Question

17．NH₃和HNO₃是重要的工業(yè)產(chǎn)品，下圖為合成氨以及氨氧化制硝酸的流程．

（1）N₂約占空氣體積的78%，從空氣中分離出N₂利用的原理是液氨和液氧的沸點不同．
（2）合成塔中發(fā)生反應的化學方程式是N₂+3H₂ 2NH₃，該反應中的氧化劑是N₂．
22.4LN₂（標準狀況）完全反應時，轉移電子的物質的量是6mol．
（3）氧化爐中發(fā)生反應的化學方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（4）吸收塔中通入空氣的作用是將NO氧化為NO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)空氣中各種組成成分的含量進行分析、判斷，根據(jù)空氣中各種氣體的沸點不同，可以進行分離．分離前首先進行除塵，除去二氧化碳和水蒸氣，蒸發(fā)液態(tài)空氣首先的到的是氮氣；
（2）合成塔中氮氣和氫氣反應生成氨氣，該反應為可逆反應；在氧化還原反應中，元素的化合價降低的反應物為氧化劑，根據(jù)N₂量計算轉移電子數(shù)；
（3）氧化爐中氨的催化氧化，產(chǎn)物是一氧化氮和水，據(jù)此得失電子守恒書寫反應方程式；
（4）吸收塔中通入空氣的作用是使NO全部轉化為NO₂．

解答 解：（1）空氣中，N₂約占空氣體積的78%，O₂約占空氣體積的21%，在除去空氣中的灰塵、二氧化碳和水蒸氣后，液化空氣，控制條件，氮氣的沸點比氧氣的沸點低，蒸發(fā)液態(tài)空氣首先的到的是氮氣，再把氮氣和氧氣分離，
故答案為：78%，液氨和液氧的沸點不同；
（2）合成塔中氮氣和氫氣反應，在高溫高壓的條件下反應生成氨氣，反應方程式為：N₂+3H₂ 2NH₃，在該反應中，N元素的化合價降低（0→-3），N₂為氧化劑，1mol氮氣轉移6mol電子，22.4LN₂（標準狀況）物質的量為1mol，完全反應時，轉移6mol電子，
故答案為：N₂+3H₂  2NH₃；N₂；6mol；
（3）氧化爐中發(fā)生的反應是氨的催化氧化反應，反應中N元素化合價由NH₃中-3價升高為NO中+2價，共升高5價，O元素由O₂中0價降低為-2價，共降低4價，化合價升降最小公倍數(shù)為20，故NH₃系數(shù)為4，故O₂系數(shù)為5，利用元素守恒平衡可知NO系數(shù)為4，H₂O的系數(shù)為6，方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
（4）氧化爐中出來的氣體，先降溫再進入吸收塔，吸收塔中通入空氣發(fā)生反應2NO+O₂=2NO₂，所以吸收塔中通入空氣的作用是將NO氧化為NO₂，
故答案為：將NO氧化為NO₂．

點評 本題主要考查了合成氨工業(yè)，題目難度不大，掌握合成氨工業(yè)的流程，掌握氮及其化合物的性質是解答本題的關鍵，綜合考查了學生具有分析和解決問題的能力．