Question

（I）關于化工生產的下列敘述中，正確的是

 

．
A．生產普通玻璃的原料是石灰石、石英、純堿，在玻璃熔爐中發生復雜的物理化學變化
B．工業上合成氨沒有采用更大的壓強是從設備和動力要求方面考慮的
C．加熱法只適用于軟化暫時硬度的硬水
D．工業上采用電解熔融氯化鋁生產金屬鋁
E．用高純度焦炭與石英砂反應可制得純度達到9個9的單晶硅材料
（II）工業上制取硝酸銨的流程圖如圖甲，請回答下列問題：

（1）1909年化學家哈伯在實驗室首次合成了氨．2007年化學家格哈德?埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，示意如圖乙：分別表示N₂、H₂、NH₃．圖⑤表示生成的NH₃離開催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是

 

、

 

．
（2）在合成氨的設備（合成塔）中，設置熱交換器的目的是

 

；在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是

 

．
（3）生產硝酸的過程中常會產生一些氮的氧化物，可用如下兩種方法處理：
堿液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
NH₃還原法：8NH₃+6NO₂ 

催化劑 .

△

7N₂+12H₂O（NO也有類似的反應）
請從綠色化學的角度分析兩種方法的優劣：
（4）某化肥廠用NH₃制備NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的產率是96%、NO制HNO₃的產率是92%，則制HNO₃所用去的NH₃的質量占總耗NH₃質量（不考慮其它損耗）的

 

%．
（5）硝酸銨是一種常用的氮肥，在貯存和使用該化肥時，把應注意的事項及理由填入下表．

	注意事項	理由
①
②

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：（Ⅰ）A、工業制備玻璃是原料是石灰石、石英、純堿，在玻璃熔爐中發生復雜的物理化學變化；
B、工業合成氨是氣體體積減小的反應，依據平衡移動原理和材料、經濟效益等因素分析判斷；
C、暫時硬水是由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起，加熱酸式鹽會分解沉淀鈣離子和鎂離子；
D、氯化鋁是共價化合物，熔融無陰陽離子存在；
E、碳和石英高溫反應生成的為粗硅；
（Ⅱ）（1）圖②是表示N₂、H₂被吸附在催化劑的表面；圖③則表示在催化劑表面，N₂、H₂中的化學鍵斷裂；
（2）在合成氨的設備（合成塔）中，設置熱交換器的目的是，把不同溫度之間的氣體進行熱交換，可預熱反應氣體，可起到充分利用能源的目的；
（3）依據反應化學方程式反應物和生成物的性質和經濟效益分析，綠色化學為無污染，原子利用率高的生產；
（4）根據NH₃制NO的產率是96%、NO制HNO₃的產率是92%，利用氮原子守恒來計算硝酸的量，再由HNO₃跟NH₃反應生成NH₄NO₃來計算氨氣的量，最后計算制HNO₃所用去的NH₃的質量占總耗NH₃質量的百分數；
（5）硝酸銨受撞擊時易分解產生氣體，在有限空間內，氣體急速膨脹，易爆炸．

解答： 解：（Ⅰ）A、工業制備玻璃是利用石英石灰石、純堿在高溫下加熱發生復雜物理化學反應得到，故A正確；
B、工業合成氨是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向進行，氨氣產率增大，但壓強增大會提高設備耐壓能力，材料要求高，增大投資減小經濟效益，故B正確；
C、暫時硬水是由碳酸氫鈣和碳酸氫鎂引起，加熱酸式鹽會分解沉淀鈣離子和鎂離子，起到軟化水的目的，永久硬度是鈣、鎂離子的硫酸鹽、硝酸鹽等，加熱不能使鈣離子和鎂離子沉淀，所以加熱法只適用于軟化暫時硬度的硬水，故C正確；
D、氯化鋁是共價化合物，熔融無陰陽離子存在，工業上是利用電解熔融氧化鋁制備，故D錯誤；
E、碳和石英高溫反應生成的為粗硅，故E錯誤；
故答案為：ABC；
（II）（1）分析題中圖可以知道，圖②表示N₂、H₂被吸附在催化劑表面，而圖③表示在催化劑表面，N₂、H₂中化學鍵斷裂；
故答案為：N₂、H₂被吸附在催化劑表面；在催化劑表面，N₂、H₂中化學鍵斷裂；
（2）化氧化設備中設置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進行熱交換，可預熱反應氣體，余熱利用可起到充分利用能源的目的；合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是利用一氧化氮和氧氣按照4：3全部反應生成硝酸；4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可使NO循環利用，全部轉化成HNO₃；
故答案為：利用余熱，節約能源；可使NO循環利用，全部轉化成HNO₃；
（3）堿液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，NH₃還原法：8NH₃+6NO₂ 

催化劑 .

△

7N₂+12H₂O，分析可知堿液吸收法消耗大量的氫氧化鈉生成的亞硝酸鹽有毒，NH₃還原法產物無污染，得到合成氨的原料氣；
故答案為：堿液吸收法要消耗大量的NaOH，同時產生有毒的NaNO₂．NH₃還原法不消耗貴重原料，且產物無污染，N₂又可做合成NH₃的原料氣；
（4）由NH₃制NO的產率是96%、NO制HNO₃的產率是92%，
根據氮原子守恒可知，
NH₃～NO～HNO₃，
則1mol氨氣可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol，
由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，
則該反應消耗的氨氣的物質的量為0.8832mol，
氨氣的質量之比等于物質的量之比，
則制HNO₃所用去的NH₃的質量占總耗NH₃質量的百分數為

1mol

1mol+0.8832mol

×100%=53%；
故答案為：53；
（5）由于硝酸銨受撞擊時易爆炸，因此硝酸銨不能與易燃物混放；不能用鐵錘等物將結塊的硝酸銨砸碎；不能受到嚴重撞擊，NH₄NO₃

撞擊  .

N₂O↑+2H₂O；銨鹽水解顯酸性不能和水解顯堿性的草木灰混合使用，硝酸銨是易溶于水的物質易在土壤中流失；
①不能與堿性肥料混施  硝酸銨溶液呈堿性；
②不能劇烈撞擊  硝酸銨易爆炸；
③不能在雨水較多的地區使用  硝酸銨吸水性強，易流失；
故答案為：①不能與堿性肥料混施  硝酸銨溶液呈堿性；
②不能劇烈撞擊  硝酸銨易爆炸；
③不能在雨水較多的地區使用  硝酸銨吸水性強，易流失；

點評：本題考查了工業制備原理應用，流程分析，實驗制備物質的分析判斷，利用物質的轉化及質量守恒的方法來進行簡單計算，使用硝酸銨的注意事項，明確轉化中的化學反應得出物質之間的關系是解答的關鍵，題目難度中等．