Question

【化学   选修2：化学与技术】

工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是            ，其中发生反应的化学方程式为                   。

（2）此生产过程中，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是             。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N₂、H₂、NH₃ 。图⑤表示生成的NH₃离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是              、                。

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是                   ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是                     。

（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：

碱液吸收法：NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O

NH₃还原法：8NH₃+6NO₂7N₂+12H₂O（NO也有类似的反应）

以上两种方法中，符合绿色化学的是                      。

（5）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃。已知：由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的         %。

Answer

（1）氧化炉，4NH3+5O2 4NO+6H2O；（2）铁砂网（或铁）；N2、H2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂；（3）利用余热，节约能源；可使NO循环利用，全部转化成HNO3；（4）NH3还原法；（5）53

【解析】

试题分析：（1）B中是氨气在铂、铑的催化作用下和氧气反应，生成一氧化氮，氨的催化氧化4NH3+5O2 4NO+6H2O，所以B为氧化炉，答案为：氧化炉，4NH3+5O2 4NO+6H2O；（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网，观察氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程的示意图可知，图②为N2、H2被吸附在催化剂表面，图③是在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂，答案为：铁砂网（或铁），N2、H2被吸附在催化剂表面，在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂；（3）设备热交换器的目的是利用余热，节约能源，在合成硝酸的吸收塔中通入空气，是为了让NO全部转化为硝酸，答案为：利用余热，节约能源；可使NO循环利用，全部转化成HNO3；（4）碱吸收法生成的亚硝酸钠有毒，不符合绿色化学，所以符合绿色化学的是氨还原法，答案为：NH3还原法；（5）由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，那么1mol氨制取的硝酸的物质的量为1mol×96%×92%=0.8832mol，NH3+HNO3 = NH4NO3，0.8832mol硝酸制取硝酸铵需消耗NH3的物质的量为0.8832mol，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的，答案为;53%.

考点：考查硝酸铵的工业制备原理、流程分析