Question

硝酸銨不僅是一種重要的氮肥，而且還可制成炸藥，應用于軍事和采礦等方面．工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如圖，請同答下列問題：

（1）此生產(chǎn)過程中，H₂的來源是水煤氣，該反應的方程式為

 

，合成氨的原料氣在使用前需要凈化，目的是

 

．
（2）在合成氨的過程中，采取壓強為10-30MPa是為了

 

；在合成硝酸的吸收塔中通入足量空氣的目的是

 

．
（3）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B設備中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（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
還原法：8NH₃+6NO₂

催化劑 .

△

₂+12H₂O（NO也有類似的反應）
以上兩種方法中，符合綠色化學的是

 

．
（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，應注意的事項及理由是：

	注意事項	理由
①
②

Answer 1

考點：工業(yè)合成氨,工業(yè)制取硝酸

專題：氮族元素

分析：（1）根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中，氫氣來自水煤氣，反應原理是：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；為防止催化劑中毒，必須對原料進行凈化；
（2）由外界條件對化學平衡以及化學反應速率的影響分析；
（3）裝置B是氨催化氧化反應，是氨氣在催化劑鉑銠合金作用下被氧氣氧化為一氧化氮的反應；
（4）據(jù)反應化學方程式反應物和生成物的性質(zhì)和經(jīng)濟效益分析，綠色化學為無污染，原子利用率高的生產(chǎn)；
（5）根據(jù)NH₃制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，利用氮原子守恒來計算硝酸的量，再由HNO₃跟NH₃反應生成NH₄NO₃來計算氨氣的量，最后計算制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的百分數(shù)；
（6）硝酸銨受撞擊時易分解產(chǎn)生氣體，在有限空間內(nèi)，氣體急速膨脹，易爆炸．

解答： 解：（1）根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中，氫氣來自水煤氣，反應原理是：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；工業(yè)上在合成氨的過程中，必須對原料進行凈化，防止催化劑鐵觸媒中毒，而減小催化活性，故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；防止催化劑中毒；
（2）合成氨反應的化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，反應物氣體的化學計量數(shù)大于生成物氣體的化學計量數(shù)，則加壓有利于平衡正向移動，提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，升高溫度雖然不利于平衡向正反應方向移動，但能增大反應速率，縮短達到平衡的時間．
合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是利用一氧化氮和氧氣按照4：3全部反應生成硝酸；4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃；
故答案為：加壓使化學反應速率加快，有利于平衡正向移動，提高原料氣的轉(zhuǎn)化率；可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃；
（3）裝置B是氨催化氧化反應：氨氣在催化劑作用下被氧氣氧化為一氧化氮的反應，反應的化學方程式為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
（4）堿液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，NH₃還原法：8NH₃+6NO₂ 

催化劑 .

△

7N₂+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，故符合綠色化學的是氨氣還原法，故答案為：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)量的百分數(shù)為

1mol

1mol+0.8832mol

×100%=53.1%；即制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的53.1%，故答案為：53.1；
（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塊的硝酸銨砸碎；不能受到嚴重撞擊，NH₄NO₃

撞擊  .

N₂O↑+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；
①不能與堿性肥料混施；硝酸銨溶液呈堿性；
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，易流失；
故答案為：①不能與堿性肥料混施；硝酸銨溶液呈堿性；
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，易流失（任選兩條）．

點評：本題考查了工業(yè)制備原理應用，流程分析，實驗制備物質(zhì)的分析判斷，利用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及質(zhì)量守恒的方法來進行簡單計算，使用硝酸銨的注意事項，明確轉(zhuǎn)化中的化學反應得出物質(zhì)之間的關系是解答的關鍵，題目難度中等．