Question

硝酸是一種重要的工業原料，工業制硝酸的關鍵是氨的催化氧化，與硝酸工業相關的過程中產生的氮氧化物的處理與應用也是科學研究的熱點．I．甲、乙分別是實驗室模擬合成氨及氨催化氧化的裝置

（1）氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有控制氣體流速、

 

．
（2）用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內，鉑絲保
持紅熱的原因是

 

，寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式

 

．反應結束后錐形瓶內的溶
液中含有H⁺、OH^-、

 

、

 

  離子．
II．工業生產硝酸的尾氣中含有氮氧化物NOx（NO和NO₂的混合物，假設不含N₂O⁴），對生態環境和人類健康帶來較大的威脅．
（1）工業上常用Na₂CO₃溶液吸收法處理NOx．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應
①NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂          
②2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ 
當NOx被Na₂CO₃溶液完全吸收時，x的值不可能是

 

  （填字母）．
A．1.3                 B．1.6             C．1.8
（2）尿素也可用于吸收處理NOx，其反應原理為：
NO+NO₂+H₂O=2HNO₂
2HNO₂+CO（NH₂）₂=2N₂↑+CO₂↑+3H₂O．
當混合氣體中NO、NO₂按上述反應中系數比時吸收效果最佳．若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=5：1時，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V（空氣）：V（NO）=

 

 （空氣中氧氣的體積含量約為20%）．

Answer 1

考點：工業合成氨,工業制取硝酸,氮的氧化物的性質及其對環境的影響

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：I．（1）濃硫酸可用于干燥氣體；
（2）氨氣在被氧化生成NO，為放熱反應，通入氧氣，在溶液中生成硝酸；
Ⅱ．硝酸具有強氧化性和不穩定性，常溫下與鋁、鐵發生鈍化反應，保存時應避光；
（1）當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），根據極限法計算x值；
（2）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=5：1時，應通入一定量空氣，達到混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=1：1．

解答： 解：I．（1）濃硫酸具有吸水性，可用于干燥氣體，故答案為：干燥混合氣體；
（2）氨氣在被氧化生成NO，為放熱反應，反應的方程式為4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，通入氧氣，在溶液中生成硝酸，進而在溶液中生成硝酸銨，則溶液中含有的離子有NH₄⁺和NO₃^-等，
故答案為：反應為放熱反應；4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；NH₄⁺；NO₃^-；
Ⅱ．（1）當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），NO含量越少，x值越小，而（NO₂）=n（NO），x值最小，x=

2+1

2

=1.5，故x不可能為1.3；
故選A；
（2）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=5：1時，可設NO為5mol，NO₂為1mol，為使氣體被完全吸收，應滿足NO為3mol，NO₂為3mol，則需反應2molNO生成NO₂，
由方程式2NO+O₂=2NO₂可知，需要1molO₂，又空氣中氧氣的體積含量約為20%，則需要5mol空氣，
所以V（空氣）：V（NO）=5：5=1：1，
故答案為：1：1．

點評：本題以氮氧化物為載體考查了物質間的反應，明確物質的性質是解本題關鍵，難點是Ⅱ題的計算，要結合方程式中各個物理量之間的關系式解答，會根據題給信息計算x值，難度較大．