Question

硝酸铵不仅是一种重要的氮肥，而且还可制成炸药，应用于军事和采矿等方面．工业上制取硝酸铵的流程图如图，请同答下列问题：

（1）此生产过程中，H₂的来源是水煤气，该反应的方程式为

 

，合成氨的原料气在使用前需要净化，目的是

 

．
（2）在合成氨的过程中，采取压强为10-30MPa是为了

 

；在合成硝酸的吸收塔中通入足量空气的目的是

 

．
（3）在上述工业制硝酸的生产中，B设备中发生反应的化学方程式为

 

．
（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
还原法：8NH₃+6NO₂

催化剂 .

△

₂+12H₂O（NO也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是

 

．
（5）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，则制HNO₃，所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的

 

%．
（6）硝酸铵是一种常用的氮肥，在贮存和使用该化肥时，应注意的事项及理由是：

	注意事项	理由
①
②

Answer 1

考点：工业合成氨,工业制取硝酸

专题：氮族元素

分析：（1）根据工业生产中，氢气来自水煤气，反应原理是：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；为防止催化剂中毒，必须对原料进行净化；
（2）由外界条件对化学平衡以及化学反应速率的影响分析；
（3）装置B是氨催化氧化反应，是氨气在催化剂铂铑合金作用下被氧气氧化为一氧化氮的反应；
（4）据反应化学方程式反应物和生成物的性质和经济效益分析，绿色化学为无污染，原子利用率高的生产；
（5）根据NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，利用氮原子守恒来计算硝酸的量，再由HNO₃跟NH₃反应生成NH₄NO₃来计算氨气的量，最后计算制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的百分数；
（6）硝酸铵受撞击时易分解产生气体，在有限空间内，气体急速膨胀，易爆炸．

解答： 解：（1）根据工业生产中，氢气来自水煤气，反应原理是：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；工业上在合成氨的过程中，必须对原料进行净化，防止催化剂铁触媒中毒，而减小催化活性，故答案为：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；防止催化剂中毒；
（2）合成氨反应的化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，反应物气体的化学计量数大于生成物气体的化学计量数，则加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率，升高温度虽然不利于平衡向正反应方向移动，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间．
合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是利用一氧化氮和氧气按照4：3全部反应生成硝酸；4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可使NO循环利用，全部转化成HNO₃；
故答案为：加压使化学反应速率加快，有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率；可使NO循环利用，全部转化成HNO₃；
（3）装置B是氨催化氧化反应：氨气在催化剂作用下被氧气氧化为一氧化氮的反应，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

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

催化剂 .

△

7N₂+12H₂O，分析可知碱液吸收法消耗大量的氢氧化钠生成的亚硝酸盐毒，NH₃还原法产物无污染，得到合成氨的原料气，故符合绿色化学的是氨气还原法，故答案为：氨气还原法；
（5）由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，则1mol氨气可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol，由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8832mol，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

1mol

1mol+0.8832mol

×100%=53.1%；即制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的53.1%，故答案为：53.1；
（6）由于硝酸铵受撞击时易爆炸，因此硝酸铵不能与易燃物混放；不能用铁锤等物将结块的硝酸铵砸碎；不能受到严重撞击，NH₄NO₃

撞击  .

N₂O↑+2H₂O；铵盐水解显酸性不能和水解显碱性的草木灰混合使用，硝酸铵是易溶于水的物质易在土壤中流失；
①不能与碱性肥料混施；硝酸铵溶液呈碱性；
②不能剧烈撞击；硝酸铵易爆炸；
③不能在雨水较多的地区使用；硝酸铵吸水性强，易流失；
故答案为：①不能与碱性肥料混施；硝酸铵溶液呈碱性；
②不能剧烈撞击；硝酸铵易爆炸；
③不能在雨水较多的地区使用；硝酸铵吸水性强，易流失（任选两条）．

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．