2019-2020年高中化學(xué) 主題1 空氣資源 氨的合成 課題3 氨氧化法制硝酸教案 魯科版選修2課標(biāo)要求1了解我國基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展?fàn)顩r。2認(rèn)識(shí)催化劑的研制對促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。課標(biāo)解讀1.了解氨氧化法制硝酸的工藝流程。2明確氨催化氧化制硝酸的原理。3掌握在實(shí)驗(yàn)室中制備硝酸的方法和操作。教學(xué)地位硝酸是化工生產(chǎn)中的重要原料，氨氧化法制硝酸的模擬實(shí)驗(yàn)流程及操作方法是高考的高頻考點(diǎn)，尤其是氮的循環(huán)對生活、生產(chǎn)的影響為高考的熱點(diǎn)。新課導(dǎo)入建議1908年，德國化學(xué)家哈伯首先在實(shí)驗(yàn)室用氫氣和氮?dú)庠?00 、200個(gè)大氣壓的條件下合成了氨。后由布什提高了產(chǎn)率，完成了工業(yè)化設(shè)計(jì)，建立了年產(chǎn)1 000噸氨的生產(chǎn)裝置，1 000噸氨氣利用氨氧化法可生產(chǎn)3 000噸硝酸，利用這些硝酸可制造3 500噸烈性TNT。這些烈性TNT支持了德國發(fā)動(dòng)了堅(jiān)持四個(gè)多年頭的第一次世界大戰(zhàn)。你知道工業(yè)上是如何制備硝酸的嗎？教學(xué)流程設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)安排：看教材P1216，填寫課前自主導(dǎo)學(xué)，并完成思考交流。步驟1：導(dǎo)入新課，本課時(shí)教學(xué)地位分析。步驟2：建議對思考交流多提問，反饋學(xué)生預(yù)習(xí)效果。步驟3：師生互動(dòng)完成探究1，可利用問題導(dǎo)思作為主線。步驟7：通過例2講解研析，對“探究2、尾氣的凈化處理”中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2”。步驟5：指導(dǎo)學(xué)生自主完成變式訓(xùn)練1和當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)14題。步驟4：通過例1的講解研析，對“探究1、硝酸的工業(yè)制法”中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。步驟8：指導(dǎo)學(xué)生自主完成變式訓(xùn)練2和當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)中的第5題。步驟9：引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)知識(shí)框架，然后對照課堂小結(jié)。安排學(xué)生課下完成課后知能檢測。課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn)1.理解氨氧化法制硝酸的反應(yīng)原理，并能利用反應(yīng)原理說明如何制得一氧化氮和選擇吸收二氧化氮的條件。2.了解氨氧化法制硝酸過程中的尾氣對環(huán)境的危害及其處理方法，樹立環(huán)保意識(shí)。3.進(jìn)一步認(rèn)識(shí)催化劑在化工生產(chǎn)中的重要作用，體會(huì)實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系。1.氨氧化法制硝酸的反應(yīng)方程式。(重點(diǎn)) 2.硝酸生產(chǎn)過程中NO的獲得和NO2的吸收。(重難點(diǎn))3.氨氧化法制硝酸模擬實(shí)驗(yàn)流程及操作方法。(難點(diǎn))氨氧化法制硝酸1.制備流程：NH3NONO2HNO3。2反應(yīng)原理：4NH35O24NO6H2O、2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO。1氨氧化法制硝酸過程中，發(fā)生氧化反應(yīng)的含氮物質(zhì)有哪些？【提示】NH3、NO、NO2中氮元素化合價(jià)升高，均發(fā)生氧化反應(yīng)。氨氧化法制硝酸的模擬實(shí)驗(yàn)A氨水(濃氨水水1.51)B催化劑(Cr2O3)C干燥劑(無水氯化鈣) D氧化瓶E吸收瓶(水、石蕊溶液) FNaOH溶液氨氧化法制硝酸的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1操作：先加熱硬質(zhì)試管中的催化劑，再把空氣緩緩地、均勻地鼓入氨水中，待催化劑開始紅熱時(shí)，撤走酒精燈。2思考(1)氧化瓶D中的現(xiàn)象：瓶內(nèi)變成紅棕色。(2)寫出E中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：3NO2H2O=2HNO3NO。(3)F的作用是吸收未反應(yīng)的NO、NO2氣體。2試通過模擬實(shí)驗(yàn)分析氨氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)?！咎崾尽看呋瘎┘t熱時(shí)，撤走酒精燈，利用反應(yīng)釋放的熱量維持反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，說明氨氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)。硝酸的工業(yè)制取1.如何獲得一氧化氮(1)氨氣與O2反應(yīng)可生成多種不同的產(chǎn)物，如NO、N2O、N2，若不控制反應(yīng)條件，只會(huì)生成氮?dú)狻?2)科學(xué)家通過研究，找到了選擇NO并加快反應(yīng)速率的催化劑，主要包括鉑系催化劑和非鉑系催化劑兩類。2選擇吸收二氧化氮的條件(1)吸收NO2的反應(yīng)為：3NO2H2O2HNO3NO。(2)吸收NO2反應(yīng)的特點(diǎn)：可逆反應(yīng)；放熱反應(yīng)；氣體總體積縮小的反應(yīng)。(3)吸收NO2的方法：欲使原料利用充分，得到的硝酸的濃度增大，可采取加壓、降溫的方法，現(xiàn)代硝酸生產(chǎn)改用全壓法和綜合法，成品酸中HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)60%70%，提高了NO2的吸收率。3常壓法生產(chǎn)硝酸尾氣的處理(1)堿液吸收法：2NO2Na2CO3=NaNO3NaNO2CO2。(2)催化還原法：如用H2、CH4等在催化劑作用下與氮的氧化物反應(yīng)。3溫度和壓強(qiáng)對氣體的溶解性產(chǎn)生哪些影響？【提示】溫度越高，氣體的溶解性越差，反之越強(qiáng)；壓強(qiáng)越大，氣體的溶解性越強(qiáng)，反之越差。硝酸的工業(yè)制法【問題導(dǎo)思】工業(yè)制硝酸的原料是什么？【提示】氨氣和空氣。如何獲得一氧化氮？【提示】4NH35O24NO6H2O。吸收NO2的方法是什么？【提示】全壓法和綜合法。1工業(yè)制硝酸的原料：NH3和空氣。2反應(yīng)流程：NH3NONO2HNO3。3反應(yīng)設(shè)備：氧化爐、吸收塔、蒸餾塔。4工藝流程5相關(guān)反應(yīng)4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO1Mg(NO3)2具有脫水作用，可用于提高HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2在工業(yè)制HNO3過程中，注意勒夏特列原理的應(yīng)用。把燒紅了的鉑絲插入盛有濃氨水的錐形瓶中，可觀察到下列現(xiàn)象：液面上的鉑絲保持紅熱；瓶內(nèi)有紅棕色氣體產(chǎn)生；有時(shí)瓶口有白煙出現(xiàn)。請用必要的文字和有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式解釋上述現(xiàn)象?！窘馕觥堪迸c氧氣在有催化劑存在時(shí)可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為4NH35O24NO6H2O，反應(yīng)是放熱的，因此可觀察到燒紅的鉑絲保持紅熱狀態(tài)。生成的NO容易與O2繼續(xù)反應(yīng)生成紅棕色的NO2氣體：2NOO2=2NO2。NO2氣體遇水蒸氣則發(fā)生反應(yīng)3NO2H2O=2HNO3NO，生成的HNO3是揮發(fā)性酸，可與氨水揮發(fā)出的NH3化合產(chǎn)生白煙NH4NO3，反應(yīng)方程式為NH3HNO3=NH4NO3?！敬鸢浮堪彼讚]發(fā)，瓶內(nèi)充滿NH3和O2的混合氣體，當(dāng)紅熱的鉑絲插入時(shí)，由于發(fā)生下列反應(yīng)：4NH35O24NO6H2O而放出大量的熱，致使鉑絲保持紅熱。生成的NO可繼續(xù)和O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2，反應(yīng)方程式為2NOO2=2NO2，而NO2能與水蒸氣反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO，生成的揮發(fā)性酸HNO3遇NH3則產(chǎn)生白煙NH4NO3，化學(xué)反應(yīng)方程式為NH3HNO3=NH4NO3。NH3遇HNO3產(chǎn)生白煙(固體顆粒)，易誤寫為白霧(液體小液滴)。1工業(yè)上用氨的催化氧化法制HNO3時(shí)，先制得50%左右的硝酸，然后再制成98%的濃HNO3，一般采用的方法是()A加CaCl2后再蒸餾濃縮B加生石灰吸去水分后再過濾C加硝酸鎂后再蒸餾濃縮D加入濃H2SO4后再分液【解析】以硝酸鎂做脫水劑，將濃硝酸鎂溶液與稀硝酸按一定比例混合進(jìn)行蒸餾。由于硝酸鎂具有脫水作用，因此可蒸出HNO3含量較高的硝酸蒸氣。將硝酸蒸氣再進(jìn)行精餾，即可得到HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的硝酸蒸氣，冷凝后即得濃硝酸?！敬鸢浮緾尾氣的凈化和處理【問題導(dǎo)思】硝酸工業(yè)中尾氣的有害成分是什么？【提示】NO、NO2等含氮氧化物。處理硝酸工業(yè)尾氣常用什么方法？【提示】堿液吸收法和催化還原法。處理硝酸工業(yè)尾氣常用的原料是什么？【提示】純堿溶液或甲烷、氫氣等。1堿液吸收法2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2，NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2利用碳酸鈉溶液吸收氮的氧化物比較經(jīng)濟(jì)，但處理后的尾氣中氮的氧化物的含量仍難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，人們又采用催化還原法凈化尾氣。2催化還原法H2NO2=NOH2O2H22NO=N22H2OCH44NO2=4NOCO22H2OCH44NO=2N2CO22H2O在催化劑存在的條件下，利用各種燃料氣中的甲烷、氫氣等將氮的氧化物還原為氮?dú)夂退?，使尾氣中氮的氧化物的含量降低，達(dá)到甚至低于排放標(biāo)準(zhǔn)。在硝酸生產(chǎn)過程所排放出來的廢氣中含有NO和NO2，它們污染環(huán)境，現(xiàn)用氨催化還原法將它們轉(zhuǎn)化為無毒氣體(填名稱)_直接排入空氣中，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_。假設(shè)NO和NO2的物質(zhì)的量之比恰好為11，則兩者的混合物相當(dāng)于一種酸酐，寫出用燒堿溶液吸收這種酸酐的化學(xué)方程式_?！窘馕觥肯跛岬乃狒荖2O5，和NaOH反應(yīng)生成NaNO3，亞硝酸的酸酐是N2O3，和NaOH反應(yīng)生成NaNO2?！敬鸢浮康?dú)?NO4NH35N26H2O、6NO28NH3=7N212H2ON2O32NaOH=2NaNO2H2O2汽車尾氣中的烴類、CO、NOx和SO2是城市空氣的重要污染源，治理方法之一是在汽車排氣管上加裝“催化轉(zhuǎn)化器”，它使CO和NOx反應(yīng)可生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體，并使烴類充分燃燒及SO2轉(zhuǎn)化，下列說法錯(cuò)誤的是()ACO和NOx反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2xCO2NOx2xCO2N2B此方法的缺點(diǎn)是由于SO3增多，會(huì)提高空氣的酸度C多植樹造林，增大綠化面積，可有效控制城市空氣的各種污染源D汽車改用天然氣、液化氣燃料或開發(fā)新能源，都會(huì)減少對空氣的污染【解析】由CO、NOx反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體及原子守恒得出，A正確；由SO2的轉(zhuǎn)化(在空氣中)知道應(yīng)生成SO3，SO3結(jié)合空氣中的水蒸氣生成硫酸酸霧，提高了空氣的酸度，B正確；植樹造林能凈化空氣但不能控制污染源，C錯(cuò)誤；天然氣、液化氣是潔凈燃料，D正確?！敬鸢浮緾【教師備課資源】玻爾巧藏諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)碌诙问澜绱髴?zhàn)中，玻爾被迫離開將要被德國占領(lǐng)的祖國。他將諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谝环N溶液里，裝于玻璃瓶中。后來，納粹分子竄進(jìn)玻爾的住宅，那瓶溶有獎(jiǎng)?wù)碌娜芤壕驮谘燮さ紫拢麄儏s一無所知。那么，玻爾是用什么溶液使金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙獾哪兀克玫娜芤航型跛?，是濃硝酸和濃鹽酸按13的體積比配制成的混合溶液。王水的氧化能力比硝酸強(qiáng)，不溶于硝酸的金，卻可以溶解在王水中。氮是蛋白質(zhì)的基本組成元素之一，所以生物體均含氮元素，氮循環(huán)涉及生物圈的全部領(lǐng)域，以下關(guān)于氮被生物體吸收的途徑敘述正確的是()氮在大氣中含量高達(dá)78%，可被生物體直接利用通過雷雨放電等一系列反應(yīng)可將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，而被植物吸收所有植物都具有生物固氮作用，其根部根瘤菌可使氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，而被植物吸收動(dòng)物以植物為食而獲得氮并轉(zhuǎn)化為動(dòng)物蛋白動(dòng)物死亡后，其遺骸中的蛋白質(zhì)被微生物分解成NH、NO、NH3，又回到土壤和水體中，被植物再次吸收ABC D【答案】C1工業(yè)制HNO3的3個(gè)反應(yīng)：4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO2處理硝酸工業(yè)尾氣的2種方法：(1)堿液吸收法；(2)催化還原法。1下列過程：豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為氮肥；雷雨時(shí)雨水中存在一定量硝酸；工業(yè)上將N2合成氨；用氨氧化法制硝酸，其中屬于固氮的是()ABC D【解析】將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變成含氮化合物的過程叫固氮。【答案】A2硝酸工業(yè)中，不涉及的反應(yīng)是()A4NH35O24NO6H2OB3NO2H2O=2HNO3NOCNH3HNO3=NH4NO3D2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2【解析】工業(yè)制硝酸過程中，涉及A、B兩項(xiàng)反應(yīng)；尾氣處理過程中涉及D項(xiàng)反應(yīng)。【答案】C3下列有關(guān)氨氧化法制硝酸的說法不正確的是()A氨氧化法制硝酸關(guān)鍵的一步是尋找催化劑使NH3轉(zhuǎn)化為NO的產(chǎn)率增大B由3NO2H2O2HNO3NO可知整個(gè)生產(chǎn)過程中，從理論上說消耗1 mol NH3僅生成 mol HNO3C全壓法吸收NO2比常壓吸收NO2得到的HNO3溶液的濃度大D工業(yè)上用Mg(NO3)2做脫水劑由60%70%的HNO3溶液獲得95%100%的濃HNO3【解析】由于NH3與O2反應(yīng)生成NO、N2、N2O的速率均很大，工業(yè)上就采用催化劑，利用它的選擇性，增大NH3生成NO的速率，來提高NO的產(chǎn)率。分析整個(gè)過程，從理論上說，由于充入了過量的O2，使得反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，1 mol NH3能生成1 mol HNO3。常壓吸收NO2得HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于50%的稀HNO3，全壓吸收NO2后，HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)60%70%?！敬鸢浮緽4(雙選)在氨氧化法制硝酸中，二氧化氮的吸收反應(yīng)如下：3NO2H2O2HNO3NO(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))為了提高硝酸的產(chǎn)率，應(yīng)該采取的措施是()A降低溫度 B升高溫度C減小壓強(qiáng) D增大壓強(qiáng)【解析】該平衡為正反應(yīng)氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)、降低溫度可使平衡向右移動(dòng)，提高硝酸的產(chǎn)率?！敬鸢浮緼D5汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NO及汽油、柴油等物質(zhì)，這種尾氣越來越成為城市空氣污染的主要來源，必須予以治理。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)化器”(用鉑、鈀合金做催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使汽油、柴油等物質(zhì)充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。(1)寫出CO與NO反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)控制或者減少城市汽車尾氣污染的方法可以有_。A開發(fā)氫能源 B使用電動(dòng)車C限制車輛行駛 D戴上呼吸面具【解析】(1)題干中的信息，生成“參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體”，即CO2和N2：2CO2NON22CO2。(2)控制或減少汽車尾氣污染，不是污染后再治理?！敬鸢浮?1)2CO2NON22CO2(2)AB1下列氣體能造成空氣中光化學(xué)煙霧污染的是()ACO2BCOCNO2 D氯氣【答案】C2關(guān)于NO的下列敘述不正確的是()ANO可以是某些含低價(jià)N元素物質(zhì)被氧化的產(chǎn)物BNO不是亞硝酸酐CNO可以是某些含高價(jià)N元素物質(zhì)被還原的產(chǎn)物DNO是紅棕色氣體【解析】NO中N為2價(jià)，故NO既有氧化性，又有還原性，可以為低價(jià)含N物質(zhì)失去電子被氧化的產(chǎn)物，也可為高價(jià)含N物質(zhì)得到電子被還原的產(chǎn)物。N2O3為亞硝酸酐。D項(xiàng)不正確，NO為無色?！敬鸢浮緿3化工生產(chǎn)中的廢氣和汽車尾氣的排放是造成大氣污染的主要原因。下列氣體經(jīng)過處理后可用做燃料的是()A硫酸工業(yè)尾氣 B硝酸工業(yè)尾氣C汽車尾氣 D高爐煤氣【解析】各選項(xiàng)與主要污染物的對應(yīng)關(guān)系是：A二氧化硫、三氧化硫；B一氧化氮、二氧化氮；C一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和烴；D一氧化碳、二氧化碳。由于汽車尾氣很分散，而目前甚至于今后一段時(shí)間內(nèi)，將汽車尾氣轉(zhuǎn)化為燃料還不現(xiàn)實(shí)，故選D?！敬鸢浮緿4(xx淮北高二測試)在體積為V L的密閉容器中通入a mol NO和b mol O2。反應(yīng)后容器內(nèi)氮原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為()A. B.C. D.【解析】根據(jù)原子守恒得答案為：?！敬鸢浮緾5用銅鋅合金制成的假金元寶騙人的事件屢有發(fā)生，下列不易區(qū)別其真?zhèn)蔚姆椒ㄊ?)A測定密度 B放入硝酸中C觀察外觀 D放入鹽酸中【解析】Au很不活潑，不溶于單一的酸溶液，Zn、Cu相對Au而言較活潑。從外觀顏色上看假金元寶與真的相同，不易分辨，但從其成分而言，假的是銅鋅合金，真的是純度很高的金，Zn能溶于鹽酸，Zn、Cu均能溶于硝酸，均有氣泡產(chǎn)生，而Au則不與鹽酸或硝酸反應(yīng)；從密度而言，金的密度大于銅、鋅的密度。【答案】C6大氣污染是環(huán)境污染的一個(gè)重要方面 ，常見的大氣污染物分一次污染物和二次污染物。二次污染物是排入環(huán)境中的一次污染物在物理化學(xué)因素或生物作用下發(fā)生變化，或與環(huán)境中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成新的污染物。如2NOO2=2NO2，NO2就是二次污染物，由NO2導(dǎo)致的污染就是NO的二次污染。下列物質(zhì)：SO2，NO，NO2，氯化氫，CO2，不易導(dǎo)致二次污染的是()A BC D【解析】SO2在空氣中能生成H2SO3，也能生成SO3，易導(dǎo)致二次污染；NO能生成NO2造成二次污染；3NO2H2O=2HNO3NO，其中HNO3和NO導(dǎo)致的污染為NO2的二次污染；而HCl不易造成二次污染(比較穩(wěn)定)；CO2不是污染物，也不會(huì)造成二次污染。【答案】C7下列反應(yīng)既屬于離子反應(yīng)，又屬于氧化還原反應(yīng)的是()A4NH35O24NO6H2OB2NOO2=2NO2C3NO2H2O=2HNO3NODN2O32NaOH=2NaNO2H2O【解析】A、B兩項(xiàng)反應(yīng)不屬于離子反應(yīng)；D項(xiàng)反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)。【答案】C8已知氮的氧化物跟NaOH溶液發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，現(xiàn)有m mol NO2和n mol NO組成的混合氣體，需用NaOH溶液使其完全吸收至無氣體剩余。已知NaOH物質(zhì)的量濃度為a mol L1，則需該NaOH溶液的體積是()A. L B. LC. L D. L【解析】根據(jù)氣體全部被吸收，生成的鹽是NaNO3和NaNO2，可知鈉原子的物質(zhì)的量等于氮原子的物質(zhì)的量，即n(NaOH)n(NO2NO)(mn)mol，所以NaOH溶液的體積為 L?！敬鸢浮緿9(xx南陽高二測試)將20 mL二氧化氮和氨氣的混合氣體，在一定條件下充分反應(yīng)，化學(xué)方程式是6NO28NH37N212H2O，已知參加反應(yīng)的二氧化氮比氨氣少2 mL(氣體體積均在相同狀況下測定)，則原混合氣體中二氧化氮和氨氣的物質(zhì)的量之比是：32233734，正確的組合為()A BC D【解析】注意到給予的反應(yīng)為一可逆反應(yīng)。NO2、NH3均不可能完全消耗。NO2比NH3少消耗了2 mL，具體關(guān)系應(yīng)該為NO2消耗6 mL，NH3消耗8 mL，兩種物質(zhì)共消耗了14 mL，剩余6 mL，具體剩余的NO2、NH3各有多少，依據(jù)起始的投入來決定。起始投入不確定時(shí)，具體剩余的NO2、NH3體積也不確定。反過來，不知道剩余的NO2、NH3體積也就無法確定起始給予的NO2、NH3各多少體積。但是，用極端假設(shè)法可以確定起始給予的NO2、NH3的體積范圍。假若剩余的氣體全部為NO2，則原NO2有(66)mL12 mL，NH3有8 mL，原混合氣體中二氧化氮和氨氣的物質(zhì)的量之比是32。假若剩余的氣體全部為NH3，則原NH3有(86)mL14 mL，NO2有6 mL，原混合氣體中二氧化氮和氨氣的物質(zhì)的量之比是37，故原混合氣體中<<?！敬鸢浮緾10將m g氨通過氨氧化法完全制成硝酸，且將硝酸全部溶解在反應(yīng)中生成的水里制成濃硝酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()A77.8% B50%C63.5% D98%【解析】根據(jù)4NH35O2=4NO6H2O,4NO3O22H2O=4HNO3得關(guān)系式：NH32O2=HNO3H2O，故溶液相當(dāng)于1 mol水中溶解1 mol HNO3，故質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%77.8%?！敬鸢浮緼11硝酸工業(yè)尾氣的凈化方法有多種。(1)堿液吸收是一種常用的方法。工業(yè)上常用純堿溶液來吸收尾氣中的氮的氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。如果希望吸收產(chǎn)物全部為硝酸鈉，可用硝酸處理所得的吸收液，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(2)催化還原法是用還原劑在有催化劑存在的條件下來還原氮的氧化物。如果以NH3為還原劑，可分別將尾氣中的NO和NO2還原成N2和H2O，寫出這兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式_?！敬鸢浮?1)2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2NaNO22HNO3=NaNO32NO2H2O(2)4NH36NO5N26H2O,8NH36NO27N212H2O12某化學(xué)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置。將氨氣與過量的氧氣通入硬質(zhì)玻璃管中，管中裝有Cr2O3催化劑，用酒精燈加熱。(1)氨氣催化氧化的化學(xué)方程式是_；試管內(nèi)氣體變?yōu)榧t棕色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)停止反應(yīng)后，立即關(guān)閉試管的兩個(gè)活塞，一段時(shí)間后，將試管浸入冰水中，試管內(nèi)氣體顏色_，原因是_。【答案】(1)4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO2(2)變淺存在2NO2N2O4的平衡，降溫平衡右移13工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：(1)某溫度下體積為200 L的氨合成塔中，測得如下數(shù)據(jù)：時(shí)間(h)濃度(molL1)01234N21.5001.4001.200c1c1H24.5004.2003.600c2c2NH300.2000.600c3c3根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算02小時(shí)內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率為_molL1h1。若起始時(shí)與平衡時(shí)的壓強(qiáng)之比為a，則N2的轉(zhuǎn)化率為_(用含a的代數(shù)式表示)。(2)氨氣和氧氣從145 就開始反應(yīng)，在不同溫度和催化劑條件下生成不同產(chǎn)物(如圖)：4NH35O24NO6H2OK111053(900 )4NH33O22N26H2OK211067(900 )溫度較低時(shí)以生成_為主，溫度高于900 時(shí)，NO產(chǎn)率下降的原因_。吸收塔中需要補(bǔ)充空氣的原因_。(3)尾氣處理時(shí)小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑，此法運(yùn)行費(fèi)用低，吸收效果好，不產(chǎn)生二次污染，吸收后尾氣中NO和NO2的去除率高達(dá)99.95%。其主要的反應(yīng)為氮氧化物混合氣與水反應(yīng)生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素CO(NH2)2反應(yīng)生成CO2和N2，請寫出有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式：_，_?！窘馕觥?1)由反應(yīng)速率的計(jì)算表達(dá)式，可求出v(N2)(1.5 molL11.2 molL1)/2 h0.15 molL1h1。設(shè)N2轉(zhuǎn)化x mol。N23H22NH3起始 1.5 4.5 0平衡 1.5x 4.53x 2x轉(zhuǎn)化 x 3x 2x由同溫、同體積時(shí)，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比得：a，解得x3(1)，N2%100%2(1)100%。(2)從圖中不難讀出低溫生成N2，高溫生成NO，但當(dāng)高于900 時(shí)，反應(yīng)逆向移動(dòng)，故NO的產(chǎn)率減小。再通入空氣，相當(dāng)于增加反應(yīng)物，平衡正向移動(dòng)，NH3的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高，使硝酸產(chǎn)量增加。(3)根據(jù)題中信息，可寫出反應(yīng)物和產(chǎn)物，關(guān)鍵運(yùn)用化合價(jià)和原子守恒來配平?！敬鸢浮?1)0.152(11/a)100%(2)N2生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度轉(zhuǎn)化率下降進(jìn)一步與NO反應(yīng)生成硝酸(3)NONO2H2O=2HNO2CO(NH2)22HNO2=CO22N23H2O14如果化肥廠用NH3制備NH4NO3，已知由NH3制NO的產(chǎn)率為96%，NO制硝酸的產(chǎn)率為92%，HNO3跟NH3反應(yīng)生成NH4NO3，則制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總消耗NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？【解析】由4NH35O24NO6H2O4NO3O22H2O=4HNO3NH3HNO3=NH4NO3可得：NH3HNO3NH4NO3解法一：設(shè)制備NH4NO3總質(zhì)量為80 t，則制備HNO3總質(zhì)量為63 t，則與HNO3反應(yīng)的NH3為17 t，設(shè)制備HNO3所用去的NH3的質(zhì)量為x，根據(jù)關(guān)系式有x96%92%17 t，解得x19.25 t。占總消耗氨量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%53.1%。解法二：若設(shè)制備NH4NO3 1 mol，則與HNO3反應(yīng)的NH3應(yīng)為1 mol，需制得1 mol HNO3。設(shè)制1 mol HNO3用去NH3的物質(zhì)的量為x，則有x96%92%1 mol，x1.13 mol，100%53.1%。這種運(yùn)用物質(zhì)的量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算的方法顯得更為簡捷。【答案】53.1%一、空氣分離二、合成氨工業(yè)合成氨)合成氨工業(yè)簡述)三、硝酸的制法1實(shí)驗(yàn)室制法硝酸鹽與濃H2SO4微熱NaNO3(固)H2SO4(濃)NaHSO4HNO32工業(yè)制法氨的催化氧化法(1)原理：4NH35O24NO6H2OH<02NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO(循環(huán)操作)(2)尾氣處理：用堿液吸收NONO22NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O或2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2氮的氧化物溶于水的計(jì)算問題1.NO2或NO2與NO(非O2)的混合氣體溶于水時(shí)可依據(jù)3NO2H2O=2HNO3NO，利用氣體體積變化差值進(jìn)行計(jì)算。2NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)，由4NO2O22H2O=4HNO3可知，當(dāng)體積比V(NO2)V(O2)3NO和O2同時(shí)通入水中時(shí)，其反應(yīng)是：2NOO2=2NO24NO2O22H2O=4HNO3總反應(yīng)式為4NO3O22H2O=4HNO3當(dāng)體積比V(NO)V(O2)將盛有25 mL一氧化氮、二氧化氮混合氣體的量筒，倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為15 mL，則原混合氣體中一氧化氮與二氧化氮的體積比是()A23B32C41D14【解析】應(yīng)用反應(yīng)前后氣體體積之差計(jì)算。一氧化氮不溶于水，二氧化氮與水反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO，由反應(yīng)方程式可知3體積的NO2被水充分吸收后生成1體積NO，體積減少2體積，現(xiàn)由25 mL縮小至15 mL，氣體體積減少了10 mL，故原NO、NO2混合氣體中NO2的體積為15 mL，NO為25 mL15 mL10 mL；原混合氣體中NO和NO2的體積比為101523?！敬鸢浮緼化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的兩率及其應(yīng)用1.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)中某反應(yīng)物的實(shí)際反應(yīng)量與實(shí)際投入量之比(通常用百分?jǐn)?shù)表示)叫做該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率100%，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率又叫做反應(yīng)物的利用率。(2)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的特性反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率總是小于1。某種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于該物質(zhì)中某種元素的轉(zhuǎn)化率。某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與該反應(yīng)物的損失率之和為1。在相關(guān)聯(lián)的多步反應(yīng)中，在各分步反應(yīng)中保持元素質(zhì)量守恒關(guān)系的幾種反應(yīng)物，其轉(zhuǎn)化率的乘積等于某一種反應(yīng)物的總轉(zhuǎn)化率。2生成物的產(chǎn)率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)中某生成物的實(shí)際生成量與理論生成量之比(通常用百分?jǐn)?shù)表示)叫做該生成物的產(chǎn)率，即某生成物的產(chǎn)率100%。(2)生成物產(chǎn)率的特性生成物的產(chǎn)率總是小于1。生成物的產(chǎn)率跟與該生成物保持元素質(zhì)量守恒的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等?；瘜W(xué)反應(yīng)4FeS211O22Fe2O38SO2中，實(shí)際投入FeS2 1.5 t，實(shí)際反應(yīng)1.2 t，實(shí)際生成SO2 1.28 t，理論上生成SO2 1.6 t，則：FeS2的轉(zhuǎn)化率為_，SO2的產(chǎn)率為_。【解析】FeS2的轉(zhuǎn)化率100%80%，SO2的產(chǎn)率100%80%?！敬鸢浮?0%80%1對于可逆反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，下列說法中正確的是()A達(dá)到平衡后加入N2，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，NH3的濃度比原平衡的大，H2的濃度比原平衡也大B達(dá)到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)的速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C達(dá)到平衡后，縮小容器的體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率D加入催化劑可以縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，是因?yàn)檎磻?yīng)速率增大了，逆反應(yīng)速率減小了【解析】達(dá)到平衡后，加入N2平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的濃度增大了，而H2的濃度會(huì)減??；達(dá)到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于NH3的生成；達(dá)到平衡后，縮小體積即增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。【答案】C2盛滿等體積NO和NO2的混合氣體的試管，倒置在水槽中，反應(yīng)完畢后液面上升的高度是試管的()A1/2B1/3C2/3D5/6【答案】B3體積比為23的N2和H2的混合氣體，在一恒溫恒壓裝置中發(fā)生反應(yīng)。達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)氣體的密度變?yōu)榉磻?yīng)開始時(shí)的5/4，則N2的轉(zhuǎn)化率為()A50% B37.5% C25% D12.5%【解析】設(shè)開始時(shí)N2、H2分別為2 mol、3 mol，共有5 mol。由于氣體總質(zhì)量守恒，所以恒溫恒壓條件下，氣體密度與體積成反比，即氣體密度與氣體總物質(zhì)的量成反比，平衡混合氣體共有5 mol4/54 mol，氣體減少1 mol，即生成1 mol NH3，反應(yīng)了0.5 mol N2，則N2的轉(zhuǎn)化率為100%25%?！敬鸢浮緾4用3 mol NH3氧化制備HNO3時(shí)，若NH3的轉(zhuǎn)化率為60%，(其他過程完全轉(zhuǎn)化)則制得HNO3的質(zhì)量為()A63 g B113.4 g C126 g D189 g【解析】由關(guān)系式：NH3NONO2HNO3可知轉(zhuǎn)化生成的n(HNO3)n(NH3)60%3 mol60%1.8 mol。m(HNO3)63 gmol11.8 mol113.4 g?！敬鸢浮緽5一定溫度下，某密閉容器里發(fā)生可逆反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)(正反應(yīng)吸熱)，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，測得各物質(zhì)均為n mol。欲使H2的平衡濃度增大1倍，其他條件不變時(shí)，下列措施可采用的是()A升高溫度B再通入n mol CO和n mol H2O(g)C再通入2n mol CO2和2n mol H2D使用催化劑【解析】欲使H2的平衡濃度增大1倍，即H2的物質(zhì)的量為2n mol。升溫雖然可以使平衡右移，但原平衡中CO和H2O只有n mol，不能完全轉(zhuǎn)化為H2，所以H2的物質(zhì)的量不可能增加到2n mol；同理，再通入n mol CO和n mol H2O也不能完全轉(zhuǎn)化為H2；使用催化劑不改變平衡時(shí)各物質(zhì)的量?！敬鸢浮緾6某溫度時(shí)，容積為V L的密閉容器中放有1.2 mol氨氣，達(dá)到平衡時(shí)有80%的氨氣分解為氮?dú)夂蜌錃?，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為氨分解前壓強(qiáng)的()A0.9倍 B2.7倍 C1.8倍 D3.6倍【解析】溫度、體積一定時(shí)，氣體壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比。根據(jù)反應(yīng)前后的差量關(guān)系，分解的NH3的量，也就是氣體增加的量，所以NH3分解80%，氣體物質(zhì)的量增加80%，壓強(qiáng)增大80%?！敬鸢浮緾7實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知實(shí)驗(yàn)室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮?dú)狻?1)從圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮?dú)鈅、氫氣_。(2)氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有_、_。(3)將氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，_(填“會(huì)”或“不會(huì)”)發(fā)生倒吸，原因是_。(4)用乙裝置吸收一段時(shí)間氨后，再通入空氣，同時(shí)將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是_，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是_。(5)寫出乙裝置中氨氧化的化學(xué)方程式_。(6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H、OH、_、_等離子。【答案】(1)ab(2)干燥氣體控制氫氣和氮?dú)獾牧魉?3)不會(huì)因?yàn)榛旌蠚怏w中含有大量難溶于水的氮?dú)?、氫氣兩種氣體(4)氨的氧化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)有紅棕色氣體產(chǎn)生(5)4NH35O24NO6H2O(6)NHNO8下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程。合成塔中內(nèi)置鐵觸媒，氧化爐中內(nèi)置PtRh合金網(wǎng)。請回答下列問題：(1)1908年化學(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室首次合成了氨。xx年化學(xué)家格哈德埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程。示意如下：分別表示N2、H2、NH3。圖表示生成的NH3離開催化劑表面，圖和圖的含義分別是_。(2)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2(g)3H2(g)2NH3(g)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K_。在一定溫度和壓強(qiáng)下，將H2和N2按31(體積比)混合后進(jìn)入合成塔，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，平衡混合氣中NH3的體積分?jǐn)?shù)為15%，此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為_。(3)已知：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1 266.8 kJmol1N2(g)O2(g)=2NO(g)H180.5 kJmol1氨催化氧化的熱化學(xué)方程式為_。(4)吸收塔中通入空氣的目的是_?！敬鸢浮?1)圖表示N2、H2被吸附在催化劑表面，圖表示在催化劑表面，N2、H2中化學(xué)鍵斷裂(2)26%(3)4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H905.8 kJmol1(4)使NO循環(huán)利用，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成HNO3