝酸中含有溶質(zhì)2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，該濃硝酸與足量的銅完全反，隨反應(yīng)進(jìn)行硝酸變稀后生成一氧化氮；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（4）氨氣在微生物的作用下與氧氣反應(yīng)生成HNO₂，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)；
（5）氨水顯堿性，二氧化碳是酸性氣體，保證原料氣的充分利用，要考慮通氣體的先后順序．

解答 解：（1）反應(yīng)④是二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，反應(yīng)的化學(xué)方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；一氧化氮不溶于水，易被空氣中的氧氣氧化選擇收集方法，實(shí)驗(yàn)室收集NO的方法是排水法；
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；排水法；
（2）a．液氨揮發(fā)過(guò)程中吸收能量，可用作制冷劑，故a正確；
b．銨態(tài)氮肥溶解后銨根離子水解顯酸性，一般不能與堿性化肥共同使用，故b正確；
c．硝酸可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類(lèi)等，故c正確；
d．某濃硝酸中含有溶質(zhì)2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，該濃硝酸與足量的銅完全反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溶液濃度變稀后反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w，生成NO₂ 小于1mol，故d錯(cuò)誤；
故答案為：d；
（3）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₂=-92.0kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①×3-②得到：2NH₃+$\frac{3}{2}$O₂（g）=N₂（g）+3H₂O（g）△H=-633.4KJ/mol
則34g氨氣物質(zhì)的量=$\frac{34g}{17g/mol}$=2mol，與氧氣反應(yīng)生成N₂（g）與H₂O（g）時(shí)，△H=-633.4KJ/mol；
故答案為：-633.4；
（4）氨氣在微生物的作用下與氧氣反應(yīng)生成HNO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+3O₂=2HNO₂+2H₂O，
故答案為：2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O；
（5）先通入足量NH₃，再通入CO₂的原因是：氨在水中溶解度大，使溶液呈堿性，有利于吸收CO₂，增大c（CO₃^2-），促使CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃，同時(shí)生成（NH₄）₂SO₄；
故答案為：NH₃極易溶于水且溶于水后呈堿性，增加了CO₂的溶解度，生成了大量的CO₃^2-，使CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）溶解平衡向右移動(dòng)，提高了（NH₄）₂SO₄的產(chǎn)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氮及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，是一道元素及化合物性質(zhì)的綜合題，題目難度中等，要求學(xué)生具備分析和解決問(wèn)題的能力．