Question

【化學(xué)與技術(shù)】
工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如下，請(qǐng)回答下列問(wèn)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(guò)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(guò)程，示意圖如下：

分別表示N₂、H₂、NH₃。圖⑤表示生成的NH₃離開(kāi)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(guò)程中常會(huì)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(shí)，應(yīng)注意的事項(xiàng)及理由是：

	注意事項(xiàng)	理由
①
②

Answer 1

（1）氧化爐，4NH₃+5O₂4NO+6H₂O
（2）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  
（3）利用余熱，節(jié)約能源；使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃
（4）NH₃還原法
（5）53 
（6）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。

（1）工業(yè)制硝酸用氨氧化法制硝酸，其方法以氨和空氣為原料，用Pt-Rh合金網(wǎng)為催化劑在氧化爐中進(jìn)行，加熱條件下生成NO和水，NO在冷卻與O₂反應(yīng)生成NO₂，NO₂在吸收塔內(nèi)用水吸收過(guò)量空氣中O₂的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸。最高濃度可達(dá)50%。制濃硝酸就是把50%HNO₃與Mg（NO₃）₂或濃H₂SO₄蒸餾而得。方程式為4NH₃+5O₂4NO+6H₂O。
（2）N₂和H₂合成NH₃所用催化劑是鐵，由圖知②所示N₂和H₂被吸附在催化劑表面，而圖③表示在催化劑表面，N₂、H₂中化學(xué)鍵斷裂。
（3）在合成氨的設(shè)備（合成塔）中，設(shè)置熱交換器的目的是利用余熱，節(jié)約能源；在合成硝酸的吸收塔中不斷通入空氣，目的是提供充足的氧氣，以便使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成硝酸；
（4）根據(jù)“綠色化學(xué)”要求，從根本上減少或杜絕污染，盡可能使原料和利用率提高來(lái)看，符合綠色的要求。
（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 NH₃可得硝酸為
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，硝酸所用去的NH₃的質(zhì)量占總消耗NH₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1mol/（1mol+0.8832mol）×100%=53.1%.
（6）根據(jù)硝酸銨的性質(zhì)來(lái)解答，由于硝酸銨受到撞擊時(shí)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；硝酸銨溶液呈酸性，所以不能與堿性肥料混施。