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硝酸的工業制法是用氨氧化法制取,其法以氨和空氣為原料,在催化劑的作用下,最后在吸收塔中用水吸收制取硝酸.其具體的工藝流程如下:
請回答下列問題:
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(1)從吸收塔中出來的硝酸濃度大約是50%,不能直接用于軍工、染料等工業,必須將其進入蒸餾塔制成98%以上的濃硝酸.某中學實驗小組,在實驗室模擬蒸餾塔中對稀硝酸蒸餾時應注意選擇適宜的條件是
 
.原因是
 
.(請用化學方程式解釋之)
(2)在氧化爐中只發生主反應①和副反應②
4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ?mol-1
4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g);△H=-1268kJ?mol-1
試寫出N2氧化為NO的熱化學方程式
 
;
(3)在氧化爐中催化氧化時,有關物質的產率與溫度的關系如下圖:
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據圖可知工業上氨催化氧化生成NO時,應該控制溫度在
 
左右,該反應所使用的催化劑是
 

溫度高于900℃時,NO產率下降的可能原因是
 

 

(4)從氧化爐中出來的氣體為什么不直接進入吸收塔,而是進入熱交換器?這樣做的優點是
 

(5)下列措施可提高氨催化氧化生成NO的產率的是
 

A.降低反應體系的壓強              B.實際生產中采用物料比n(O2)/n(NH3)為1.7~2.0
C.研究開發使用效果更好的催化劑    D.升高反應體系的溫度.
分析:(1)硝酸化學性質不穩定,見光或受熱分解;
(2)由蓋斯定律,(①-②)×
1
2
可得目標熱化學方程式,據此計算;
(3)從轉化率的大小與溫度的關系選擇反應的適宜溫度;根據外界條件對化學平衡的影響分析NO產率下降的可能原因;
(4)一氧化氮和氧氣反應為放熱反應,結合節約能源進行解答;
(5)根據外界條件對氨催化氧化生成NO的化學平衡的影響分析;
解答:解:(1)硝酸熱穩定性差,見光或受熱分解4HNO3
 光照或加熱 
.
 
4NO2↑+O2↑+2H2O,在實驗室模擬蒸餾塔中對稀硝酸蒸餾時應注意選擇適宜的條件是在低溫條件下,
故答案為:在低溫條件下;4HNO3
 光照或加熱 
.
 
4NO2↑+O2↑+2H2O;
(2)由蓋斯定律,(①-②)×
1
2
可得N2(g)+O2(g)?2NO(g),故△H=
1
2
×[(-905kJ/mol)-(-1258kJ/mol)]=+181.5 kJ/mol,所以N2氧化為NO的熱化學方程式為N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+181.5 kJ?mol-1,
故答案為:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+181.5 kJ?mol-1
(3)從圖象可以看在,反應溫度在780~840℃,NO的產率最大,故選擇800℃左右,該反應所使用的催化劑是鉑或鉑銠合金,
故答案為:800℃;鉑或鉑銠合金;
①4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ?mol-1該反應是放熱反應,溫度升高平衡向逆反應方向移動,NO產率下降,
故答案為:由于生成NO的反應是放熱反應,溫度升高平衡向逆反應方向移動,故轉化率降低;
②由圖可知,溫度高于900℃時,4NH3+3O2?2N2+6H2O,生成N2的副反應增多,NO產率下降,
故答案為:由圖可知,溫度高于900℃時,生成N2的副反應增多.故NO產率降低;
(4)2NO+O2=2NO2,該反應是放熱反應,從氧化爐中出來的氣體進入熱交換器,這樣做既可以降低NO和O2混合氣的溫度,又可以預熱NH3和空氣,達到節約能源的目的,
故答案為:這樣做既可以降低NO和O2混合氣的溫度,又可以預熱NH3和空氣,達到節約能源的目的;
(5)4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ?mol-1該反應是氣體體積增大的、放熱的反應,為了提高氨催化氧化生成NO的產率,需使化學平衡向正反應方向移動,可采取減小壓強、降低溫度、增大NH3的濃度,
故答案為:A、B;
點評:本題考查硝酸的工業制法,涉及反應熱的計算、化學平衡影響因素等,題目較為綜合,掌握蓋斯定律的運用和影響平衡的因素是解答的關鍵,題目難度中等.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

化學方程式練習


一、用化學方程式表示下列各種物質的實驗室制法

1、O2(三種方法):                       

                                       

                                       

2、H2                                

3、Cl2                               

4、NH3                               

5、CO2                              

6、NO:                                

二、用方程式表示工業生產過程(參考選修Ⅱ,帶*的寫離子方程式,注意反應條件)

1、氯堿工業(電解飽和食鹽水)

  *陽極:                              

  *陰極:                              

  *總反應:                            

2、接觸法制硫酸(硫鐵礦為原料)

  ①沸騰爐:                            ;其中氧化產物為:              

  ②接觸室:                           ;

        V2O5的作用是            ,反應溫度控制在400~500℃的原因是       

                                        

                                    

  ③吸收塔:                            

        用98%H2SO4吸收SO3而不用水直接吸收的原因是                   

                                  

  ④尾氣處理:                          

3、海水提溴:

   *①氯化:                             

   ②吹出

   ③吸收:                            

   ④轉化:                            

4、合成氨:

   ①由水和碳合成H2                    

                                       

   ②合成塔:                          

5、氨氧化制硝酸

   ①氧化爐:                          

   ②吸收塔:                          

   ③制取化肥硝酸銨:                    

6、冶煉鋁(冰晶石作熔劑)

   ①堿溶:                             

   ②沉淀:                             

   ③脫水:                             

   ④電解:*陽極:                      

           *陰極:                      

     總反應:                          

7、鋁熱法制鐵

                                       

8、由三氧化鎢制鎢

                                         

9、工業制漂白粉

                                       

10、制玻璃

                                       

                                       

11、工業生產石灰漿

                                       

                                      

12、聯合制堿法:

                                       

                                       

13、高純硅的生產

                                      

                                      

                                     

14、煉鐵煉鋼

  ①還原劑的生成:

                    ;                 

  ②鐵的還原(將鐵的氧化物,如Fe2O3還原):

                                      

  ③將生鐵脫硫去磷降低含碳量即得鋼。


三、完成下列反應的化學方程式(注意寫反應條件)。

1、Fe + H2O(g)=                        

2、C+ H2O(g) =                          

3、CO+ H2O(g) =                                             

4、F2+ H2O=                            

5、NH3+H2                           

6、NO2+ H2O=                           

7、SO2+ H2                                              

8、Cl+ H2O=                           

9、K + H2O=                            

10、Na2O2+ H2O=                         

11、CaC2+ H2O=                         

12、Mg3N2+ H2O =                       

13、Al + NaOH+ H2O=                    

14、CaCO3+ H2O+ CO2=                  

15、Fe(OH)2+ H2O+ O2=                  

16、FeCl3+ H2                                          

17、NH4Cl+H2O                        

18、Na2CO3+H2O                                        

19、CuSO4+H2O電解                    

20、Na2S2O3 + HCl =                    

21、SiO2 + HF=                    

22、SiO2 + NaOH=                    

23、Na2SiO3+ HCl=                    


四、寫出下列物質分別與NaOH溶液反應的化學方程式。

1、Si

2、Cl2                                                      

3、SiO2                               

4、SO(足量)                          

5、CO2(小量)                          

6、H3PO4                            

7、H2SO4                             

8、CH3Br                                              

9、Al                                

10、Al2O3                             

11、AlCl3                            

12、Al(OH)3                          

13、CuSO4                           

14、NaHCO3                           

15、Ca(HCO3)2(足量)                        

16、(NH4)2SO4                          


五、寫出下列物質受熱或光照的化學方程式。

1、NaHCO                            

2、HNO3                               

3、AgBr                                                   

4、H2SO3                               

5、NH4HCO3                                            

6、Cu(OH)2                             

7、Ca(HCO3)2                           

8、Cu2(OH)2CO3                         

9、H2O2                                

10、KClO3                              

11、KMnO                            

12、NH4Cl                             

13、HClO                             

14、CH4+Cl2                           

15、H2+Cl2                             

16、CuO                              


六、寫出下列反應的化學方程式和離子方程式

1、SO2使溴水褪色:

                                                                           

2、SO2使酸性高錳酸鉀溶液褪色:

                                                                         

3、氫氧化鐵溶于氫碘酸:

                                                                         

4、乙二酸(草酸)使酸性高錳酸鉀溶液褪色 

                                                                        

5、用石灰水與小蘇打溶液制燒堿:

                                                                        

6、硫酸氫銨與氫氧化鋇溶液混合:

                                                                         

7、漂白粉溶液中充入足量CO2

                                                                         

8、KHSO4與氫氧化鋇溶液混合呈中性:

                                                                         

9、Fe3O4溶于稀硝酸:

                                                                        

10、明礬溶液中加Ba(OH)2溶液至沉淀量最大:

                                                                        


七、用離子方程式表示下列在溶液中的反應

1、KCl+AgNO3

                                                                

2、Ba(OH)2+H2SO4

                                      

3、BaCO3+HCl:

                                      

4、Cu(OH)2+HCl:

                                      

5、Fe(OH)2+HNO3(稀) :

                                      

6、FeCl3+KSCN:

                                      

7、FeBr2+Cl2(物質的量之比為1:1):

                                      

8、NaBr+Cl2

                                               

       9、Fe+CuCl2

                                      

10、Zn+AgNO3

                                                     

11、純堿水解:

                                      

12、明礬凈水:

                                      

13、銅和稀硝酸:

                                      

14、配制銀氨溶液:

                                                                          

15、Na2O2投入稀硫酸中:

                                      


八、寫出下列物質在空氣中變質的化學方程式

1、Na2SO3                            

2、NaOH:                            

3、NO:                                                

4、Na:                               

5、Na2O2                                                                   

6、銅生銹:                            

7、氯水:                                              

8、白磷:                            

9、稀硫酸酸化的FeSO4溶液變棕黃色

                                    

10、無色KI溶液變棕黃色

                                    

11、漂白粉失效:

                                    


九、寫出下列反應的化學方程式

1、混合H2S和SO2生成硫和水:

                                      

2、炭加熱放入濃硫酸中:

                                      

3、乙醇催化氧化為乙醛:

                                      

4、乙醛與銀氨溶液反應:

                                      

5、乙醛與新制Cu(OH)2加熱:

                                      

6、銅與濃硫酸共熱:

                                      

7、氧化硫通入濃溴水:

                                      

8、銅與濃硝酸反應:

                                      

9、木炭和濃硝酸共熱:

                                      

10、FeCl3溶液中加入KI溶液:

                                      

11、高錳酸鉀固體中滴入濃鹽酸:

                                      

12、氨水通入少量SO2

                                      

13、偏鋁酸鈉溶液中加足量稀硫酸:

                                      

14、NaAlO2溶液中充入足量CO2

                                      

15、Ba(AlO2)2溶液中加入硫酸鋁溶液:

                                      

16、氫氧化亞鐵水溶液在空氣中變質:

                                      

12、氯化鐵溶液溶解銅:

                                    


十、按要求寫方程式

1、寫出高溫條件下發生的置換反應四個:

                                     

                                     

                                     

                                     


2、寫出一個點燃條件下的置換反應:

                                      

3、寫出一個加熱條件下的置換反應:

                                      

4、寫出一個有三種反應物的置換反應:

                                      

5、寫出工業生產中需要高溫條件的反應(不少于5個)的化學方程式:

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       


6、試設計一個實驗,檢驗某溶液中存在Fe2+,請在下面的橫線上按操作順序寫出相應的離子方程式:                                                                       。

7、治療胃酸過多的藥物中常用Al(OH)3,如何用氧化鋁制取氫氧化鋁?要求制取過程中酸堿的用量降到最少。按生產順序寫出相關的離子方程式:                                                                   。

8、化學反應中有的具有相似性,有的反應具有特殊性,試寫出下列相關化學方程式,并思考其中的原因:

①  Li + O2

Na + O2

②  Mg + CO2

Mg + SO2

③  Na2O2 + CO2

Na2O2 + SO2

KO2 + CO2

④  F2 + H2O

Cl2 + H2O

⑤  Fe + Cl2

Fe + I2

⑥  Fe(OH)3 + HCl

Fe(OH)3 + HI

9、按要求寫化學方程式

 ①堿性氧化物與水反應(舉2例)

                                                                  

 ②堿性氧化物與酸反應(舉2例)

                                                                  

 ③金屬氧化物但不是堿性氧化物的氧化物與水反應(舉一例)

                                       

 ④酸性氧化物與水反應(舉2例,其中一例為金屬氧化物)

                                                                            

 ⑤能與水反應生成酸,但不是酸性氧化物也不是堿性氧化物氧化物與水反應的化學方程式:

                                      

 ⑥列舉不少于5類既能與強酸反應,又能與強堿反應的物質,并分別寫出它們與酸(HCl)、堿(NaOH)反應的離子方程式:

  A、物質化學式:                                                                          

B、物質化學式:                                                                                    

C、物質化學式:                                                                                  

D、物質化學式:                                                                                 

E、物質化學式:                                                                                     

F、物質化學式:                                                                                     

G、物質化學式:                                                                                 

10、某酸性氧化物,它能與某些酸反應,也能與堿反應,請寫出這樣的氧化物一種,并寫出它與酸反應的化學方程式和與堿反應的離子方程式:

氧化物分子式:                                                                                  

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