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    7．工业上制取硝酸铵的流程图如图1，请回答下列问题：

    （l）合成氨的工业设备名称是合成塔，设备中设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂铁砂网；生产中原料气必须进行脱硫目的是防止催化剂中毒．
    （2）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•埃持尔在哈伯研 究所证实了氨气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图2：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N2、H2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂．
    （3）吸收塔中反应为4NO+3O2+2H2O=4HNO3，从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是可使NO循环利用，提高原料利用率．
    （4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下三种方法处理：
    方法一：碱吸收法：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O；2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
    方法二：NH3还原法：8NH3+6NO2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$ 7N2+12H2O（NO也有类似的反应）
    方法三：甲烷吸收法：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）△H=+867kJ•mol-1 （NO也有类似的反应）
    上述三种方法中方法一最大的缺点是单独的NO不能被吸收；方法三和方法二相比，优点是甲烷比氨价格便宜，缺点是耗能高．
    （5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3．已知：由NH3制NO的产率94%、NO制HNO3的产率是89%，则制HNO3所用的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其他损耗）的54.4%．

    分析 （1）合成氨的工业设备是合成塔；合成氨的反应属于放热反应；N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网；生产中应防止催化剂中毒；
    （2）图②中两种双原子分子被吸附在催化剂表面，即N2、H2被吸附在催化剂表面；③中分子中的化学键断裂生成原子，即在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂生成N原子和H原子；
    （3）在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，通入空气，NO能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使NO循环利用，全部转化为硝酸；
    （4）方法一最大的缺点是单独的NO不能被吸收，只能与NO2一起被碱液吸收；方法三和方法二相比，优点是甲烷比氨价格便宜；缺点是方法三的耗能较高；
    （5）根据氮原子守恒可知，NH3～NO～HNO3，以此计算．

    解答 解：（1）合成氨的工业设备是合成塔；合成氨的反应属于放热反应，反应过程中会放出大量的热，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网；生产中原料气必须进行脱硫可以防止催化剂中毒；
    故答案为：合成塔；利用余热，节约能源；铁砂网；防止催化剂中毒；
    （2）图②中两种双原子分子被吸附在催化剂表面，即N2、H2被吸附在催化剂表面；③中分子中的化学键断裂生成原子，即在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂生成N原子和H原子；
    故答案为：N2、H2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂；
    （3）在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，通入空气，NO能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使NO循环利用，全部转化为硝酸，反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O=4HNO3；
    故答案为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3；使NO循环利用，全部转化为硝酸；
    （4）方法一最大的缺点是单独的NO不能被吸收，只能与NO2一起被碱液吸收；方法三和方法二相比，优点是甲烷比氨价格便宜，节约成本；缺点是方法三的反应热为+867kJ•mol-1，耗能较高；
    故答案为：单独的NO不能被吸收；甲烷比氨价格便宜；耗能高；
    （5）由NH3制NO的产率是94%、NO制HNO3的产率是89%，根据氮原子守恒可知，NH3～NO～HNO3，则1mol氨气可得到硝酸1mol×94%×89%=0.8366mol，由HNO3+NH3═NH4NO3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的百分数为 $\frac{1mol}{1mol+0.8366mol}$×100%=54.4%；即制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的54.4%，
    故答案为：54.4．

    点评 本题考查了工业制备原理应用，流程分析，实验制备物质的分析判断，利用物质的转化及质量守恒的方法来进行简单计算，使用硝酸铵的注意事项，明确转化中的化学反应得出物质之间的关系是解答的关键，题目难度中等．

    练习册系列答案
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    （3）C→D的反应类型是酯化（取代）反应，物质D有两种结构，但只有一种能合成具有药理作用的氯吡格雷．物质D有两种结构的原因是D中有手性碳，所以结构不止一种．
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