Question

【題目】工業上制取硝酸銨的流程圖如下，請回答下列問題：

（1）在上述工業制硝酸的生產中，B設備的名稱是_____________，其中發生反應的化學方程式為_______________。

（2）此生產過程中，N2與H2合成NH3所用的催化劑是___________。1909年化學家哈伯在實驗室首次合成了氨，2007年化學家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，示意圖如下：

分別表示N2、H2、NH3。圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖②和③的含義分別是__________、_____________。

（3）在合成氨的設備（合成塔）中，設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）生產硝酸的過程中常會產生一些氮的氧化物，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）

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的產率是96%、NO制HNO3的產率是92%，則制HNO3所用去的NH3的質量占總耗NH3質量（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：________________________________________________________。

Answer 1

【答案】氧化爐 4NH3+5O24NO+6H2O 鐵砂網（或鐵） N2、H2被吸附在催化劑表面 在催化劑表面，N2、H2中化學鍵斷裂 利用余熱，節約能源 使NO循環利用，全部轉化成HNO3 NH3還原法 53 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使用 硝酸銨吸收性強，易流失。

【解析】

（1）氨氣在氧化爐中被催化氧化，B設備的名稱是氧化爐；氨氣被氧化為NO和水，其反應的方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）N2與H2合成NH3所用的催化劑是鐵砂網；圖②中兩種雙原子分子被吸附在催化劑表面，即N2、H2被吸附在催化劑表面；③中分子中的化學鍵斷裂生成原子，即在催化劑表面N2、H2中的化學鍵斷裂生成N原子和H原子；

（3）合成氨的反應屬于放熱反應，反應過程中會放出大量的熱，用熱交換器可以充分利用余熱，節約能源；在吸收塔中二氧化氮與水反應生成硝酸和NO，通入空氣，NO能被空氣中的氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮再與水反應生成硝酸，這樣使NO循環利用，全部轉化為硝酸；

（4）堿液吸收法：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O，NH3還原法：8NH3+6NO27N2+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，

（5）由NH3制NO的產率是96%、NO制HNO3的產率是92%，根據氮原子守恒可知，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的量為0.8832mol，氨氣的質量之比等于物質的量之比，則制HNO3所用去的NH3的質量占總耗NH3質量的百分數為×100%＝53%，即制HNO3所用去的NH3的質量占總耗NH3質量的53%；

（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，NH4NO3N2O↑+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易在土壤中流失；即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使用；硝酸銨吸水性強，易流失。