高中化學(xué)主題空氣資源氨的合成課題氨氧化法制硝酸教案選修

課題3氨氧化法制硝酸

教學(xué)助

敖呈目標分析明課標分條解讀知“目標”

教區(qū)I

■課標要求

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)展狀況。

2.認識催化劑的研制對促進化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。

?課標解讀

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.掌握在實驗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驗流程及操作方法是高考的高

頻考點，尤其是氮的循環(huán)對生活、生產(chǎn)的影響為高考的熱點。

裝號方案設(shè)計按方略流程細解用“教案”耆董，

?新課導(dǎo)入建議

1908年，德國化學(xué)家哈伯首先在實驗室用氫氣和氮氣在600°C、200個大氣壓的條件下

合成了氨。后由布什提高了產(chǎn)率，完成了工業(yè)化設(shè)計，建立了年產(chǎn)1000噸氨的生產(chǎn)裝置，1

000噸氨氣利用氨氧化法可生產(chǎn)3000噸硝酸，利用這些硝酸可制造3500噸烈性TNT。這些

烈性TNT支持了德國發(fā)動了堅持四個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

課前預(yù)習安排：看教材P-I6,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)習效果。=步驟

3：師生互動完成探究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”中注意的問題進行總結(jié)。仁

步驟6：師生互動完成“探究2”。仁步驟5：指導(dǎo)學(xué)生自主完成［變式訓(xùn)練1］和［當堂雙基達

標］1?4題。U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［當堂雙基達標］中的第5題。=步驟9：引導(dǎo)

學(xué)生自主總結(jié)本課時知識框架，然后對照［課堂小結(jié)］。安排學(xué)生課下完成［課后知能檢測］。

課標解讀重點難點

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1.氨氧化法制硝酸的反應(yīng)方程式。（重點）

擇吸收二氧化氮的條件。2.硝酸生產(chǎn)過程中NO的獲得和NO?的吸

2.了解氨氧化法制硝酸過程中的尾氣對環(huán)收。（重難點）

境的危害及其處理方法，樹立環(huán)保意識。3.氨氧化法制硝酸模擬實驗流程及操作方

3.進一步認識催化劑在化工生產(chǎn)中的重要法。（難點）

作用，體會實驗室研究與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系。

口主學(xué)

作的自主導(dǎo)學(xué)理教材自查自測畫”基礎(chǔ)

習區(qū)*

trt..............................氨氧化法制硝酸

。2。2H2O

1.制備流程：NH3——>N0——>NOg——-HNO3o

2.反應(yīng)原理：

催化劑

4NH3+502=4N0+6H2。、2N0+02=2N02^3N02+H20=2HN03+N0O

高溫

II思考交流II

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】NIL.NO、NO?中氮元素化合價升高，均發(fā)生氧化反應(yīng)。

.........................氨氧化法制硝酸的模擬實驗

A.氨水(濃氨水：水=1.5：1)B.催化劑(CnCh)

C.干燥劑(無水氯化鈣)D.氧化瓶

E.吸收瓶(水、石蕊溶液)F.NaOH溶液

氨氧化法制硝酸的實驗裝置示意圖

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,撤走酒精燈。

2.思考

(D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：

3N02+H20=2HN03+N0O

(3)F的作用是吸收未反應(yīng)的NO、NO?氣體。

l|Q思考交流|l

2.試通過模擬實驗分析氨氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)。

【提示】待催化劑紅熱時，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02反應(yīng)可生成多種不同的產(chǎn)物，如她、20、反，若不控制反應(yīng)條件，只會生成

氮氣。

(2)科學(xué)家通過研究，找到了選擇N0并加快反應(yīng)速率的催化劑，主要包括笆系催化劑和

韭笆系催化劑兩類。

2.選擇吸收二氧化氮的條件

⑴吸收出的反應(yīng)為：3N02+H202HN0-N0。

(2)吸收NO,反應(yīng)的特點：①可逆反應(yīng)；②放熱反應(yīng)；③氣體總體積繾小的反應(yīng)。

(3)吸收NO?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HNOs的質(zhì)量分數(shù)可達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：2N0,+Na2CO3=NaNO3+NaN02+C02.>

(2)催化還原法：如用上、CH,等在催化劑作用下與氮的氧化物反應(yīng)。

||Q思考交流||

3.溫度和壓強時氣體的溶解性產(chǎn)生哪些影響？

【提示】溫度越高，氣體的溶解性越差，反之越強；壓強越大，氣體的溶解性越強，反

之越差。

褓堂互動探究合作探

破疑難師生互動投.“知能

究區(qū)?

1^1___________a硝酸的工業(yè)制法

【問題導(dǎo)思】

①工業(yè)制硝酸的原料是什么？

【提示】氨氣和空氣。

②如何獲得一氧化氮？

Pt

【提示】4N1L+502=4N0+6II20?

局溫

③吸收N0?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：NH：,和空氣。

。2。2H2O

2.反應(yīng)流程：NH?——-N0——>N02——>HN03O

3.反應(yīng)設(shè)備：氧化爐、吸收塔、蒸儲塔。

4.工藝流程

（脫水劑）

5.相關(guān)反應(yīng)

催化劑

4NH3+502-4N0+6H20

高溫

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0

溫馨提醒

1.Mg（N03）2具有脫水作用，可用于提高HNOs的質(zhì)量分數(shù)。

2.在工業(yè)制HN。,過程中，注意勒?夏特列原理的應(yīng)用。

，例1把燒紅了的伯絲插入盛有濃氨水的錐形瓶中，可觀察到下列現(xiàn)象：①液

面上的伯絲保持紅熱；②瓶內(nèi)有紅棕色氣體產(chǎn)生；③有時瓶口有白煙出現(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。

【解析】氨與氧氣在有催化劑存在時可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為4NL+

催化劑

5024N0+6H20,反應(yīng)是放熱的，因此可觀察到燒紅的伯絲保持紅熱狀態(tài)?生成的N0容

高溫

易與6繼續(xù)反應(yīng)生成紅棕色的N0?氣體：2N0+02=2N0“NO?氣體遇水蒸氣則發(fā)生反應(yīng)3N0?+

H2O=2HNO:<+NO,生成的HNO3是揮發(fā)性酸，可與氨水揮發(fā)出的NH：，化合產(chǎn)生白煙NH4NO3,反應(yīng)

方程式為NH3+HN03=NH.1N03O

【答案】氨水易揮發(fā)，瓶內(nèi)充滿NH,和&的混合氣體，當紅熱的伯絲插入時，由于發(fā)生

催化劑

下列反應(yīng)：4NH；）+502=4N0+6H.0而放出大量的熱，致使鈿絲保持紅熱。生成的N0可繼

高溫

續(xù)和反應(yīng)生成紅棕色的N0”反應(yīng)方程式為2N0+02=2N02,而NOz能與水蒸氣反應(yīng)：3N02

+H20=2HN03+N0,生成的揮發(fā)性酸HNO,遇NH：,則產(chǎn)生白煙NH,NOs,化學(xué)反應(yīng)方程式為NH；S+

IIN03=NH4N03O

「I易錯警鐘I

NHa遇HN。,產(chǎn)生白煙（固體顆粒），易誤寫為白霧（液體小液滴）。

?變式訓(xùn)練

1.工業(yè)上用氨的催化氧化法制HNO*時，先制得50%左右的硝酸，然后再制成98%的濃HNO：（,

一般采用的方法是

（）

A.加CaCk后再蒸儲濃縮

B.加生石灰吸去水分后再過濾

C.加硝酸鎂后再蒸僧濃縮

D.加入濃H2s。4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行蒸儲。由

于硝酸鎂具有脫水作用，因此可蒸出HN0：,含量較高的硝酸蒸氣。將硝酸蒸氣再進行精微，即

可得到HNO,的質(zhì)量分數(shù)為98%以上的硝酸蒸氣，冷凝后即得濃硝酸。

【答案】C

—........................_尾氣的凈化和處理

【問題導(dǎo)思】

①硝酸工業(yè)中尾氣的有害成分是什么？

【提不】NO、NO2等含氮氧化物。

②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。

③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

2N02+Na2c03=NaN02+NaN03+C02,NO+N02+NaaC03=2NaN02+C02

利用碳酸鈉溶液吸收氮的氧化物比較經(jīng)濟，但處理后的尾氣中氮的氧化物的含量仍難以

達到排放標準，人們又采用催化還原法凈化尾氣。

2.催化還原法

H2+N02=N0+H20

2H2+2N0=N2+2H20

CHt+4N02=4N0+CO?+2比0

CH.,+4N0=2N2+C02+2H.0

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氣和

水，使尾氣中氮的氧化物的含量降低，達到甚至低于排放標準。

卜例在硝酸生產(chǎn)過程所排放出來的廢氣中含有NO和NOz,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o

假設(shè)NO和NO2的物質(zhì)的量之比恰好為1：1,則兩者的混合物相當于一種酸酢，寫出用燒

堿溶液吸收這種酸酎的化學(xué)方程式?

【解析】硝酸的酸酎是NzOs,和NaOH反應(yīng)生成NaNOs,亞硝酸的酸酎是NQ,和NaOH

反應(yīng)生成NaNOz。

催化劑

【答案】氮氣6NO+4NL5岫+640、6N02+8NH3=7N2+12H20N203+

△

2NaOH=2NaNO2+H2O

》變式訓(xùn)練

2.汽車尾氣中的燒類、CO、NO,和SO?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NO、反應(yīng)可生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體，并使燃

類充分燃燒及SO?轉(zhuǎn)化，下列說法錯誤的是

催化劑

A.CO和NO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2K0+2N0,2AC02+N2

B.此方法的缺點是由于SO3增多，會提高空氣的酸度

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，都會減少對空氣的污染

【解析】由CO、NO,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SO?

的轉(zhuǎn)化（在空氣中）知道應(yīng)生成SO：；,SQ、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錯誤；天然氣、液化氣是潔凈燃料，D正

確。

【答案】C

【教師備課資源】

玻爾巧藏諾貝爾金質(zhì)獎?wù)?/p>

第二次世界大戰(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?wù)氯芙庠?/p>

一種溶液里，裝于玻璃瓶中。后來，納粹分子竄進玻爾的住宅，那瓶溶有獎?wù)碌娜芤壕驮谘?/p>

皮底下，他們卻一無所知。那么，玻爾是用什么溶液使金質(zhì)獎?wù)氯芙獾哪兀克玫娜芤航型?/p>

水，是濃硝酸和濃鹽酸按1：3的體積比配制成的混合溶液。王水的氧化能力比硝酸強，不溶

于硝酸的金，卻可以溶解在王水中。

卜傷！I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（）

①氮在大氣中含量高達78%,可被生物體直接利用

②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

③所有植物都具有生物固氮作用，其根部根瘤菌可使氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，而被植物吸收

④動物以植物為食而獲得氮并轉(zhuǎn)化為動物蛋白

⑤動物死亡后，其遺骸中的蛋白質(zhì)被微生物分解成NH：、NO；、NH”又回到土壤和水體中,

被植物再次吸收

A.①⑤B.④⑤

C.②④⑤D.②④

【答案】C

1.工業(yè)制HN03的3個反應(yīng):

催化劑

4NH3+5O2=4N0+6H20

高溫

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0

2.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。

劣李雙基達標隨堂練生生互動達“雙標”多愕f

1.下列過程：①豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為氮肥；②雷雨時雨水中存在一定量硝酸；③

工業(yè)上將N?合成氨；④用氨氧化法制硝酸，其中屬于固氮的是（）

A.①②③B.②③④

C.①③④D.??③④

【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】A

2.硝酸工業(yè)中，不涉及的反應(yīng)是（）

催化劑

A.4NH3+502=4N0+6H20

高溫

B.3N02+H20=2HN03+N0

C.NH3+HNO3=NH4NO3

D.2N02+Na2C03=NaN02+NaN03+C02

【解析】工業(yè)制硝酸過程中，涉及A、B兩項反應(yīng)；尾氣處理過程中涉及D項反應(yīng)。

【答案】C

3.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

2

B.由3NO2+H2O2HN&+N0可知整個生產(chǎn)過程中，從理論上說消耗1molNbh僅生成§mol

HNO：5

C.全壓法吸收NO,比常壓吸收NO?得到的HNOs溶液的濃度大

D.工業(yè)上用Mg（NOa）2做脫水劑由60%?70%的HNOa溶液獲得95%?100%的濃HNO：1

【解析】由于N%與02反應(yīng)生成NO、用、NQ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Nth生成NO的速率，來提高N0的產(chǎn)率。分析整個過程，從理論上說，由

于充入了過量的6,使得反應(yīng)循環(huán)進行，1molNH3能生成1molHNO3.常壓吸收NOz得HNO3

的質(zhì)量分數(shù)低于50%的稀HN03）全壓吸收N0?后，HNO：,的質(zhì)量分數(shù)可達60%?70機

【答案】B

4.（雙選）在氫氧化法制硝酸中，二氧化氮的吸收反應(yīng)如下：3N02+H202HNG+NO（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D.增大壓強

【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、降低溫度可使平衡

向右移動，提高硝酸的產(chǎn)率。

【答案】AD

5.汽車尾氣主要含有CO,、CO、$。2、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“催化轉(zhuǎn)

化器”（用伯、把合金做催化劑）。它的特點是使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SO?的轉(zhuǎn)化。

（D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CO,和附：

催化劑

2C0+2N0N2+2C02O

（2）控制或減少汽車尾氣污染，不是污染后再治理。

催化劑

【答案】（D2C0+2N0N2+2CO2

(2)AB

碌后知能檢測演練提

課下測自我評怙提“考能”

升區(qū)I

1.下列氣體能造成空氣中光化學(xué)煙霧污染的是（）

A.C02B.CO

氯氣

c.NO2D.

【答案】c

2.關(guān)于NO的下列敘述不正確的是（）

A.NO可以是某些含低價N元素物質(zhì)被氧化的產(chǎn)物

B.NO不是亞硝酸醉

C.NO可以是某些含高價N元素物質(zhì)被還原的產(chǎn)物

D.NO是紅棕色氣體

【解析】NO中N為+2價，故NO既有氧化性，又有還原性，可以為低價含N物質(zhì)失去

電子被氧化的產(chǎn)物，也可為高價含N物質(zhì)得到電子被還原的產(chǎn)物。N2O3為亞硝酸醉。D項不正

確，NO為無色。

【答案】D

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】各選項與主要污染物的對應(yīng)關(guān)系是：A一一二氧化硫、三氧化硫；B------氧

化氮、二氧化氮；C-----氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和燒；D------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間內(nèi)，將汽車尾氣轉(zhuǎn)化為燃料還

不現(xiàn)實，故選D。

【答案】D

4.（2013?淮北高二測試）在體積為rL的密閉容器中通入amolNO和8mol02o反應(yīng)

后容器內(nèi)氮原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為（）

aa

C---D---

a+2b2a+b

【解析】根據(jù)原子守恒得答案為：房看。

【答案】C

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?/p>

（）

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】C

6.大氣污染是環(huán)境污染的一個重要方面，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2N0+0Z=2N（）2,NO?就是二次污染物，由NO?

導(dǎo)致的污染就是NO的二次污染。下列物質(zhì)：①SO?,②NO,③NO?,④氯化氫，⑤COz,不易導(dǎo)

致二次污染的是（）

A.①②③④⑤B.①③⑤

C.④⑤D.（4）

【解析】SO?在空氣中能生成也S03,也能生成SO,,易導(dǎo)致二次污染；NO能生成NO2造

成二次污染；3N02+H20=2HN03+N0,其中HN03和NO導(dǎo)致的污染為NO?的二次污染；而HC1

不易造成二次污染（比較穩(wěn)定）；CO?不是污染物，也不會造成二次污染。

【答案】C

7.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（）

催化劑

A.4NH3+5024N0+61120

高溫

B.2N0+02=2N0Z

C.3N02+H20=2HN03+N0

D.NA+2Na0H=2NaN02+H20

【解析】A、B兩項反應(yīng)不屬于離子反應(yīng)；D項反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)。

【答案】C

8.已知氮的氧化物跟NaOH溶液發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：2N02+2Na0H=NaN03+NaN02+H。

N02+NO+2Na0H=2NaN02+H20,現(xiàn)有0moiNO?和〃molNO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amol?L_1,則需該NaOH溶液的體

積是（）

【解析】根據(jù)氣體全部被吸收，生成的鹽是NaNQ,和NaNO”可知鈉原子的物質(zhì)的量等

于氮原子的物質(zhì)的量，即"（NaOH）=〃（N（）2+N0）=（m+〃）mol,所以NaOH溶液的體積為""L?

a

【答案】D

9.（2013?南陽高二測試）將20mL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6NO2+8NH37^+12H20,已知參加反應(yīng)的二氧化氮比氨氣少2mL（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：①3：2②2：3

③3：7@3：4,正確的組合為（）

A.①③B.②③

C.②④D,①④

【解析】注意到給予的反應(yīng)為一可逆反應(yīng)。NOZ、NH,均不可能完全消耗。N0?比NH,少消

耗了2mL,具體關(guān)系應(yīng)該為NO?消耗6mL,NH3消耗8mL,兩種物質(zhì)共消耗了14mL,剩余6mL,

具體剩余的NO?、N上各有多少，依據(jù)起始的投入來決定。起始投入不確定時，具體剩余的NO?、

NH：；體積也不確定。反過來，不知道剩余的NO?、NH：,體積也就無法確定起始給予的NO?、NH：,各

多少體積。但是，用極端假設(shè)法可以確定起始給予的NO?、NH,的體積范圍。假若剩余的氣體全

部為NOz,則原NO?有(6+6)mL=12niL,NH3有8mL,原混合氣體中二氧化氮和氨氣的物質(zhì)的

量之比是3：2。假若剩余的氣體全部為NH”則原NHs有(8+6)mL=14mL,NO?有6mL,原混

合氣體中二氧化氮和氨氣的物質(zhì)的量之比是3：7,故原混合氣體中*“段丹

7〃NHs2

【答案】C

10.將mg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)量分數(shù)為()

A.77.8%B.50%

C.63.5%D.98%

【解析】根據(jù)4NH3+502=4N0+6H20,4N0+302+2H20=4HN()3得關(guān)系式：NH3+2O2=HNO；S

CO?

+H2O,故溶液相當于1mol水中溶解1molHNO3,故質(zhì)量分數(shù)為募一X100%=77.8%。

63g+18g

【答案】A

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NH-為還

原劑，可分別將尾氣中的N0和N0?還原成N?和IL0,寫出這兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式

【答案】(1)2N02+Na2C03=NaN02+NaN0；)+C02

NaN02+2HN03=NaN03+2N02t+H20

催化劑催化劑

(2)4NH3+6N05N2+6H20,8NH3+6N027N2+12II20

12.某化學(xué)小組的同學(xué)設(shè)計了如圖的實驗裝置。

NH3-

將氨氣與過量的氧氣通入硬質(zhì)玻璃管中，管中裝有CrQ催化劑，用酒精燈加熱。

⑴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)閉試管的兩個活塞，一段時間后，將試管浸入冰水中，試管內(nèi)氣

體顏色，原因是

催化劑

【答案】(l)4NH3+502=4NO+6H2O2N0+02=2N02(2)變淺存在2N0?N。

高溫

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200L的氨合成塔中，測得如下數(shù)據(jù):

時間(h)

濃度(mol?L-1)01234

Ci

N21.5001.4001.200Ci

H24.5004.2003.600C2C2

NH300.2000.600C3C3

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算0?2小時內(nèi)M的平均反應(yīng)速率為mol-C1-h-1,

若起始時與平衡時的壓強之比為a,則N?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):

4NH3+5024NO+6H2O小=1X1()53(900℃)

4NH3+3022Nz+6H2O友=1X10"(900℃)

溫度較低時以生成為主，溫度高于900℃時，NO產(chǎn)率下降的原因

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

吸收塔中需要補充空氣的原因

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(3)尾氣處理時小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑，此法運行費用低，吸收效果

好，不產(chǎn)生二次污染，吸收后尾氣中NO和NO?的去除率高達99.95猊其主要的反應(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(NHJJ反應(yīng)生成CO?和岫，請寫出有關(guān)反

應(yīng)化學(xué)方程式：

-1

【解析】⑴由反應(yīng)速率的計算表達式，可求出F(N2)=(1.5mol-L-1.2mol?「')/2

h=0.15mol,L,h'。設(shè)N?轉(zhuǎn)化xmol。

N2+3H22NH:i

起始1.54.50

平衡1.5—x4.5—3x2x

轉(zhuǎn)化x3x2x

i5-|-451

由同溫、同體積時，壓強之比等于物質(zhì)的量之比得：=a,解得*=3(1--)，

1.5+4.J5—,2%a

x,1、

N%=—X1OO%=2(1—)X100%o

21.5a

(2)從圖中不難讀出低溫生成N”高溫生成NO,但當高于900℃時，反應(yīng)逆向移動，故

NO的產(chǎn)率減小。再通入空氣，相當于增加反應(yīng)物，平衡正向移動，N1%的轉(zhuǎn)化率進一步提高，

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)鍵運用化合價和原子守恒來配平。

【答案】(1)0.152(l-l/a)X100%

(2)N2生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度轉(zhuǎn)化率下降進一步與NO反應(yīng)生成硝酸

(3)NO+NO2+H2O=2HNO2

C0(NH2)2+2HN02=C02t+2N2t+3H20

14.如果化肥廠用NIL制備NHN)3,已知由N%制NO的產(chǎn)率為96%,NO制硝酸的產(chǎn)率為92%,

HN。,跟NL反應(yīng)生成NH..N03,則制HNO：,所用去的煙的質(zhì)量占總消耗NL的質(zhì)量分數(shù)是多少？

Pt

【解析】由4NH3+50z^=4N0+6H2。

高溫

4N0+302+2H20=4HN03

N1I3+HNO3=NHINO3

可得：

NH3~HNO3~NH.INO3

解法一：設(shè)制備NH4NO3總質(zhì)量為80t,則制備HN03總質(zhì)量為63t,則與HNO3反應(yīng)的NH3

為17t,設(shè)制備HNO3所用去的NH3的質(zhì)量為x,根據(jù)關(guān)系式有xX96%X92%=17t,解得x=

19.25to

1QOC1

占總消耗氨量的質(zhì)量分數(shù)為I-X100%=53.1%。

iy。.Zo-ri(t

解法二：若設(shè)制備NH4NO31moL則與HNO：,反應(yīng)的NL應(yīng)為1mol,需制得1molHNOs?

設(shè)制1molHNO3用去NH：,的物質(zhì)的量為x,則有xX96%X92%=lmol,x=1.13mol,

rX100%=53.1%。這種運用物質(zhì)的量關(guān)系進行計算的方法顯得更為簡捷。

1.13+1mol

【答案】

:主題歸納提升主題1空氣資源氨的合成

53.1%.

如假網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建Zhishiwangluogoujian

方法一一深冷分離、變壓吸附分離、膜分離

一、空氣分離

原理

二、合成氨工業(yè)

合成氨錯誤!)

合成氨工業(yè)簡述

〃原料：空氣、燃料煤、天然氣、石油、水

「壓0g+C高溫

C0+Ii2

催化劑

反應(yīng)WIbOg+C0=CO2+H2

△

高溫、高壓

N+3H2NH

I22催化劑3

設(shè)備：氨合成塔

、過程：原料氣制備一凈化一壓縮一合成一分離

三、硝酸的制法

1.實驗室制法

硝酸鹽與濃HeSO,微熱

△

NaN03（固）+乂50,（濃）=岫1150,+%031

2.工業(yè)制法

氨的催化氧化法

(1)原理：

Pt

4NH3+502^=4N0+6H20△fKO

△

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0(循環(huán)操作)

⑵尾氣處理：用堿液吸收

NO+N02+2Na0H=2NaN02+H20

2N02+2Na0H=NaN03+NaN02+H20

或2N02+Na2C03=NaN02+NaN03+C02

I聾霸fe歸納理升Z22S令

由.一一.......一一一一氮的氧化物溶于水的計算問題

1.NOz或NOz與NO（非02）的混合氣體溶于水時可依據(jù)3N02+H20=2HN03+N0,利用氣體體

積變化差值進行計算。

2.NO/和0?的混合氣體溶于水時，由4N02+02+2H20=4HN03可知，當體積比

—4：1,恰好完全反應(yīng)

K（N02）：r（02）'>4：1,NO2過量，剩余氣體為NO

.<4：1,過量，剩余氣體為

3.NO和Oz同時通入水中時，其反應(yīng)是：

2N0+02=2N02

4N02+02+2H20=4HN03

總反應(yīng)式為4N0+302+2H20=4HN03

當體積比

.=4:3,恰好完全反應(yīng)

/（NO）：，（。2）<>4：3,剩余NO

.<4：3,剩余O2

，例將盛有25mL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15niL,則原混合氣體中一氧化氮與二氧化氮的體積比是（）

A.2：3B.3：2C.4：1D.1：4

【解析】應(yīng)用反應(yīng)前后氣體體積之差計算。

一氧化氮不溶于水，二氧化氮與水反應(yīng)：3NO2+H2O=2HNO3+NO,由反應(yīng)方程式可知3體

積的NO,被水充分吸收后生成1體積NO,體積減少2體積，現(xiàn)由25mL縮小至15mL,氣體體

積減少了10mL,故原NO、NO?混合氣體中NO?的體積為15mL,NO為25mL-15mL=10mL；

原混合氣體中NO和NO?的體積比為10：15=2：3o

【答案】A

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)物的實際反應(yīng)量與實際投入量之比（通常用百分數(shù)表示）叫做

該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即

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

①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率總是小于1?

②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。

③某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與該反應(yīng)物的損失率之和為1?

④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--種反應(yīng)物的總轉(zhuǎn)化率。

2.生成物的產(chǎn)率

（D定義：化學(xué)反應(yīng)中某生成物的實際生成量與理論生成量之比（通常用百分數(shù)表示）叫做

該生成物的產(chǎn)率，即

（2）生成物產(chǎn)率的特性

①生成物的產(chǎn)率總是小于lo

②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。

高溫

，例化學(xué)反應(yīng)4FeS2+H02=2Fe2（）3+8S02中，實際投入FeSz1.5t,實際

反應(yīng)1.2t,實際生成SO21.28t,理論上生成SO21.6t,貝ij：Fe&的轉(zhuǎn)化率為—

S0?的產(chǎn)率為。

12t128t

【解析】FeSz的轉(zhuǎn)化率=表「X100%=8(?,SO,的產(chǎn)率=七一■X100%=80虬

1.5tLot

【答案】80%80%

專題對原演練Zhuantiduidianyanlian

高溫、高壓

1.對于可逆反應(yīng)：N2（g）+3H2（g）2NL（g）（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），下列說法中正

催化劑

確的是（）

A.達到平衡后加入收，當重新達到平衡時，NL的濃度比原平衡的大，山的濃度比原平衡

也大

B.達到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)的速率，又提高了NH,的產(chǎn)率

C.達到平衡后，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到平衡的時間，是因為正反應(yīng)速率增大了，逆反應(yīng)速率減小了

【解析】達到平衡后，加入N?平衡向正反應(yīng)方向移動，NL的濃度增大了，而H?的濃度

會減小；達到平衡后，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，不利

于NH：,的生成：達到平衡后，縮小體積即增大壓強，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方

向移動，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)達到平衡的時間。

【答案】C

2.盛滿等體積NO和N0?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（）

A.1/2B.1/3C.2/3D.5/6

【答案】B

3.體積比為2：3的M和田的混合氣體，在一恒溫恒壓裝置中發(fā)生反應(yīng)。達到平衡時，

容器內(nèi)氣體的密度變?yōu)榉磻?yīng)開始時的5/4,則g的轉(zhuǎn)化率為（）

A.50%B.37.5%C.25%D.12.5%

【解析】設(shè)開始時N?、M分別為2mol、3mol,共有5mol。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5molX4/5=4mol,氣體減少1mol,即生成1molNIL,反應(yīng)了0.5molN2,

則N的轉(zhuǎn)化率為義100%=25%?

2°2：mo”l?

【答案】c

4.用3molNH,氧化制備HNOs時，若N3的轉(zhuǎn)化率為60%,（其他過程完全轉(zhuǎn)化）則制得HNO；S

的質(zhì)量為（）

A.63gB.113.4gC.126gD.189g

【解析】由關(guān)系式：NHs?NO?NO??HNO,可知

轉(zhuǎn)化生成的〃（HN03）=〃（NH3）X60%=3molX60%=1.8mol。

力（HNO：,）=63g,mol1X1.8mol=113.4g。

【答案】B

5.一定溫度下，某密閉容器里發(fā)生可逆反應(yīng)：C0（g）+H20（g）C&（g）+Hz（g）（正反應(yīng)

吸熱），當達到平衡時，測得各物質(zhì)均為〃mol。欲使H2的平衡濃度增大1倍，其他條件不變

時，下列措施可采用的是（）

A.升高溫度

B.再通入nmolCO和nmolH2O（g）

C.再通入2〃molCO2和2〃molH2

D.