Question

（I）關(guān)于化工生產(chǎn)的下列敘述中，正確的是

 

．
A．生產(chǎn)普通玻璃的原料是石灰石、石英、純堿，在玻璃熔爐中發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化
B．工業(yè)上合成氨沒有采用更大的壓強(qiáng)是從設(shè)備和動力要求方面考慮的
C．加熱法只適用于軟化暫時(shí)硬度的硬水
D．工業(yè)上采用電解熔融氯化鋁生產(chǎn)金屬鋁
E．用高純度焦炭與石英砂反應(yīng)可制得純度達(dá)到9個(gè)9的單晶硅材料
（II）工業(yè)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(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室首次合成了氨．2007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(shè)備（合成塔）中，設(shè)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(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)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(yīng)）
請從綠色化學(xué)的角度分析兩種方法的優(yōu)劣：
（4）某化肥廠用NH₃制備NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，則制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)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(shí)，把應(yīng)注意的事項(xiàng)及理由填入下表．

	注意事項(xiàng)	理由
①
②

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：元素及其化合物,化學(xué)應(yīng)用

分析：（Ⅰ）A、工業(yè)制備玻璃是原料是石灰石、石英、純堿，在玻璃熔爐中發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化；
B、工業(yè)合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，依據(jù)平衡移動原理和材料、經(jīng)濟(jì)效益等因素分析判斷；
C、暫時(shí)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(jià)化合物，熔融無陰陽離子存在；
E、碳和石英高溫反應(yīng)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(xué)鍵斷裂；
（2）在合成氨的設(shè)備（合成塔）中，設(shè)置熱交換器的目的是，把不同溫度之間的氣體進(jìn)行熱交換，可預(yù)熱反應(yīng)氣體，可起到充分利用能源的目的；
（3）依據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益分析，綠色化學(xué)為無污染，原子利用率高的生產(chǎn)；
（4）根據(jù)NH₃制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，利用氮原子守恒來計(jì)算硝酸的量，再由HNO₃跟NH₃反應(yīng)生成NH₄NO₃來計(jì)算氨氣的量，最后計(jì)算制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；
（5）硝酸銨受撞擊時(shí)易分解產(chǎn)生氣體，在有限空間內(nèi)，氣體急速膨脹，易爆炸．

解答： 解：（Ⅰ）A、工業(yè)制備玻璃是利用石英石灰石、純堿在高溫下加熱發(fā)生復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)得到，故A正確；
B、工業(yè)合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，氨氣產(chǎn)率增大，但壓強(qiáng)增大會提高設(shè)備耐壓能力，材料要求高，增大投資減小經(jīng)濟(jì)效益，故B正確；
C、暫時(shí)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(shí)硬度的硬水，故C正確；
D、氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融無陰陽離子存在，工業(yè)上是利用電解熔融氧化鋁制備，故D錯(cuò)誤；
E、碳和石英高溫反應(yīng)生成的為粗硅，故E錯(cuò)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(xué)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(xué)鍵斷裂；
（2）化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進(jìn)行熱交換，可預(yù)熱反應(yīng)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(yīng)生成硝酸；4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃；
故答案為：利用余熱，節(jié)約能源；可使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)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(chǎn)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(shí)產(chǎn)生有毒的NaNO₂．NH₃還原法不消耗貴重原料，且產(chǎn)物無污染，N₂又可做合成NH₃的原料氣；
（4）由NH₃制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO₃的產(chǎn)率是92%，
根據(jù)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(yīng)消耗的氨氣的物質(zhì)的量為0.8832mol，
氨氣的質(zhì)量之比等于物質(zhì)的量之比，
則制HNO₃所用去的NH₃的質(zhì)量占總耗NH₃質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為

1mol

1mol+0.8832mol

×100%=53%；
故答案為：53；
（5）由于硝酸銨受撞擊時(shí)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(jié)塊的硝酸銨砸碎；不能受到嚴(yán)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(zhì)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(qū)使用  硝酸銨吸水性強(qiáng)，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(qū)使用  硝酸銨吸水性強(qiáng)，易流失；

點(diǎn)評：本題考查了工業(yè)制備原理應(yīng)用，流程分析，實(shí)驗(yàn)制備物質(zhì)的分析判斷，利用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及質(zhì)量守恒的方法來進(jìn)行簡單計(jì)算，使用硝酸銨的注意事項(xiàng)，明確轉(zhuǎn)化中的化學(xué)反應(yīng)得出物質(zhì)之間的關(guān)系是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．