鲁科版第一章课题3氨氧化法制硝酸练习题.doc

1、下列有关氨催化氧化法生产硝铵的说法中不正确的是()a该生产过程的初始生产原料是氨气b该生产过程中发生的反应均为氧化还原反应c用于制备硝酸所用的氨和与硝酸反应生成硝铵所用的氨的物质的量之比为1:1d选择厂址时应远离居民生活区【答案】b【解析】nh3hno3=nh4no3不属于氧化还原反应。2、下列关于合成氨工业的说法中正确的是()a从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以合成氨工厂的效率都很低b由于氨易液化，n2和h2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高c合成氨工业的反应温度控制在500 ，目的是使化学平衡向正反应方向移动d我国合成氨厂采用的压强是1030 mpa，因为该压强下铁触媒的活性最大【答案】b【解析】在实际生产中n2、h2要循环使用，且氨易液化分离，故产率很高3、目前，我国城市供水处理技术由混凝、沉淀、过滤和消毒等过程组成。下列说法中不正确的是()a传统的无机混凝剂按金属盐可分为铝盐系和铁盐系两大类bncl3可用于水消毒的原因是ncl3跟水反应生成了nh3c用clo2代替cl2作消毒剂可减小水中有害氯代有机物的浓度d新型水处理剂高铁酸钠(na2feo4)既是消毒剂又是混凝剂【答案】b【解析】解答本题时注意以下两点：(1)选项b中由信息“ncl3可用于水消毒”推知，ncl3跟水反应的生成物中有hclo；(2)高铁酸钠(na2feo4)中的铁是高价铁有强氧化性，其还原产物是fe3。4、工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：（1）在上述工业制硝酸的生产中，b设备的名称是 ，其中发生反应的化学方程式为 （2）此生产过程中，n2与h2合成nh3所用的催化剂是 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：、分别表示n2、h2、nh3图表示生成的nh3离开催化剂表面，图和图的含义分别是 、 （3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是 ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是 （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+2naoh2nano2+h2onh3还原法：8nh3+6no2 7n2+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 %【答案】（1）氧化炉；4nh3+5o24no+6h2o（2）铁砂网（或铁触媒）；n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面，n2、h2中化学键断裂（3）利用余热，节约能源；可使no循环利用，全部转化成hno3（4）nh3还原法 （5）53【解析】解：（1）氨气氧化生成no的反应是在氧化炉中发生的，氨气与氧气在催化剂的作用下生成no和水；故答案为：氧化炉；4nh3+5o24no+6h2o（2）合成氨的反应需要用铁触媒作为催化剂，其作用机理如图所示：图表示n2、h2与铁触媒接触，图表示n2与h2吸附在催化剂表面，图表示n2和h2中的化学键断裂，图表示n与h结合形成nh3，图表示nh3分子离开催化剂表面故答案为：铁砂网（或铁触媒）；n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面，n2、h2中化学键断裂（3）合成氨的设备中设置热交换器的目的，是利用余热，这样可以降低能耗，节约能源；再合成硝酸的吸收塔中不断地通入空气，可以使no不断地被氧化，从而全部转化为硝酸故答案为：利用余热，节约能源；可使no循环利用，全部转化成hno3（4）碱液吸收法不能单独吸收no，但是氨还原法既可吸收no2，又可吸收no故答案为：nh3还原法 （5）由nh3制no的产率是96%、no制hno3的产率是92%可知，1molnh3可转化为hno3的量为1mol96%92%=0.8832mol；由hno3+nh3=nh4no3，与0.8832molhno3反应的nh3的量为0.8832mol，消耗氨的总量为1mol+0.8832mol=1.8832mol，因此制hno3所用去的nh3的质量占总耗nh3质量百分数为53%；故答案为：535、工业上制取硝酸铵的流程图如图1，请回答下列问题：（1）在上述工业制硝酸的生产中，b设备的名称是 ，其中发生反应的化学方程式为 （2）此生产过程中，n2与h2合成nh3所用的催化剂是 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德？埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程示意图如图2： 分别表示n2、h2、nh3图表示生成的nh3离开催化剂表面，图和图的含义分别是 、 （3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是 ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是 （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氨气还原法：8nh3+6no27n2+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，把应注意的事项及理由填入下表 注意事项 理由 【答案】（1）氧化炉；4nh3+5o24no+6h2o；（2）铁砂网；n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂；（3）利用余热，节约能源；使no循环利用，全部转化为硝酸；（4）氨气还原法；（5）53；（6） 注意事项 理由 不能与碱性肥料混施硝酸铵溶液呈碱性 不能剧烈撞击硝酸铵易爆炸 【解析】解：（1）氨气在氧化炉中被催化氧化，b设备的名称是；氨气被氧化为no和水，其反应的方程式为：4nh3+5o24no+6h2o；故答案为：氧化炉；4nh3+5o24no+6h2o；（2）n2与h2合成nh3所用的催化剂是铁砂网；图中两种双原子分子被吸附在催化剂表面，即n2、h2被吸附在催化剂表面；中分子中的化学键断裂生成原子，即在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂生成n原子和h原子；故答案为：铁砂网；n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂；（3）合成氨的反应属于放热反应，反应过程中会放出大量的热，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和no，通入空气，no能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使no循环利用，全部转化为硝酸；故答案为：利用余热，节约能源；使no循环利用，全部转化为硝酸；（4）碱液吸收法：no+no2+2naoh2nano2+h2o，nh3还原法：8nh3+6no27n2+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，nh3nohno3，则1mol氨气可得到硝酸1mol96%92%=0.8832mol，由hno3+nh3nh4no3，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100%=53%；即制hno3所用去的nh3的质量占总耗nh3质量的53%，故答案为：53；（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，nh4no3n2o+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，所以： 注意事项 理由 不能与碱性肥料混施硝酸铵溶液呈碱性 不能剧烈撞击硝酸铵易爆炸 ，故答案为： 注意事项 理由 不能与碱性肥料混施硝酸铵溶液呈碱性 不能剧烈撞击硝酸铵易爆炸 6、工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题（1）合成氨的工业设备名称是 ，设备中设置热交换器的目的是 ；此生产过程中，n2与h2合成nh3所用的催化剂是 ；生产中原料气必须进行脱硫，目的是 （2）1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德？埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：、分别表示n2、h2、nh3图表示生成的nh3离开催化剂表面，图和图的含义分别是 、 （3）吸收塔中反应为 ；从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是 （4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下三种方法处理：方法一：碱液吸收法：no+no2+2naoh=2nano2+h2o；2no2+na2co3=nano2+nano3+co2；方法二：nh3还原法：8nh3+6no2 7n2+12h2o（no也有类似的反应）方法三：甲烷吸收法：ch4（g）+2no2（g）=co2（g）+n2（g）+2h2o（g）h=+867kjmol1（no也有类似的反应）上述三种方法中方法一最大的缺点是 ；方法三和方法二相比，优点是 ，缺点是 （5）某化肥厂用nh3制备nh4no3已知：由nh3制no的产率是94%、no制hno3的产率是89%，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 %【答案】（1）合成塔；利用余热，节约能源；铁砂网；防止催化剂中毒；（2）n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂；（3）4no+3o2+2h2o=4hno3；使no循环利用，全部转化为硝酸；（4）单独的no不能被吸收；甲烷比氨价格便宜；耗能高；（5）54.4【解析】（1）合成氨的工业设备是合成塔；合成氨的反应属于放热反应，反应过程中会放出大量的热，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；n2与h2合成nh3所用的催化剂是铁砂网；生产中原料气必须进行脱硫可以防止催化剂中毒；故答案为：合成塔；利用余热，节约能源；铁砂网；防止催化剂中毒；（2）图中两种双原子分子被吸附在催化剂表面，即n2、h2被吸附在催化剂表面；中分子中的化学键断裂生成原子，即在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂生成n原子和h原子；故答案为：n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂；（3）在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和no，通入空气，no能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使no循环利用，全部转化为硝酸，反应的化学方程式为4no+3o2+2h2o=4hno3；故答案为：4no+3o2+2h2o=4hno3；使no循环利用，全部转化为硝酸；（4）方法一最大的缺点是单独的no不能被吸收，只能与no2一起被碱液吸收；方法三和方法二相比，优点是甲烷比氨价格便宜，节约成本；缺点是方法三的反应热为+867kjmol1，耗能较高；故答案为：单独的no不能被吸收；甲烷比氨价格便宜；耗能高；（5）由nh3制no的产率是94%、no制hno3的产率是89%，根据氮原子守恒可知，nh3nohno3，则1mol氨气可得到硝酸1mol94%89%=0.8366mol，由hno3+nh3nh4no3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，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 100%=54.4%；即制hno3所用去的nh3的质量占总耗nh3质量的54.4%，故答案为：54.47、南美洲干旱地区有智利硝石，是制取炸药的重要原料，其主要成分是nano3，还含少量naio3等可溶盐和不溶物nano3溶于水时溶液的温度降低（1）以下操作可从智利硝石分离出nano3：溶解、 （2）用nano3和浓硫酸反应可以制取硝酸，反应的化学方程式为 ；热的硝酸会腐蚀橡胶，制取装置中应该用 代替胶管和胶塞（3）分离出的naio3可通过以下反应制得i2：4naio3+10nahso37na2so4+3h2so4+2i2+2h2o简述从反应后得到的混合物中分离出i2的操作 nahso3过多或过少，i2的产率都会降低，当naio3与nahso3的物质的量之比为1：2.6时，i2的产率为 （4）智利硝石资源有限（曾引起过南太平洋战争），现在工业上制nano3主要采用化学合成的方法，涉及的工业制备有（请结合课本知识回答） 、制硝酸、 等；写出工业制硝酸的化学方程式 、 【答案】（1）过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；（2）nano3+h2so4=nahso4+2hno3；磨砂接口；（3）加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸馏；80%；（4）合成氨；氯碱工业；4nh3+5o24no+6h2o，4no+3o2+2h2o=4hno3【解析】（1）智利硝石其主要成分是nano3，还含少量naio3等可溶盐和不溶物，从智利硝石分离出nano3，的实验步骤为溶解过滤除去不溶性杂质，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥分离得到较纯净的硝酸钠，故答案为：过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；（2）用nano3和浓硫酸反应可以生成硝酸和硫酸氢钠，反应的化学方程式为：nano3+h2so4=nahso4+2hno3，硝酸具有氢氧化性能氧化橡胶，热的硝酸会腐蚀橡胶，制取装置中应该用磨砂接口代替胶管和胶塞，故答案为：nano3+h2so4=nahso4+2hno3；磨砂接口；（3）反应后的物质为硫酸钠、硫酸、碘单质和水，分离碘单质，可以显溶于水，溶解后利用碘单质溶解度在有机溶剂中比在水中大，采取萃取分液的方法，分离得到有机层，应用蒸馏的方法分离出碘单质，分离出i2的操作加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸馏，nahso3过多或过少，i2的产率都会降低，当naio3与nahso3的物质的量之比为1：2.6时，4naio3+10nahso3=7na2so4+3h2so4+2i2+2h2o，4 10 21mol 2.5mol 0.5mol过量的亚硫酸氢钠和生成的碘单质发生反应，2i2+2nahso3+2h2o=na2so4+4hi+h2so4， 2 2 0.1mol 0.1moli2的产率=100%=80%；故答案为：加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸馏；80%；（4）现在工业上制nano3主要采用化学合成的方法，涉及的工业制备有氮气和氢气合成氨，氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，为充分吸收通入水中的氧气和一氧化氮体积比为3：4，工业制硝酸的化学方程式4nh3+5o24no+6h2o，4no+3o2+2h2o=4hno3；故答案为：合成氨；氯碱工业；4nh3+5o24no+6h2o，4no+3o2+2h2o=4hno38、工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题（1）合成氨的工业设备名称是 ，设备中设置热交换器的目的是 ；此生产过程中，n2与h2合成nh3所用的催化剂是 ；生产中原料气必须进行脱硫，目的是 （2）1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德？埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：、分别表示n2、h2、nh3图表示生成的nh3离开催化剂表面，图和图的含义分别是 、 （3）吸收塔中反应为 ；从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是 （4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下三种方法处理：方法一：碱液吸收法：no+no2+2naoh=2nano2+h2o；2no2+na2co3=nano2+nano3+co2；方法二：nh3还原法：8nh3+6no2=7n2+12h2o（no也有类似的反应）方法三：甲烷吸收法：ch4（g）+2no2（g）=co2（g）+n2（g）+2h2o（g）h=+867kjmol1（no也有类似的反应）上述三种方法中方法一最大的缺点是 ；方法三和方法二相比，优点是 ，缺点是 （5）某化肥厂用nh3制备nh4no3已知：由nh3制no的产率是94%、no制hno3的产率是89%，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 %【答案】（1）合成塔；利用余热，节约能源；铁砂网；防止催化剂中毒；（2）n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂；（3）4no+3o2+2h2o=4hno3；使no循环利用，全部转化为硝酸；（4）单独的no不能被吸收；甲烷比氨价格便宜；耗能高；（5）54.4【解析】（1）合成氨的工业设备是合成塔；合成氨的反应属于放热反应，反应过程中会放出大量的热，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；n2与h2合成nh3所用的催化剂是铁砂网；生产中原料气必须进行脱硫可以防止催化剂中毒；故答案为：合成塔；利用余热，节约能源；铁砂网；防止催化剂中毒；（2）图中两种双原子分子被吸附在催化剂表面，即n2、h2被吸附在催化剂表面；中分子中的化学键断裂生成原子，即在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂生成n原子和h原子；故答案为：n2、h2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面n2、h2中的化学键断裂；（3）在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和no，通入空气，no能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使no循环利用，全部转化为硝酸，反应的化学方程式为4no+3o2+2h2o=4hno3；故答案为：4no+3o2+2h2o=4hno3；使no循环利用，全部转化为硝酸；（4）方法一最大的缺点是单独的no不能被吸收，只能与no2一起被碱液吸收；方法三和方法二相比，优点是甲烷比氨价格便宜，节约成本；缺点是方法三的反应热为+867kjmol1，耗能较高；故答案为：单独的no不能被吸收；甲烷比氨价格便宜；耗能高；（5）由nh3制no的产率是94%、no制hno3的产率是89%，根据氮原子守恒可知，nh3nohno3，则1mol氨气可得到硝酸1mol94%89%=0.8366mol，由hno3+nh3nh4no3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，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 100%=54.4%；即制hno3所用去的nh3的质量占总耗nh3质量的54.4%，故答案为：54.49、制取硝酸铵的流程图如下:请回答下列问题:(1)合成氨的原料通常来自 。(2)已知n2(g)+3h2(g) 2nh3(g) h=-92 kjmol-1。请解释:可逆反应 。为有效提高氨的产率,实际生产中宜采取的措施是_ 。(3)氨催化氧化的化学方程式为 ,铂-铑合金网作用 ,铂-铑合金网未预热也呈红热状态的原因是 。(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物,如何消除它们对大气的污染?写出化学反应方程式 。(5)硝酸铵的两种主要用途是 。(6)在一定温度和压强的密闭容器中,将平均相对分子质量为8.5的h2和n2混合,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均相对分子质量为10,试求此时n2的转化率和平衡混合气体中nh3的体积分数。【答案】答案:(1)n2取自于空气,h2可来自于煤气(2)在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应增压、适当温度和使用铁触媒等(3)4nh3+5o24no+6h2o 催化作用 氨的催化氧化反应是放热反应,保证pt-rh合金网达到一定温度而不必预热(4)可用碱溶液吸收氮的氧化物:no+no2+2naoh=2nano2+h2o(5)nh4no3可做化肥和炸药 (6)30%;17.6%【解析】(1)氮气的来源是空气,而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。(2)可逆反应是指在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应;为提高合成氨的产率,可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。(3)氨的催化氧化反应为放热反应,故铂-铑合金网虽未预热也呈红热状态。(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。(6)设混合气体的物质的量为4 mol,平均相对分子质量与气体的物质的量成反比,设反应后气体的物质的量为xmol,则有:,x=3.4,反应前后气体的物质的量差值为0.6 mol,设反应消耗n2的物质的量为ymol,生成氨的物质的量为zmol,则有:n2+3h22nh3 物质的量之差1 2 2y z 0.6y=0.3z=0.6,n2的转化率为100%=30%;氨的体积分数为100%=17.6%。10、单一的工业生产耗能较高，故现代工业工艺往往采用联合生产的方式。工业合成氨、硝酸、纯碱可以进行联合生产。解答下列有关试题：(1)合成氨工艺中，从合成塔中出来的混合气体成分是 (填写化学式)，在进行氨分离前需要进行的操作名称是 。(2)10 mol氮气和1.5 mol氢气在密闭容器中反应生成的氨气的物质的量 (选填字母代号)。a等于1 molb小于1 molc大于1 mol小于10 mol d等于10 mol(3)工业制备硝酸工艺中氨气的作用是 ；硝酸厂的尾气中含有no和no2等污染物，常利用各种燃料气中的甲烷等将氮的氧化物还原为空气的主要成分而除去。写出甲烷与no2反应的化学方程式： (4)纯碱生产过程中，在氯化钠饱和溶液中需要通入氨气和二氧化碳，应该先通入 ，原因是 。【答案】nh3、h2、n2冷却(或冷凝)(2)b(3)制备noch42no2=n2co22h2o(4)氨气(或nh3)二氧化碳在水中的溶解度较小，不利于碳酸氢钠的生成【解析】11、高铁酸钠(na2feo4)是一种新型水处理剂，它有比高锰酸钾更强的氧化性，在水中反应被还原为fe3。(1)高铁酸钠中铁元素的化合价为 ，高铁酸钠能消毒杀菌，这是基于它的什么性质： 。(2)高铁酸钠用于水处理，除了能消毒杀菌外，它还能沉降水中的悬浮杂质，起到净水作用，请说明其净水原理： 。【答案】(1)6强氧化性(2)高铁酸钠的还原产物是fe3，fe3可发生水解，生成fe(oh)3胶体，它可吸附水中悬浮的杂质或泥沙胶粒等一起凝聚而沉降，达到净水的效果【解析】12、工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：(1)氨催化氧化的化学方程式为_；(2)原料气中空气必须过量，其主要原因是_；(3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是_；(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为_，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为_(答两项)【答案】(1)4nh35o24no6h2o(2)提高氨的转化率和一氧化氮的转化率(3)增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积(4)3no2h2o=2hno3no加压、降温【解析】本题考查硝酸的工业制法及化学平衡移动原理，意在考查硝酸工业制备的原理及化学平衡知识的应用。(1)氨催化氧化的化学方程式为：4nh35o24no6h2o；(2)原料气中空气过