高中化学主题空气资源氨的合成课题氨氧化法制硝酸教案选修

课题3氨氧化法制硝酸

教学助

敖呈目标分析明课标分条解读知“目标”

教区I

■课标要求

1.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展状况。

2.认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。

・课标解读

1.了解氨氧化法制硝酸的工艺流程。

2.明确氨催化氧化制硝酸的原理。

3.掌握在实验室中制备硝酸的方法和操作。

•教学地位

硝酸是化工生产中的重要原料，氨氧化法制硝酸的模拟实验流程及操作方法是高考的高

频考点，尤其是氮的循环对生活、生产的影响为高考的热点。

装号方案设计按方略流程细解用“教案”耆董，

・新课导入建议

1908年，德国化学家哈伯首先在实验室用氢气和氮气在600°C、200个大气压的条件下

合成了氨。后由布什提高了产率，完成了工业化设计，建立了年产1000吨氨的生产装置，1

000吨氨气利用氨氧化法可生产3000吨硝酸，利用这些硝酸可制造3500吨烈性TNT。这些

烈性TNT支持了德国发动了坚持四个多年头的第一次世界大战。你知道工业上是如何制备硝

酸的吗？

•教学流程设计

课前预习安排：看教材P-I6,填写［课前自主导学］,并完成［思考交流］。=步骤1：导

入新课，

本课时教学地位分析。=步骤2：建议对［思考交流］多提问，反馈学生预习效果。=步骤

3：师生互动完成探究1,可利用［问题导思］作为主线。

步骤7：通过［例2］讲解研析，对“探究2、尾气的净化处理”中注意的问题进行总结。仁

步骤6：师生互动完成“探究2”。仁步骤5：指导学生自主完成［变式训练1］和［当堂双基达

标］1〜4题。U步骤4：通过［例1］的讲解研析，对''探究1、硝酸的工业制法”中注意的问题

进行总结。

步骤8：指导学生自主完成［变式训练2］和［当堂双基达标］中的第5题。=步骤9：引导

学生自主总结本课时知识框架，然后对照［课堂小结］。安排学生课下完成［课后知能检测］。

课标解读重点难点

1.理解氨氧化法制硝酸的反应原理，并能

利用反应原理说明如何制得一氧化氮和选1.氨氧化法制硝酸的反应方程式。（重点）

择吸收二氧化氮的条件。2.硝酸生产过程中NO的获得和NO?的吸

2.了解氨氧化法制硝酸过程中的尾气对环收。（重难点）

境的危害及其处理方法，树立环保意识。3.氨氧化法制硝酸模拟实验流程及操作方

3.进一步认识催化剂在化工生产中的重要法。（难点）

作用，体会实验室研究与工业生产的关系。

口主学

作的自主导学理教材自查自测画”基础

习区*

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

。2。2H2O

1.制备流程：NH3——>N0——>NOg——-HNO3o

2.反应原理：

催化剂

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

高温

II思考交流II

1.氨氧化法制硝酸过程中，发生氧化反应的含氮物质有哪些？

【提示】NIL.NO、NO?中氮元素化合价升高，均发生氧化反应。

.........................氨氧化法制硝酸的模拟实验

A.氨水(浓氨水：水=1.5：1)B.催化剂(CnCh)

C.干燥剂(无水氯化钙)D.氧化瓶

E.吸收瓶(水、石蕊溶液)F.NaOH溶液

氨氧化法制硝酸的实验装置示意图

1.操作：先加热硬质试管中的催化剂,再把空气缓缓地、均匀地鼓入氨水中,待催化剂

开始红热时,撤走酒精灯。

2.思考

(D氧化瓶D中的现象：瓶内变成红棕色。

(2)写出E中发生的化学反应方程式：

3N02+H20=2HN03+N0O

(3)F的作用是吸收未反应的NO、NO?气体。

l|Q思考交流|l

2.试通过模拟实验分析氨氧化反应的热效应。

【提示】待催化剂红热时，撤走酒精灯，利用反应释放的热量维持反应的继续进行,

说明氨氧化反应为放热反应。

..........._硝酸的工业制取

1.如何获得一氧化氮

(1)氨气与02反应可生成多种不同的产物，如她、20、反，若不控制反应条件，只会生成

氮气。

(2)科学家通过研究，找到了选择N0并加快反应速率的催化剂，主要包括笆系催化剂和

韭笆系催化剂两类。

2.选择吸收二氧化氮的条件

⑴吸收出的反应为：3N02+H202HN0-N0。

(2)吸收NO,反应的特点：①可逆反应；②放热反应；③气体总体积缱小的反应。

(3)吸收NO?的方法：欲使原料利用充分，得到的硝酸的浓度增大，可采取加压、降温的

方法，现代硝酸生产改用全压法和综合法,成品酸中HNOs的质量分数可达60%〜70%,提高了

NO2的吸收率。

3.常压法生产硝酸尾气的处理

(1)碱液吸收法：2N0,+Na2CO3=NaNO3+NaN02+C02.>

(2)催化还原法：如用上、CH,等在催化剂作用下与氮的氧化物反应。

||Q思考交流||

3.温度和压强时气体的溶解性产生哪些影响？

【提示】温度越高，气体的溶解性越差，反之越强；压强越大，气体的溶解性越强，反

之越差。

褓堂互动探究合作探

破疑难师生互动投.“知能

究区♦

1^1___________a硝酸的工业制法

【问题导思】

①工业制硝酸的原料是什么？

【提示】氨气和空气。

②如何获得一氧化氮？

Pt

【提示】4N1L+502=4N0+6II20«

局温

③吸收N0?的方法是什么？

【提示】全压法和综合法。

1.工业制硝酸的原料：NH：,和空气。

。2。2H2O

2.反应流程：NH?——-N0——>N02——>HN03O

3.反应设备：氧化炉、吸收塔、蒸储塔。

4.工艺流程

（脱水剂）

5.相关反应

催化剂

4NH3+502-4N0+6H20

高温

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0

温馨提醒

1.Mg（N03）2具有脱水作用，可用于提高HNOs的质量分数。

2.在工业制HN。,过程中，注意勒•夏特列原理的应用。

，例1把烧红了的伯丝插入盛有浓氨水的锥形瓶中，可观察到下列现象：①液

面上的伯丝保持红热；②瓶内有红棕色气体产生；③有时瓶口有白烟出现。请用必要的文字

和有关化学反应方程式解释上述现象。

【解析】氨与氧气在有催化剂存在时可以发生氧化还原反应，反应方程式为4NL+

催化剂

5024N0+6H20,反应是放热的，因此可观察到烧红的伯丝保持红热状态•生成的N0容

高温

易与6继续反应生成红棕色的N0?气体：2N0+02=2N0“NO?气体遇水蒸气则发生反应3N0?+

H2O=2HNO:<+NO,生成的HNO3是挥发性酸，可与氨水挥发出的NH：，化合产生白烟NH4NO3,反应

方程式为NH3+HN03=NH.1N03O

【答案】氨水易挥发，瓶内充满NH,和&的混合气体，当红热的伯丝插入时，由于发生

催化剂

下列反应：4NH；）+502=4N0+6H.0而放出大量的热，致使钿丝保持红热。生成的N0可继

高温

续和反应生成红棕色的N0”反应方程式为2N0+02=2N02,而NOz能与水蒸气反应：3N02

+H20=2HN03+N0,生成的挥发性酸HNO,遇NH：,则产生白烟NH,NOs,化学反应方程式为NH；S+

IIN03=NH4N03O

「I易错警钟I

NHa遇HN。,产生白烟（固体颗粒），易误写为白雾（液体小液滴）。

♦变式训练

1.工业上用氨的催化氧化法制HNO*时，先制得50%左右的硝酸，然后再制成98%的浓HNO：（,

一般采用的方法是

（）

A.加CaCk后再蒸储浓缩

B.加生石灰吸去水分后再过滤

C.加硝酸镁后再蒸僧浓缩

D.加入浓H2s。4后再分液

【解析】以硝酸镁做脱水剂，将浓硝酸镁溶液与稀硝酸按一定比例混合进行蒸储。由

于硝酸镁具有脱水作用，因此可蒸出HN0：,含量较高的硝酸蒸气。将硝酸蒸气再进行精微，即

可得到HNO,的质量分数为98%以上的硝酸蒸气，冷凝后即得浓硝酸。

【答案】C

—........................_尾气的净化和处理

【问题导思】

①硝酸工业中尾气的有害成分是什么？

【提不】NO、NO2等含氮氧化物。

②处理硝酸工业尾气常用什么方法？

【提示】碱液吸收法和催化还原法。

③处理硝酸工业尾气常用的原料是什么？

【提示】纯碱溶液或甲烷、氢气等。

1.碱液吸收法

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

利用碳酸钠溶液吸收氮的氧化物比较经济，但处理后的尾气中氮的氧化物的含量仍难以

达到排放标准，人们又采用催化还原法净化尾气。

2.催化还原法

H2+N02=N0+H20

2H2+2N0=N2+2H20

CHt+4N02=4N0+CO?+2比0

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

在催化剂存在的条件下，利用各种燃料气中的甲烷、氢气等将氮的氧化物还原为氮气和

水，使尾气中氮的氧化物的含量降低，达到甚至低于排放标准。

卜例在硝酸生产过程所排放出来的废气中含有NO和NOz,它们污染环境，现

用氨催化还原法将它们转化为无毒气体（填名称）___________直接排入空气中，写出有关反

应的化学方程式o

假设NO和NO2的物质的量之比恰好为1：1,则两者的混合物相当于一种酸酢，写出用烧

碱溶液吸收这种酸酎的化学方程式»

【解析】硝酸的酸酎是NzOs,和NaOH反应生成NaNOs,亚硝酸的酸酎是NQ,和NaOH

反应生成NaNOz。

催化剂

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

△

2NaOH=2NaNO2+H2O

》变式训练

2.汽车尾气中的烧类、CO、NO,和SO?是城市空气的重要污染源，治理方法之一是在汽车

排气管上加装“催化转化器”，它使CO和NO、反应可生成参与大气循环的无毒气体，并使燃

类充分燃烧及SO?转化，下列说法错误的是

催化剂

A.CO和NO,反应的化学方程式为：2K0+2N0,2AC02+N2

B.此方法的缺点是由于SO3增多，会提高空气的酸度

C.多植树造林，增大绿化面积，可有效控制城市空气的各种污染源

D.汽车改用天然气、液化气燃料或开发新能源，都会减少对空气的污染

【解析】由CO、NO,反应生成参与大气循环的无毒气体及原子守恒得出，A正确；由SO?

的转化（在空气中）知道应生成SO：；,SQ、结合空气中的水蒸气生成硫酸酸雾，提高了空气的酸度，

B正确；植树造林能净化空气但不能控制污染源，C错误；天然气、液化气是洁净燃料，D正

确。

【答案】C

【教师备课资源】

玻尔巧藏诺贝尔金质奖章

第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。他将诺贝尔金质奖章溶解在

一种溶液里，装于玻璃瓶中。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼

皮底下，他们却一无所知。那么，玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解的呢？他用的溶液叫王

水，是浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的混合溶液。王水的氧化能力比硝酸强，不溶

于硝酸的金，却可以溶解在王水中。

卜伤！I氮是蛋白质的基本组成元素之一，所以生物体均含氮元素，氮循环涉及

生物圈的全部领域，以下关于氮被生物体吸收的途径叙述正确的是（）

①氮在大气中含量高达78%,可被生物体直接利用

②通过雷雨放电等一系列反应可将空气中游离态的氮转化为硝酸盐，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气转变为硝酸盐，而被植物吸收

④动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白

⑤动物死亡后，其遗骸中的蛋白质被微生物分解成NH：、NO；、NH”又回到土壤和水体中,

被植物再次吸收

A.①⑤B.④⑤

C.②④⑤D.②④

【答案】C

1.工业制HN03的3个反应:

催化剂

4NH3+5O2=4N0+6H20

高温

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0

2.处理硝酸工业尾气的2种方法：

（1）碱液吸收法；（2）催化还原法。

劣李双基达标随堂练生生互动达“双标”多愕f

1.下列过程：①豆科植物根瘤菌将N2转化为氮肥；②雷雨时雨水中存在一定量硝酸；③

工业上将N?合成氨；④用氨氧化法制硝酸，其中属于固氮的是（）

A.①②③B.②③④

C.①③④D.©©③④

【解析】将游离态的氮转变成含氮化合物的过程叫固氮。

【答案】A

2.硝酸工业中，不涉及的反应是（）

催化剂

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

高温

B.3N02+H20=2HN03+N0

C.NH3+HNO3=NH4NO3

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

【解析】工业制硝酸过程中，涉及A、B两项反应；尾气处理过程中涉及D项反应。

【答案】C

3.下列有关氨氧化法制硝酸的说法不正确的是（）

A.氨氧化法制硝酸关键的一步是寻找催化剂使NH3转化为NO的产率增大

2

B.由3NO2+H2O2HN&+N0可知整个生产过程中，从理论上说消耗1molNbh仅生成§mol

HNO：5

C.全压法吸收NO,比常压吸收NO?得到的HNOs溶液的浓度大

D.工业上用Mg（NOa）2做脱水剂由60%〜70%的HNOa溶液获得95%〜100%的浓HNO：1

【解析】由于N%与02反应生成NO、用、NQ的速率均很大，工业上就采用催化剂，利

用它的选择性，增大Nth生成NO的速率，来提高N0的产率。分析整个过程，从理论上说，由

于充入了过量的6,使得反应循环进行，1molNH3能生成1molHNO3.常压吸收NOz得HNO3

的质量分数低于50%的稀HN03）全压吸收N0?后，HNO：,的质量分数可达60%〜70机

【答案】B

4.（双选）在氢氧化法制硝酸中，二氧化氮的吸收反应如下：3N02+H202HNG+NO（正

反应为放热反应）为了提高硝酸的产率，应该采取的措施是（）

A.降低温度B.升高温度

C.减小压强D.增大压强

【解析】该平衡为正反应气体体积缩小的放热反应，故增大压强、降低温度可使平衡

向右移动，提高硝酸的产率。

【答案】AD

5.汽车尾气主要含有CO,、CO、$。2、NO及汽油、柴油等物质，这种尾气越来越成为城市

空气污染的主要来源，必须予以治理。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转

化器”（用伯、把合金做催化剂）。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循

环的无毒气体，并促使汽油、柴油等物质充分燃烧及SO?的转化。

（D写出CO与NO反应的化学方程式：。

（2）控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有

A.开发氢能源B.使用电动车

C.限制车辆行驶D.戴上呼吸面具

【解析】（1）题干中的信息，生成“参与大气生态环境循环的无毒气体”，即CO,和附：

催化剂

2C0+2N0N2+2C02O

（2）控制或减少汽车尾气污染，不是污染后再治理。

催化剂

【答案】（D2C0+2N0N2+2CO2

(2)AB

碌后知能检测演练提

课下测自我评怙提“考能”

升区I

1.下列气体能造成空气中光化学烟雾污染的是（）

A.C02B.CO

氯气

c.NO2D.

【答案】c

2.关于NO的下列叙述不正确的是（）

A.NO可以是某些含低价N元素物质被氧化的产物

B.NO不是亚硝酸醉

C.NO可以是某些含高价N元素物质被还原的产物

D.NO是红棕色气体

【解析】NO中N为+2价，故NO既有氧化性，又有还原性，可以为低价含N物质失去

电子被氧化的产物，也可为高价含N物质得到电子被还原的产物。N2O3为亚硝酸醉。D项不正

确，NO为无色。

【答案】D

3.化工生产中的废气和汽车尾气的排放是造成大气污染的主要原因。下列气体经过处理

后可用做燃料的是（）

A.硫酸工业尾气B.硝酸工业尾气

C.汽车尾气D.高炉煤气

【解析】各选项与主要污染物的对应关系是：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、二氧化氮和烧；D------氧化碳、

二氧化碳。由于汽车尾气很分散，而目前甚至于今后一段时间内，将汽车尾气转化为燃料还

不现实，故选D。

【答案】D

4.（2013•淮北高二测试）在体积为rL的密闭容器中通入amolNO和8mol02o反应

后容器内氮原子数和氧原子数之比为（）

aa

C---D---

a+2b2a+b

【解析】根据原子守恒得答案为：房看。

【答案】C

5.用铜锌合金制成的假金元宝骗人的事件屡有发生，下列不易区别其真伪的方法是

（）

A.测定密度B.放入硝酸中

C.观察外观D.放入盐酸中

【解析】Au很不活泼，不溶于单一的酸溶液，Zn、Cu相对Au而言较活泼。从外观颜

色上看假金元宝与真的相同，不易分辨，但从其成分而言，假的是铜锌合金，真的是纯度很

高的金，Zn能溶于盐酸，Zn、Cu均能溶于硝酸，均有气泡产生，而Au则不与盐酸或硝酸反

应；从密度而言，金的密度大于铜、锌的密度。

【答案】C

6.大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染物分一次污染物和二次污染

物。二次污染物是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与环

境中的其他物质发生反应，生成新的污染物。如2N0+0Z=2N（）2,NO?就是二次污染物，由NO?

导致的污染就是NO的二次污染。下列物质：①SO?,②NO,③NO?,④氯化氢，⑤COz,不易导

致二次污染的是（）

A.①②③④⑤B.①③⑤

C.④⑤D.（4）

【解析】SO?在空气中能生成也S03,也能生成SO,,易导致二次污染；NO能生成NO2造

成二次污染；3N02+H20=2HN03+N0,其中HN03和NO导致的污染为NO?的二次污染；而HC1

不易造成二次污染（比较稳定）；CO?不是污染物，也不会造成二次污染。

【答案】C

7.下列反应既属于离子反应，又属于氧化还原反应的是（）

催化剂

A.4NH3+5024N0+61120

高温

B.2N0+02=2N0Z

C.3N02+H20=2HN03+N0

D.NA+2Na0H=2NaN02+H20

【解析】A、B两项反应不属于离子反应；D项反应不属于氧化还原反应。

【答案】C

8.已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下：2N02+2Na0H=NaN03+NaN02+H。

N02+NO+2Na0H=2NaN02+H20,现有0moiNO?和〃molNO组成的混合气体，需用NaOH溶液

使其完全吸收至无气体剩余。已知NaOH物质的量浓度为amol•L_1,则需该NaOH溶液的体

积是（）

【解析】根据气体全部被吸收，生成的盐是NaNQ,和NaNO”可知钠原子的物质的量等

于氮原子的物质的量，即"（NaOH）=〃（N（）2+N0）=（m+〃）mol,所以NaOH溶液的体积为""L«

a

【答案】D

9.（2013•南阳高二测试）将20mL二氧化氮和氨气的混合气体，在一定条件下充分反应,

化学方程式是6NO2+8NH37^+12H20,已知参加反应的二氧化氮比氨气少2mL（气体体积

均在相同状况下测定），则原混合气体中二氧化氮和氨气的物质的量之比是：①3：2②2：3

③3：7@3：4,正确的组合为（）

A.①③B.②③

C.②④D,①④

【解析】注意到给予的反应为一可逆反应。NOZ、NH,均不可能完全消耗。N0?比NH,少消

耗了2mL,具体关系应该为NO?消耗6mL,NH3消耗8mL,两种物质共消耗了14mL,剩余6mL,

具体剩余的NO?、N上各有多少，依据起始的投入来决定。起始投入不确定时，具体剩余的NO?、

NH：；体积也不确定。反过来，不知道剩余的NO?、NH：,体积也就无法确定起始给予的NO?、NH：,各

多少体积。但是，用极端假设法可以确定起始给予的NO?、NH,的体积范围。假若剩余的气体全

部为NOz,则原NO?有(6+6)mL=12niL,NH3有8mL,原混合气体中二氧化氮和氨气的物质的

量之比是3：2。假若剩余的气体全部为NH”则原NHs有(8+6)mL=14mL,NO?有6mL,原混

合气体中二氧化氮和氨气的物质的量之比是3：7,故原混合气体中*“段丹

7〃NHs2

【答案】C

10.将mg氨通过氨氧化法完全制成硝酸，且将硝酸全部溶解在反应中生成的水里制成

浓硝酸，其质量分数为()

A.77.8%B.50%

C.63.5%D.98%

【解析】根据4NH3+502=4N0+6H20,4N0+302+2H20=4HN()3得关系式：NH3+2O2=HNO；S

CO«

+H2O,故溶液相当于1mol水中溶解1molHNO3,故质量分数为募一X100%=77.8%。

63g+18g

【答案】A

11.硝酸工业尾气的净化方法有多种。

(1)碱液吸收是一种常用的方法。工业上常用纯碱溶液来吸收尾气中的氮的氧化物，反应

的化学方程式为。如果希望吸收产物全部为硝酸钠，可用硝酸处理所

得的吸收液，试写出反应的化学方程式

(2)催化还原法是用还原剂在有催化剂存在的条件下来还原氮的氧化物。如果以NH-为还

原剂，可分别将尾气中的N0和N0?还原成N?和IL0,写出这两个反应的化学方程式

【答案】(1)2N02+Na2C03=NaN02+NaN0；)+C02

NaN02+2HN03=NaN03+2N02t+H20

催化剂催化剂

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

12.某化学小组的同学设计了如图的实验装置。

NH3-

将氨气与过量的氧气通入硬质玻璃管中，管中装有CrQ催化剂，用酒精灯加热。

⑴氨气催化氧化的化学方程式是

.；试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是

(2)停止反应后，立即关闭试管的两个活塞，一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气

体颜色，原因是

催化剂

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

高温

的平衡，降温平衡右移

13.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

(1)某温度下体积为200L的氨合成塔中，测得如下数据:

时间(h)

浓度(mol•L-1)01234

Ci

N21.5001.4001.200Ci

H24.5004.2003.600C2C2

NH300.2000.600C3C3

根据表中数据计算0〜2小时内M的平均反应速率为mol-C1-h-1,

若起始时与平衡时的压强之比为a,则N?的转化率为(用含a的代数式表示)。

(2)氨气和氧气从145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图):

4NH3+5024NO+6H2O小=1X1()53(900℃)

4NH3+3022Nz+6H2O友=1X10"(900℃)

温度较低时以生成为主，温度高于900℃时，NO产率下降的原因

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

吸收塔中需要补充空气的原因

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(3)尾气处理时小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果

好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO和NO?的去除率高达99.95猊其主要的反应为氮氧化

物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素［CO(NHJJ反应生成CO?和岫，请写出有关反

应化学方程式：

-1

【解析】⑴由反应速率的计算表达式，可求出F(N2)=(1.5mol-L-1.2mol•「')/2

h=0.15mol,L,h'。设N?转化xmol。

N2+3H22NH:i

起始1.54.50

平衡1.5—x4.5—3x2x

转化x3x2x

i5-|-451

由同温、同体积时，压强之比等于物质的量之比得：=a,解得*=3(1--)，

1.5+4.J5—,2%a

x,1、

N%=—X1OO%=2(1—)X100%o

21.5a

(2)从图中不难读出低温生成N”高温生成NO,但当高于900℃时，反应逆向移动，故

NO的产率减小。再通入空气，相当于增加反应物，平衡正向移动，N1%的转化率进一步提高，

使硝酸产量增加。

(3)根据题中信息，可写出反应物和产物，关键运用化合价和原子守恒来配平。

【答案】(1)0.152(l-l/a)X100%

(2)N2生成NO的反应为放热反应，升高温度转化率下降进一步与NO反应生成硝酸

(3)NO+NO2+H2O=2HNO2

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

14.如果化肥厂用NIL制备NHN)3,已知由N%制NO的产率为96%,NO制硝酸的产率为92%,

HN。,跟NL反应生成NH..N03,则制HNO：,所用去的烟的质量占总消耗NL的质量分数是多少？

Pt

【解析】由4NH3+50z^=4N0+6H2。

高温

4N0+302+2H20=4HN03

N1I3+HNO3=NHINO3

可得：

NH3~HNO3~NH.INO3

解法一：设制备NH4NO3总质量为80t,则制备HN03总质量为63t,则与HNO3反应的NH3

为17t,设制备HNO3所用去的NH3的质量为x,根据关系式有xX96%X92%=17t,解得x=

19.25to

1QOC1

占总消耗氨量的质量分数为I-X100%=53.1%。

iy。.Zo-ri(t

解法二：若设制备NH4NO31moL则与HNO：,反应的NL应为1mol,需制得1molHNOs«

设制1molHNO3用去NH：,的物质的量为x,则有xX96%X92%=lmol,x=1.13mol,

rX100%=53.1%。这种运用物质的量关系进行计算的方法显得更为简捷。

1.13+1mol

【答案】

:主题归纳提升主题1空气资源氨的合成

53.1%.

如假网络构建Zhishiwangluogoujian

方法一一深冷分离、变压吸附分离、膜分离

一、空气分离

原理

二、合成氨工业

合成氨错误!)

合成氨工业简述

〃原料：空气、燃料煤、天然气、石油、水

「压0g+C高温

C0+Ii2

催化剂

反应WIbOg+C0=CO2+H2

△

高温、高压

N+3H2NH

I22催化剂3

设备：氨合成塔

、过程：原料气制备一净化一压缩一合成一分离

三、硝酸的制法

1.实验室制法

硝酸盐与浓HeSO,微热

△

NaN03（固）+乂50,（浓）=岫1150,+%031

2.工业制法

氨的催化氧化法

(1)原理：

Pt

4NH3+502^=4N0+6H20△fKO

△

2N0+02=2N02

3N02+H20=2HN03+N0(循环操作)

⑵尾气处理：用碱液吸收

NO+N02+2Na0H=2NaN02+H20

2N02+2Na0H=NaN03+NaN02+H20

或2N02+Na2C03=NaN02+NaN03+C02

I聋霸fe归纳理升Z22S令

由.一一.......一一一一氮的氧化物溶于水的计算问题

1.NOz或NOz与NO（非02）的混合气体溶于水时可依据3N02+H20=2HN03+N0,利用气体体

积变化差值进行计算。

2.NO/和0?的混合气体溶于水时，由4N02+02+2H20=4HN03可知，当体积比

—4：1,恰好完全反应

K（N02）：r（02）'>4：1,NO2过量，剩余气体为NO

.<4：1,过量，剩余气体为

3.NO和Oz同时通入水中时，其反应是：

2N0+02=2N02

4N02+02+2H20=4HN03

总反应式为4N0+302+2H20=4HN03

当体积比

.=4:3,恰好完全反应

/（NO）：，（。2）<>4：3,剩余NO

.<4：3,剩余O2

，例将盛有25mL一氧化氮、二氧化氮混合气体的量筒，倒立于水槽中，反

应后气体体积缩小为15niL,则原混合气体中一氧化氮与二氧化氮的体积比是（）

A.2：3B.3：2C.4：1D.1：4

【解析】应用反应前后气体体积之差计算。

一氧化氮不溶于水，二氧化氮与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO,由反应方程式可知3体

积的NO,被水充分吸收后生成1体积NO,体积减少2体积，现由25mL缩小至15mL,气体体

积减少了10mL,故原NO、NO?混合气体中NO?的体积为15mL,NO为25mL-15mL=10mL；

原混合气体中NO和NO?的体积比为10：15=2：3o

【答案】A

化学反应中物质的两率及其应用

1.反应物的转化率

（1）定义：化学反应中某反应物的实际反应量与实际投入量之比（通常用百分数表示）叫做

该反应物的转化率，即

反应物的转化率又叫做反应物的利用率。

（2）反应物转化率的特性

①反应物的转化率总是小于1»

②某种反应物的转化率等于该物质中某种元素的转化率。

③某反应物的转化率与该反应物的损失率之和为1»

④在相关联的多步反应中，在各分步反应中保持元素质量守恒关系的几种反应物，其转

化率的乘积等于某--种反应物的总转化率。

2.生成物的产率

（D定义：化学反应中某生成物的实际生成量与理论生成量之比（通常用百分数表示）叫做

该生成物的产率，即

（2）生成物产率的特性

①生成物的产率总是小于lo

②生成物的产率跟与该生成物保持元素质量守恒的反应物的转化率相等。

高温

，例化学反应4FeS2+H02=2Fe2（）3+8S02中，实际投入FeSz1.5t,实际

反应1.2t,实际生成SO21.28t,理论上生成SO21.6t,贝ij：Fe&的转化率为—

S0?的产率为。

12t128t

【解析】FeSz的转化率=表「X100%=8(»,SO,的产率=七一■X100%=80虬

1.5tLot

【答案】80%80%

专题对原演练Zhuantiduidianyanlian

高温、高压

1.对于可逆反应：N2（g）+3H2（g）2NL（g）（正反应为放热反应），下列说法中正

催化剂

确的是（）

A.达到平衡后加入收，当重新达到平衡时，NL的浓度比原平衡的大，山的浓度比原平衡

也大

B.达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH,的产率

C.达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的

转化率

D.加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大了，逆反应速率减小了

【解析】达到平衡后，加入N?平衡向正反应方向移动，NL的浓度增大了，而H?的浓度

会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利

于NH：,的生成：达到平衡后，缩小体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方

向移动，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反

应达到平衡的时间。

【答案】C

2.盛满等体积NO和N0?的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应完毕后液面上升的高度

是试管的（）

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

【答案】B

3.体积比为2：3的M和田的混合气体，在一恒温恒压装置中发生反应。达到平衡时，

容器内气体的密度变为反应开始时的5/4,则g的转化率为（）

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

【解析】设开始时N?、M分别为2mol、3mol,共有5mol。由于气体总质量守恒，所

以恒温恒压条件下，气体密度与体积成反比，即气体密度与气体总物质的量成反比，平衡混

合气体共有5molX4/5=4mol,气体减少1mol,即生成1molNIL,反应了0.5molN2,

则N的转化率为义100%=25%«

2°2：mo”l?

【答案】c

4.用3molNH,氧化制备HNOs时，若N3的转化率为60%,（其他过程完全转化）则制得HNO；S

的质量为（）

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

【解析】由关系式：NHs〜NO〜NO?〜HNO,可知

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

力（HNO：,）=63g,mol1X1.8mol=113.4g。

【答案】B

5.一定温度下，某密闭容器里发生可逆反应：C0（g）+H20（g）C&（g）+Hz（g）（正反应

吸热），当达到平衡时，测得各物质均为〃mol。欲使H2的平衡浓度增大1倍，其他条件不变

时，下列措施可采用的是（）

A.升高温度

B.再通入nmolCO和nmolH2O（g）

C.再通入2〃molCO2和2〃molH2

D.