Question

2．工业制硝酸经以下一系列反应（如图1）：

（1）写出反应④的化学方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，实验室收集NO的方法是排水法．
（2）对于氮的化合物，下列说法不正确的是（选填序号字母）d．
a．氨可用作制冷剂
b．铵态氮肥一般不能与碱性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反应能生成1mol NO₂
（3）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₂=-92.0kJ/mol
则34g氨气与氧气反应生成N₂（g）与H₂O（g）时，△H=-633.4 kJ/mol．
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，写出该反应的化学方程式2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O．
（5）氨气是氮肥工业的重要原料，某化肥厂生产铵态氮肥（NH₄）₂SO₄的部分工艺流程如图2：向装有CaSO₄悬浊液的沉淀池中先通氨气，再通CO₂的原因（请从溶解度和溶解平衡角度分析）NH₃极易溶于水且溶于水后呈碱性，增加了CO₂的溶解度，生成了大量的CO₃^2-，使CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）溶解平衡向右移动，提高了（NH₄）₂SO₄的产量．

Answer 1

分析 工业制硝酸：N₂+3H₂$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH₃；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂0、2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
（1）反应④是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮；一氧化氮不溶于水，易被空气中的氧气氧化，实验室收集NO应用排水法；
（2）a．氨液化后挥发带走能量，所以可用作制冷剂；
b．铵态氮肥溶解后铵根离子水解显酸性；
c．依据硝酸的性质和应用分析；
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反，随反应进行硝酸变稀后生成一氧化氮；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，依据原子守恒配平书写；
（5）氨水显碱性，二氧化碳是酸性气体，保证原料气的充分利用，要考虑通气体的先后顺序．

解答 解：（1）反应④是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的化学方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；一氧化氮不溶于水，易被空气中的氧气氧化选择收集方法，实验室收集NO的方法是排水法；
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；排水法；
（2）a．液氨挥发过程中吸收能量，可用作制冷剂，故a正确；
b．铵态氮肥溶解后铵根离子水解显酸性，一般不能与碱性化肥共同使用，故b正确；
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等，故c正确；
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反应，随反应进行溶液浓度变稀后反应生成一氧化氮气体，生成NO₂ 小于1mol，故d错误；
故答案为：d；
（3）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₂=-92.0kJ/mol
依据盖斯定律①×3-②得到：2NH₃+$\frac{3}{2}$O₂（g）=N₂（g）+3H₂O（g）△H=-633.4KJ/mol
则34g氨气物质的量=$\frac{34g}{17g/mol}$=2mol，与氧气反应生成N₂（g）与H₂O（g）时，△H=-633.4KJ/mol；
故答案为：-633.4；
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，反应的化学方程式为：2NH₃+3O₂=2HNO₂+2H₂O，
故答案为：2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O；
（5）先通入足量NH₃，再通入CO₂的原因是：氨在水中溶解度大，使溶液呈碱性，有利于吸收CO₂，增大c（CO₃^2-），促使CaSO₄转化为CaCO₃，同时生成（NH₄）₂SO₄；
故答案为：NH₃极易溶于水且溶于水后呈碱性，增加了CO₂的溶解度，生成了大量的CO₃^2-，使CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）溶解平衡向右移动，提高了（NH₄）₂SO₄的产量．

点评 本题考查了氮及其化合物性质的分析应用，热化学方程式书写方法，是一道元素及化合物性质的综合题，题目难度中等，要求学生具备分析和解决问题的能力．