Question

5．硝酸銨廣泛應用與工農(nóng)生產(chǎn)中，其生產(chǎn)流程圖如下，回答下列問題：

（1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B設備的名稱是氧化爐，在反應中的氧化產(chǎn)物是NO．
（2）此生產(chǎn)過程中，N₂與H₂合成NH₃所用的催化劑是鐵觸媒．在合成氨的設備（合成塔）中，設置熱交換器的目的是利用余熱，節(jié)約能源；在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是可使NO全部轉(zhuǎn)化成HNO₃．
（3）科學家以氨（NH₃）為燃料開發(fā)新型的燃料電池．電池中填充可傳導O^2-離子的 MnO₃固體電解質(zhì)，電池總反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．負極的電極反應式為2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O．
（4）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)量約占總耗NH₃質(zhì)量（不考慮其它損耗）的53%．（取兩位有效數(shù)字）
（5）硝酸銨是一種常用的氮肥，在使用該化肥時避免與堿性肥料一起使用，理由是NH₄⁺水解呈酸性，與堿混合促進其水解．

Answer 1

分析 合成氨的工業(yè)設備是合成塔；合成氨的反應屬于放熱反應；N₂與H₂合成NH₃所用的催化劑是鐵砂網(wǎng)，氨氣和空氣進入氧化裝置，在催化劑作用下催化氧化生成一氧化氮，生產(chǎn)中應防止催化劑中毒，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(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化為硝酸，硝酸和氨氣反應生成硝酸銨，
（1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B是氨氣的催化氧化，氨氣和氧氣反應生成一氧化氮和水，B設備的名稱為氧化爐；
（2）N₂與H₂合成NH₃所用的催化劑是鐵觸媒，設置熱交換器的目的是利用利用反應放出的熱量；在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是NO全部轉(zhuǎn)化為硝酸；
（3）依據(jù)化學方程式分析氨氣化合價變化，判斷發(fā)生氧化反應的物質(zhì)是氨氣，原電池中在負極失電子生成氮氣，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；
（4）根據(jù)氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，以此計算；
（5）銨態(tài)氮肥水解顯酸性與堿性物質(zhì)混合后能反應．

解答 解：（1）在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中，B是氨氣的催化氧化，氨氣和氧氣反應生成一氧化氮和水，B設備的名稱為氧化爐，反應中氨氣被氧化生成NO，在反應中的氧化產(chǎn)物是NO，
故答案為：氧化爐；NO；
（2）此生產(chǎn)過程中，N₂與H₂合成NH₃所用的催化劑是鐵觸媒，在合成氨的設備（合成塔）中，設置熱交換器的目的是利用余熱，節(jié)約能源，在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是可使NO全部轉(zhuǎn)化成HNO₃ ，
故答案為：鐵觸媒； 利用余熱，節(jié)約能源； 可使NO全部轉(zhuǎn)化成HNO₃ ；
（3）電池反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O，
故答案為：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O；
（4）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0.8366mol，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：$\frac{1mol}{1mol+0.8832}$×100%=53%，即制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的53%，
故答案為：53；
（5）硝酸銨是一種常用的氮肥，在使用該化肥時避免與堿性肥料一起使用，理由是：NH₄⁺水解呈酸性，與堿混合促進其水解，肥效損失，
故答案為：NH₄⁺水解呈酸性，與堿混合促進其水解．

點評 本題考查了工業(yè)合成氨、工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程、設備名稱、反應催化劑選擇、原電池電極反應、化學方程式定量計算等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．