高考化学一轮复习 工业制取硝酸考点精练doc.docx

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高考化学一轮复习工业制取硝酸考点精练doc

工业制取硝酸

一．选择题（共3小题）

1．下列物质的制备与工业生产相符的是（　　）

①NH3NOHNO3　

②浓HClCl2漂白粉　

③MgCl2（aq）无水MgCl2Mg　

④饱和NaCl（aq）NaHCO3Na2CO3　

⑤铝土矿NaAlO2溶液Al（OH）3Al2O3Al．

　A．①④⑤B．①③⑤C．②③④D．②④⑤

2．与实际化工生产流程相符的叙述是（　　）

　A．制备硝酸的工业中，理论上氨中的氮元素100%转化为了硝酸

　B．制备硫酸的工业尾气用氢氧化钠溶液吸收

　C．让Cl2在H2中燃烧制氯化氢，将氯化氢气体通入水中获得盐酸

　D．工业上用电解熔融氯化铝和冰晶石的混合物的方法得到铝

3．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）

　A．硝酸工业中，主要设备有热交换器、转化器和沸腾炉

　B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量

　C．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶液铜的质量与阴极析出铜的质量相等

　D．电解饱和食盐水制烧碱采用阳离子交换膜法，可防止阴极室产生的OH﹣进入阳极室

二．填空题（共3小题）

4．硝酸是极其重要的化工原料，工业上将产生的NO2在密闭容器中用水多次反复循环吸收制备硝酸．

（1）工业上用水吸收NO2生产HNO3，生成的气体经多次氧化、吸收的循环操作充分转化为硝酸（假定上述过程无其他损失）．试写出上述反应的化学方程式：

　　　　　　．

为了证明NO也可以与氧气和水共同反应生成HNO3，某学生设计了如图所示装置（有关夹持装置已略去）．

①检查装置气密性良好后，为观察到NO气体生成，打开K1，关闭K2，应从U形管的长管口注入稀硝酸至　　　　　　后，迅速关闭K1，观察到U形管内的现象是　　　　　　．

②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为　　　　　　．

③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是　　　　　　．

④打开K2，至装置Ⅱ中长玻璃管中的气体呈无色后，打开K3，反应一段时间后，长玻璃管中并未充满液体．设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否含NO　　　　　　．

5．某化学课外小组模拟工业生产制取HNO3，设计下图所示装置，其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球．

请回答下列问题：

（1）写出装置A中主要反应的化学方程式　　　　　　．

检查装置A的气密性：

先将A中导管下端浸入水中，再　　　　　　．

（3）已知1molNO2与液态水反应生成HNO3溶液和NO气体放出热量45.5kJ，写出该反应的热化学方程式　　　　　　，该反应是一个可逆反应，欲要提高NO2的转化率，可采取的措施是　　　　　　

A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．减小压强

（4）实验结束后，关闭止水夹b、c，将装置D浸入冰水中，现象是　　　　　　．

（5）装置C中浓H2SO4的作用是　　　　　　．

（6）请你帮助该化学小组设计实验室制取NH3的另一方案　　　　　　（用化学反应方程式表示）．

6．硝酸工业在国民经济、国防工业和航天事业中占有重要地位．随着化学纤维、近代有机合成、火箭、导弹等工业的迅速发展，需要使用大量的硝酸．

（1）工业生产中用铂系金属作为催化剂，用氨氧化法制取硝酸．写出用铂铑合金作催化剂由氨氧化制备硝酸的第一步反应的化学方程式　　　　　　．浓硝酸和浓硫酸的混合酸是有机合成中常用的硝化剂，写出将苯滴入浓硝酸和浓硫酸混合液中，并在50℃﹣﹣60℃反应的化学方程式　　　　　　．

铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：

Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+NO2↑+H2O（方程式未配平）．则硝酸在该反应中的作用是　　　　　　．如果得到的NO和NO2物质的量相同，写出并配平该反应的离子方程式　　　　　　，0.6molCu被硝酸完全溶解后，若用排水法收集这些气体，可得标准状况下的气体体积为　　　　　　．

三．解答题（共12小题）

7．工业上制取硝酸铵的流程图如图，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是　　　　　　，其中发生反应的化学方程式为　　　　　　．

在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是　　　　　　．

（3）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：

碱液吸收法：

NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O

NH3还原法：

　　　　　　NH3+　　　　　　NO2\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}　　　　　　N2+　　　　　　H2O

①配平上述反应方程式；

②以上两种方法中，符合绿色化学的是　　　　　　．

（4）某化肥厂用NH3制备NH4NO3．已知：

由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3，所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的　　　　　　%．

8．硝酸铵是一种重要的工业产品，某工厂制备硝酸铵的流程图如下．请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是　　　　　　，其中发生反应的化学方程式为　　　　　　．

1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年诺贝尔化学奖获得者格哈德•埃持尔在哈伯研究基础上证实了氨气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图2：

已知图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是　　　　　　．

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是　　　　　　；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是　　　　　　．

（4）若用NH3制取NO的转化率为96%，NO转化则制取HNO3的氨占全部氨的物质的量分数为　　　　　　．

9．南美洲干旱地区有智利硝石，是制取炸药的重要原料，其主要成分是NaNO3，还含少量NaIO3等可溶盐和不容物．NaNO3溶于水时溶液的温度降低．

（1）以下操作可从智利硝石分理出NaNO3：

溶解、　　　　　　．

用NaNO3和浓硫酸反应可以制取硝酸，反应的化学方程式为　　　　　　；热的硝酸会腐蚀橡胶，制取装置中应该用　　　　　　代替胶管和胶塞．

（3）智利硝石资源有限（曾引起过南太平洋战争），现在工业上制NaNO3主要采用化学合成的方法，涉及的工业制备有（请结合课本知识回答）　　　　　　、制硝酸、　　　　　　等；写出工业制硝酸的化学方程式　　　　　　、　　　　　　．

10．工业合成氨与制备硝酸可采用如图1流程进行联合生产：

（1）如图2表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化．对于合成氨的反应下列说法正确的是　　　　　　（填编号）．

a．该反应在任意条件下都可以自发进行

b．加入催化剂，能使该反应的E和△H都减小

c．若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2

d．该反应属于人工固氮

在800℃时，氨与氧气在氨氧化炉中反应的主要产物是NO和H2O．在实际生产中氨的氧化率与混合气中氧氨比{氧气与氨气物质的量比，以γ[n（O2）/n（NH3）]表示}的关系如图3所示．

①在实际生产中，将γ值维持在数值　　　　　　之间为好．

②实际生产中，通入氨氧化炉的是空气，若使氨的氧化率达到95%，应控制氨在氨、空气混合气体中

的体积分数约为_　　　　　　（设氧气占空气的体积分数为20%）．

（3）由于二氧化氮不能被水完全吸收，因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循环操作，使其充分转化为硝酸（如果不考虑生产过程中的其它损失）．

①从理论上分析，要使氨气完全转化为硝酸，则原料氨气和氧气物质的量的投料比至少为　　　　　　．

②如果按理论上的原料比将原料放在一个具有反应条件的密闭容器中进行，所有物质不与外界交换，则最后所得溶液的质量分数为　　　　　　．

③循环操作的次数与二氧化氮生成硝酸的转化率具有一定的数学关系．计算一定量的二氧化氮气体大约要经过　　　　　　次循环操作，才能使二氧化氮的转化率约为96%．

11．HNO3是极其重要的化工原料．工业上制备HNO3采用NH3催化氧化法，将中间产生的NO2在密闭容器中多次循环用水吸收制备的．

（1）工业上用水吸收NO2生产硝酸，生成的尾气经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸（假定上述过程中无其它损失）．

①试写出上述反应的化学方程式　　　　　　．

②设循环操作的次数为n次，试写出NO2→HNO3转化率a与循环次数n之间关系的数学关系式．　　　　　　．

用上述方法制备的HNO3为稀HNO3，将它用水稀释或蒸馏、浓缩可制得不同浓度的HNO3．实验证明：

不同浓度的HNO3与同一金属反应可生成不同的还原产物．例如镁与硝酸反应实验中，测得其气相产物有H2、N2、NO、NO2，液液中有Mg（NO3）2、NH4NO3和H2O．生成这些产物的HNO3浓度范围为：

H2：

c＜6.6mol/L；N2和NH4+：

c＜10.0mol/L；NO：

0.10mol/L＜c＜10.0mol/L；NO2：

c＞2.0mol/L．各气体产物成分及含量随HNO3的浓度变化曲线如图所示．

①写出Mg与12mol/L的HNO3反应的化学方程式　　　　　　．

②480mgMg与0.50L4.0mol/L的HNO3充分反应，收集到112mL气体（SPT）．试通过计算写出反应化学方程式．　　　　　　．

12．氨、硝酸、硝酸铵、硝酸铜是重要的化工产品．工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如流程图：

请回答下列问题：

（1）吸收塔中通入空气的作用是　　　　　　．下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是　　　　　　．

A．浓硫酸B．氯化钙C．生石灰D．硝酸亚铁

制硝酸尾气中的氮氧化物常用尿素[CO（NH2）2]作为吸收剂，其主要的反应为：

NO、NO2混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（NH2）2]反应生成CO2和N2，请写出反应的化学方程式：

　　　　　　、　　　　　　．

（3）在氧化炉里，催化剂存在时氨气和氧气反应：

4NH3+5O2═4NO+6H2O4NH3+3O2═2N2+6H2O

在不同温度时生成产物如图一所示．在氧化炉里，反应温度通常控制在800℃～900℃的理由是　　　　　　．

（4）如图二所示装置可用于电解NO制备NH4NO3，电解总反应方程式为　　　　　　，需补充氨气的理由是　　　　　　．

（5）工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体（化学式为Cu（NO3）2•3H2O，摩尔质量为242g/mol）．

已知：

25℃、1.01×105Pa时，在密闭容器发生反应：

2NO2⇌N2O4，达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L．

现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应，制得5.00L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体，理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为　　　　　　g．

13．工业上以氨气为原料（铂铑合金网为催化剂）催化氧化法制硝酸的过程如下：

（1）已知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态．写出氨催化氧化的化学方程式：

　　　　　　．当温度升高时，化学平衡常数K值　　　　　　（填“增大”、“减小”或“不变”）

硝酸厂尾气常用的处理方法是催化还原法：

催化剂存在时用H2将NO2还原为N2．

已知：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=akJ•mol﹣1

N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=bkJ•mol﹣1

H2O（l）=H2O（g）△H=ckJ•mol﹣1

则反应2NO2（g）+4H2（g）=N2（g）+4H2O（l）的△H=　　　　　　．（用a、b、c表示）

（3）①氨气是制取硝酸的重要原料，