Question

（16分）氨、硝酸、硝酸銨、硝酸銅是重要的化工產(chǎn)品。工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）吸收塔中通入空氣的作用是 。

下列可以代替硝酸鎂加入到蒸餾塔中的是 。

A．濃硫酸 B．氯化鈣 C．生石灰 D．硝酸亞鐵

（2）制硝酸尾氣中的氮氧化物常用尿素[CO(NH2)2]作為吸收劑，其主要的反應(yīng)為：NO、NO2混合氣與水反應(yīng)生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素[CO(NH2)2]反應(yīng)生成CO2 和N2，請(qǐng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 、 。

（3）在氧化爐里，催化劑存在時(shí)氨氣和氧氣反應(yīng)：

4NH3 + 5O24NO + 6H2O 4NH3 + 3O22N2+ 6H2O

在不同溫度時(shí)生成產(chǎn)物如圖一所示。在氧化爐里，反應(yīng)溫度通�？刂圃�800℃~900℃的理由是 。

（4）如圖二所示裝置可用于電解NO制備 NH4NO3，電解總反應(yīng)方程式為 ，需補(bǔ)充氨氣的理由是 。

（5）工業(yè)上通常用銅與濃硝酸反應(yīng)制得光譜純硝酸銅晶體（化學(xué)式為Cu(NO3)2·3H2O，摩爾質(zhì)量為242g/mol）。已知：25℃、1.01×105 Pa時(shí)，在密閉容器發(fā)生反應(yīng)：2NO2N2O4，達(dá)到平衡時(shí)，c(NO2)=0.0400 mol/L，c(N2O4)=0.0100 mol/L。

現(xiàn)用一定量的Cu與足量的濃高純度硝酸反應(yīng)，制得5.00 L已達(dá)到平衡的N2O4和NO2的混合氣體（25℃、1.01×105 Pa），理論上生成光譜純硝酸銅晶體的質(zhì)量為________ g。

Answer 1

（1）將NO、NO2等氧化為硝酸(2分) A (2分)

（2）NO＋NO2＋H2O＝2HNO2 (2分) CO(NH2)2＋2HNO2＝CO2＋2N2＋3H2O (2分)

（3）800~900℃時(shí)副產(chǎn)物N2的產(chǎn)率較低，NO的產(chǎn)率很高。（或低于800℃副產(chǎn)物N2的產(chǎn)率較高，高于900℃時(shí)NO的產(chǎn)率反而很快降低） (2分)

（4）8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3 (2分)將電解過(guò)程中生成的硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸銨(2分)

（5） 36.3 (2分)

【解析】

試題分析：（1）氮?dú)馀c氫氣在合成塔內(nèi)合成氨氣，氨氣在氧化爐中被氧化為NO、NO2；氣體進(jìn)入吸收塔內(nèi)與水發(fā)生產(chǎn)生硝酸，若向吸收塔中通入空氣，就可以使NO、NO2等氧化為硝酸；這樣產(chǎn)生的硝酸濃度較小，一般是向硝酸溶液中加入硝酸鎂，然后蒸餾就可以產(chǎn)生濃硝酸。若用其它物質(zhì)代替硝酸鎂，除了具有顯酸性外，還應(yīng)該不能與硝酸發(fā)生反應(yīng)，不引入新的雜質(zhì)，具有條件的只有濃硫酸，選項(xiàng)是A；（2）制硝酸尾氣中的氮氧化物常用尿素[CO(NH2)2]作為吸收劑，其主要的反應(yīng)為NO＋NO2＋H2O＝2HNO2，CO(NH2)2＋2HNO2＝CO2＋2N2＋3H2O；（3）在氧化爐里，催化劑存在時(shí)氨氣和氧氣反應(yīng)： 4NH3 + 5O24NO + 6H2O 4NH3 + 3O22N2+ 6H2O。根據(jù)圖像可知:在溫度是200~600℃氧化產(chǎn)物主要是 N2，在在800℃~900℃氧化產(chǎn)物主要是 NO，副產(chǎn)物N2的產(chǎn)率較低；這樣可以得到更多的產(chǎn)品；（4）根據(jù)圖示可知NO被氧化為NO3-，被還原變?yōu)镹H4+，氧化產(chǎn)物與還原錯(cuò)誤二者結(jié)合形成NH4NO3，電解總反應(yīng)方程式為8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3，在電解過(guò)程中需不斷補(bǔ)充氨氣是物理將電解過(guò)程中生成的硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸銨；（5）一定量的Cu與足量的濃高純度硝酸反應(yīng)，制得5.00 L已達(dá)到平衡的N2O4和NO2的混合氣體（25℃、1.01×105 Pa），由于在25℃、1.01×105 Pa時(shí)，在密閉容器發(fā)生反應(yīng)：2NO2N2O4，達(dá)到平衡時(shí)，c(NO2)=0.0400 mol/L，c(N2O4)=0.0100 mol/L。則產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量分別是：n(NO2)= 0.0400 mol/L×5.00 L=0.200mol；n(N2O4)= 0.0100 mol/L×5.00 L=0.0500 mol；反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是：n(e-)= n(NO2)+ 2×n(N2O4)=0.30 mol；消耗Cu產(chǎn)生Cu(NO3)2晶體的物質(zhì)的量是0.30mol÷2=0.15mol。則純硝酸銅晶體的質(zhì)量為0.15mol×242g/mol= 36.3g。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)條件的控制、化學(xué)操作的原因、化學(xué)方程式的書寫、電解原理的應(yīng)用、守恒方法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用的知識(shí)。