Question

【題目】氨既是一種重要的化工產(chǎn)品，又是一種重要的化工原料。下圖為合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意圖。

(1)寫出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________，

(2)寫出氧化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________

(3)A物質(zhì)為______，向吸收塔中通入A的作用__________

(4)工業(yè)生產(chǎn)中為了盛裝大量濃硝酸，可選擇___作為罐體材料

A. 銅 B.鉑 C.鋁 D.鎂

(5)為避免尾氣氮氧化物污染環(huán)境，人們開發(fā)了溶液吸收、催化還原等尾氣處理方法。前者使用具有堿性的Na2CO3溶液等吸收尾氣，后者在催化下使用NH3或其他物質(zhì)將氮氧化物還原為N2。請以尾氣中的NO2處理為例，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式____________、_____________。

Answer 1

【答案】N2+3H2 2NH3 4NH3+5O24NO+6H2O 空氣(氧氣) 促進(jìn)NO轉(zhuǎn)化為NO2 C O2+4NO2+2Na2CO3=2CO2+4NaNO3 (或 2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2)

【解析】

氮氣和氫氣進(jìn)入合成塔催化劑高溫高壓反應(yīng)生成氨氣，進(jìn)入氨分離器，從氨分離器中又回到合成塔中的物質(zhì)是N2和H2，氨氣進(jìn)入氧化爐中發(fā)生反應(yīng)為氨氣的催化氧化，進(jìn)入吸收塔，通入空氣使NO2和NO全部轉(zhuǎn)化為HNO3，得到尾氣中的少量NO、NO2可以用NH3來處理，據(jù)此分析解答。

(1) 氮氣和氫氣進(jìn)入合成塔催化劑高溫高壓反應(yīng)生成氨氣，合成塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：N2+3H2 2NH3；

(2) 氨氣進(jìn)入氧化爐中發(fā)生反應(yīng)為氨氣的催化氧化，反應(yīng)中N元素化合價由NH3中3價升高為NO中+2價，共升高5價，O元素由O2中0價降低為2價，共降低4價，化合價升降最小公倍數(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，化學(xué)方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；

(3)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；4NO+3O2+2H2O=4HNO3；4NO2+O2+2H2O=4HNO3，所以通入空氣作用為使NO2和NO全部轉(zhuǎn)化為HNO3，A物質(zhì)為氧氣或空氣，向吸收塔中通入A的作用是促進(jìn)NO轉(zhuǎn)化為NO2；

(4)鋁與濃硝酸會發(fā)生鈍化，工業(yè)生產(chǎn)中為了盛裝大量濃硝酸，可選擇鋁作為罐體材料，濃硝酸有強(qiáng)氧化性，銅、鉑、鎂等大多數(shù)金屬都會與濃硝酸反應(yīng)，所以不能使用；

(5) 根據(jù)題中信息，使用具有堿性的Na2CO3溶液等吸收尾氣，化學(xué)方程式為：O2+4NO2+2Na2CO3=2CO2+4NaNO3 (或 2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2)；NO2和NH3反應(yīng)生成氮氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。