1、目的導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引1.認(rèn)識氨氧化法制認(rèn)識氨氧化法制HNO3的反響原理和特點。的反響原理和特點。2.了解化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡在了解化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡在HNO3制備的最正確條件、制備的最正確條件、選擇主要設(shè)備和消費流程中的運用。選擇主要設(shè)備和消費流程中的運用。3.了解排放物治理達(dá)標(biāo)了解排放物治理達(dá)標(biāo),維護生態(tài)環(huán)境的意義。維護生態(tài)環(huán)境的意義。目的導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引1.實驗室察看氨氧化法制實驗室察看氨氧化法制HNO3的模擬實驗中的模擬實驗中,用到的催化劑是用到的催化劑是Cr2O3,工業(yè)上氨氧化法制工業(yè)上氨氧化法制HNO3運用的選擇性良好的催化劑鉑系運用的選擇性良好的催化劑鉑系催化劑催化劑,催化活性更好催

2、化活性更好,是目前硝酸消費主要采用的催化劑。是目前硝酸消費主要采用的催化劑。2.實驗室可用實驗室可用NO2和和H2O反響制取硝酸反響制取硝酸,同時還生成同時還生成NO,反響的反響的化學(xué)方程式是化學(xué)方程式是3NO2+H2O 2HNO3+NO,該反響只能在微熱條該反響只能在微熱條件下進展件下進展,溫度過高會使生成的硝酸揮發(fā)。溫度過高會使生成的硝酸揮發(fā)。3.氨氧化法制硝酸可分兩個消費階段氨氧化法制硝酸可分兩個消費階段,在第一階段發(fā)生反響的化在第一階段發(fā)生反響的化學(xué)方程式是學(xué)方程式是4NH3+5O2 4NO+6H2O,在第二階段發(fā)生反在第二階段發(fā)生反響的化學(xué)方程式是響的化學(xué)方程式是2NO+O2 2NO

3、2、3NO2+H2O 2HNO3+NO,這種方法制得的硝酸只是稀硝酸。要把它制成濃硝這種方法制得的硝酸只是稀硝酸。要把它制成濃硝酸可參與酸可參與Mg(NO3)2再進展蒸餾濃縮再進展蒸餾濃縮,就可以得到就可以得到98%的濃硝酸。的濃硝酸。常用濃硝酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約是常用濃硝酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約是63%。目的導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引4.凈化尾氣。凈化尾氣。堿液吸收氮氧化物堿液吸收氮氧化物:用用NaOH溶液吸收氮的氧化物溶液吸收氮的氧化物,除了能吸收氮除了能吸收氮的氧化物外的氧化物外,還可以得到硝酸鹽和亞硝酸鹽。還可以得到硝酸鹽和亞硝酸鹽。感悟思索感悟思索1.NO2與水反響中有與水反響中有NO生成生成,因

4、此吸收設(shè)備中應(yīng)不斷補充因此吸收設(shè)備中應(yīng)不斷補充O2,為為什么什么?提示：提示：O2與與NO反響又生成反響又生成NO2,提高提高NO2的吸收效率。的吸收效率。2.氨氧化爐中采用了哪些工業(yè)消費原理氨氧化爐中采用了哪些工業(yè)消費原理?提示：增大反響物接觸面積。提示：增大反響物接觸面積。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測要點一氮氧化物的制備及HNO3的生成問題導(dǎo)思硝酸的工業(yè)制法有幾種?提示：硝石法、電弧法、氨催化氧化法等。氨的催化氧化法采用的催化劑是什么?提示：鉑系催化劑。綜合法中的常壓和加壓分別針對什么化學(xué)反響過程?提示：氨的氧化常壓下進展,NO的氧化和NO2的吸收在加壓下進展。要點一要點二典例導(dǎo)航

5、即時演練即時檢測1.硝酸工業(yè)制法的開展。硝酸工業(yè)制法的開展。硝酸的工業(yè)制法有三種硝酸的工業(yè)制法有三種:第一種是早在第一種是早在17世紀(jì)就運用的硝石法。它是利用鈉硝石跟濃硫世紀(jì)就運用的硝石法。它是利用鈉硝石跟濃硫酸共熱而得硝酸。酸共熱而得硝酸。由于硝酸較易揮發(fā)由于硝酸較易揮發(fā),所以所以,反響產(chǎn)生的是硝酸蒸氣反響產(chǎn)生的是硝酸蒸氣,經(jīng)冷凝后即為經(jīng)冷凝后即為液體。反響生成的酸式硫酸鹽液體。反響生成的酸式硫酸鹽,在高溫條件下可進一步與鈉硝石反在高溫條件下可進一步與鈉硝石反響響,生成硫酸正鹽和硝酸。但硝酸在高溫時會分解生成硫酸正鹽和硝酸。但硝酸在高溫時會分解,所以硝石法普所以硝石法普通控制在第一步反響。此

6、法產(chǎn)量低通控制在第一步反響。此法產(chǎn)量低,耗費硫酸多耗費硫酸多,又遭到硝石產(chǎn)量又遭到硝石產(chǎn)量的限制的限制,已逐漸被淘汰。已逐漸被淘汰。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測第二種是電弧法。它是利用電弧使空氣中的氮氣和氧氣直接化合生成NO。這是可逆反響,而且這兩種單質(zhì)相互化合時是吸熱的,因此高溫對于NO的生成有利。不過,即使在3 000 ,平衡混合物中也僅含有5%的一氧化氮。工業(yè)上用強大的電源產(chǎn)生的電弧做加熱器,溫度可達(dá)4 000 左右。當(dāng)空氣流迅速經(jīng)過電弧時,空氣遭到強熱,于是就生成了少量的一氧化氮。立刻將混合氣體冷卻到1 200 以下,以后再進一步冷卻。混合氣體中的NO與O2化合生成NO2,最后

7、用水吸收而成硝酸。由于電弧法耗費大量的電能,同時NO的產(chǎn)率低,當(dāng)氨氧化法問世后,它也逐漸被淘汰了。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測第三種是氨的催化氧化法。按消費流程和操作條件不同,可分為常壓法、加壓法和綜合法。這種方法本錢低,產(chǎn)率高,耗費電能少。常壓法是在常壓下進展的,加壓法是在加壓(600 kPa900 kPa)下進展的,綜合法是既有常壓過程又有加壓過程,即氨的氧化在常壓下進展,一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收在加壓(600 kPa900 kPa)下進展。常壓法消費的硝酸中HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小,普通為47%50%。它的消費設(shè)備所需的不銹鋼數(shù)量較多,但操作方便,鉑催化劑損失小,耗費電能較小

8、。加壓法消費的硝酸中HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大,普通為58%60%,可以節(jié)省吸收塔數(shù)目,因此所需不銹鋼數(shù)量較少,但操作復(fù)雜,耗費電能較大,鉑催化劑損失也較大。綜合法那么兼有二者的優(yōu)點。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測2.氨氧化法制硝酸。氨氧化法制硝酸。(1)氨氧化生成一氧化氮。氨氧化生成一氧化氮。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測(2)硝酸的生成。這樣制得的稀硝酸,要想獲得95%100%的濃硝酸,可采用的方法是:稀硝酸濃縮脫水制濃硝酸:以硝酸鎂作脫水劑,將濃硝酸鎂溶液與稀硝酸按一定比例混合進展蒸餾。由于硝酸鎂具有脫水作用,因此可蒸出濃度較高的硝酸蒸氣。將硝酸蒸氣再進展精餾,即可得到含量在98

9、%以上的硝酸蒸氣,冷凝后構(gòu)成濃硝酸。直接合成濃硝酸:在一定的溫度和壓強下,利用液態(tài)四氧化二氮(N2O4)、純氧和水可直接合構(gòu)成濃硝酸。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測液態(tài)四氧化二氮是怎樣獲得的呢?第一步,制取一氧化氮。氨催化氧化生成一氧化氮并迅速冷卻,使生成的水蒸氣經(jīng)冷凝而除去。第二步,將一氧化氮氧化成二氧化氮。一氧化氮的氧化分兩步進展:首先一氧化氮與空氣中的氧氣反響生成二氧化氮,未被氧化的一氧化氮再用濃度為98%的濃硝酸深度氧化。第三步,分別出二氧化氮,將二氧化氮冷凝即可獲得液態(tài)四氧化二氮。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測3.氮的氧化物溶于水的計算規(guī)律。氮的氧化物溶于水的計算規(guī)律。(

10、1)關(guān)系式法。關(guān)系式法。NO2和和O2的混合氣體溶于水時的混合氣體溶于水時,由由4NO2+O2+2H2O 4HNO3可知可知,當(dāng)體積比當(dāng)體積比要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測當(dāng)體積比 要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測值得留意的是:4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5的組成。即兩種情況中的總反響式都與N2O5+H2O 2HNO3等效。這不僅是記憶兩式的方法,也為相關(guān)計算題的解法提供了新的思緒。即利用混合氣體中的N、O原子個數(shù)比進展分析判別:(2)電子守恒法。NO2或NO轉(zhuǎn)化為HNO3時要失去電子,假設(shè)上述兩種氣體與O2混合,O2得電子,且得失電子數(shù)必然相等,這是電子守

11、恒法解答此類標(biāo)題的根據(jù)。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測【例1】 某興趣小組用以下圖安裝探求氨的催化氧化。 (導(dǎo)學(xué)號52710011)(1)氨催化氧化的化學(xué)方程式為:。 (2)加熱玻璃管2一段時間后,擠壓1中打氣球鼓入空氣,察看到2中物質(zhì)呈紅熱形狀;停頓加熱后仍能堅持紅熱,該反響是反響(填“吸熱或“放熱)。 (3)為保證在安裝4中察看到紅棕色氣體,安裝3應(yīng)裝入;假設(shè)取消3,在4中僅察看到大量白煙,緣由是 。 (4)為實現(xiàn)氨催化氧化,也可用安裝5交換安裝(填安裝代號);化合物X為(只寫一種),Na2O2的作用是。 要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測解析：此題是一道綜合性較強的實驗題。氨的催

12、化氧化,首先要制備NH3和O2,可得出安裝1的作用:制備NH3和鼓入O2。在安裝2中NH3和O2在催化劑、加熱條件下,反響生成NO和H2O。利用安裝3除去H2O,在安裝4中NO被氧化為NO2。假設(shè)取消安裝3,在安裝4中生成的NO與O2反響生成NO2,NO2與水反響生成HNO3,NH3與HNO3反響生成了NH4NO3。(4)安裝5是制備NH3和O2。答案：(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)放熱(3)濃硫酸生成的NO與O2反響生成NO2,NO2與水反響生成HNO3,NH3與HNO3反響生成了NH4NO3(4)1(NH4)2CO3與CO2、H2O反響生成氧氣要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即

13、時檢測1.工業(yè)上用氨的催化氧化法制工業(yè)上用氨的催化氧化法制HNO3時時,用制得的用制得的50%左右的硝左右的硝酸溶液制成酸溶液制成98%的濃硝酸的濃硝酸,普通采用的方法是普通采用的方法是()A.加加CaCl2后再蒸餾濃縮后再蒸餾濃縮B.加生石灰吸去水分后再過濾加生石灰吸去水分后再過濾C.加硝酸鎂后再蒸餾濃縮加硝酸鎂后再蒸餾濃縮D.參與濃硫酸后再分液參與濃硫酸后再分液答案：答案：C要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測要點二尾氣的凈化和處置問題導(dǎo)思硝酸工業(yè)中尾氣的有害成分是什么?提示：NO、NO2等含氮氧化物。處置硝酸工業(yè)尾氣常用什么方法?提示：堿液吸收法和催化復(fù)原法。處置硝酸工業(yè)尾氣常用的原料是

14、什么?提示：純堿溶液或甲烷、氫氣等。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測1.堿液吸收法。堿液吸收法。2.催化復(fù)原法。催化復(fù)原法。利用碳酸鈉溶液吸收氮的氧化物比較經(jīng)濟,但處置后的尾氣中氮的氧化物的含量仍難以到達(dá)排放規(guī)范,人們又采用催化復(fù)原法凈化尾氣。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復(fù)原為氮氣和水,使尾氣中氮的氧化物的含量降低,到達(dá)甚至低于排放規(guī)范。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測【例2】 在硝酸消費過程所排放出來的廢氣中含有NO和NO2,它們污染環(huán)境,現(xiàn)用氨催化復(fù)原法將它們轉(zhuǎn)化為無毒氣體(填稱號)直接排入空氣中,寫出有關(guān)反響的化學(xué)方程式:。 假設(shè)NO和NO2的

15、物質(zhì)的量之比恰好為1 1,那么兩者的混合物相當(dāng)于一種酸酐,寫出用燒堿溶液吸收這種酸酐的化學(xué)方程式:。 (導(dǎo)學(xué)號52710012)解析：硝酸的酸酐是N2O5,和NaOH反響生成NaNO3,亞硝酸的酸酐是N2O3,和NaOH反響生成NaNO2。要點一要點二典例導(dǎo)航即時演練即時檢測2.化工消費中的廢氣和汽車尾氣的排放是呵斥大氣污染的主要化工消費中的廢氣和汽車尾氣的排放是呵斥大氣污染的主要緣由。以下氣體經(jīng)過處置后可用做燃料的是緣由。以下氣體經(jīng)過處置后可用做燃料的是 ()A.硫酸工業(yè)尾氣硫酸工業(yè)尾氣B.硝酸工業(yè)尾氣硝酸工業(yè)尾氣C.汽車尾氣汽車尾氣D.高爐煤氣高爐煤氣解析：各選項與主要污染物的對應(yīng)關(guān)系是解

16、析：各選項與主要污染物的對應(yīng)關(guān)系是:A二氧化硫、三二氧化硫、三氧化硫氧化硫;B一氧化氮、二氧化氮一氧化氮、二氧化氮;C一氧化碳、二氧化碳、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氮化氮和烴一氧化氮、二氮化氮和烴;D一氧化碳、二氧化碳。由于汽車一氧化碳、二氧化碳。由于汽車尾氣很分散尾氣很分散,而目前甚至于今后一段時間內(nèi)而目前甚至于今后一段時間內(nèi),將汽車尾氣轉(zhuǎn)化為燃將汽車尾氣轉(zhuǎn)化為燃料還不現(xiàn)實料還不現(xiàn)實,應(yīng)選應(yīng)選D。答案：答案：D要點一要點二即時檢測1.在氨氧化法制硝酸中在氨氧化法制硝酸中,二氧化氮的吸收反響如下二氧化氮的吸收反響如下:3NO2+H2O 2HNO3+NO(正反響為放熱反響正反響為放熱反響)

17、為了提高硝酸的產(chǎn)率為了提高硝酸的產(chǎn)率,應(yīng)該采取的應(yīng)該采取的措施是措施是()A.降低溫度降低溫度B.升高溫度升高溫度C.減小壓強減小壓強D.運用催化劑運用催化劑解析：該可逆反響為正反響氣體體積減少的放熱反響解析：該可逆反響為正反響氣體體積減少的放熱反響,故增大壓強、故增大壓強、降低溫度可使平衡向右挪動降低溫度可使平衡向右挪動,提高硝酸的產(chǎn)率。提高硝酸的產(chǎn)率。答案：答案：A要點一要點二即時檢測2.關(guān)于關(guān)于NO的以下表達(dá)中不正確的選項是的以下表達(dá)中不正確的選項是() (導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號52710013)A.NO可以是某些含低價可以是某些含低價N元素的物質(zhì)被氧化的產(chǎn)物元素的物質(zhì)被氧化的產(chǎn)物B.NO不是亞硝酸酐不是亞硝酸酐C.NO可以是某些含高價可以是某些含高價N元素的