2024-2025年高一化学人教版必修二期末考前必刷重点专题九 工艺流程题（解析版）.doc

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专题九工艺流程题

1．（2023·福建宁德市·高一期末）氨和硝酸是重要的工业产品，如图是工业合成氨及制备硝酸的流程示意图：

（1）合成塔中发生反应的化学方程式为_______。

（2）氨分离器中压强约为15MPa，温度约为-20℃，分离氨应用了氨_______的性质。

（3）氧化炉中，NH3转化为NO的化学方程式为_______。标准状况下，5.6LNH3被氧化为NO时转移电子的物质的量为_______。

（4）吸收塔中出来的尾气可用Na2CO3溶液吸收，主要反应为：

a.

b.

①吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到晶体。该晶体中的主要杂质是_______(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_______(填化学式)。

②根据反应b，每产生22.4L(标准状况下)吸收液质量将增加_______g。

（5）以合成氨为基础的化肥工业对粮食增长的贡献率占50%左右，但人类如果过度施用化肥，对环境造成影响是_______(任答1点)；为了维持自然界中氮的平衡，除了合理施用化肥外，人类还可以采取措施是_______(任答1点)。

【答案】（1）N2+3H22NH3

（2）易液化

（3）4NH3+5O24NO+6H2O1.25mol

（4）NaNO3NO32

（5）水体富营养化(或土壤酸化板结、赤潮、酸雨光化学烟雾、臭氧层空洞等合理答案)氨氮废水处理后排放(或工业污水处理后排放、养殖业污水处理后排放、出行多使用公共交通用具，减少私家车使用或植树造林等其他合理答案)

【分析】

在合成塔中，N2与H2化合生成NH3，在氧化炉里，NH3与空气中的O2反应，被氧化成NO，进而转化为NO2，在吸收塔中，氧化炉中产生的NO、NO2气体与空气中的O2、通入的H2O反应生成硝酸，据此解答。

【详解】

（1）合成塔中氮气和氢气化合生成氨气，发生反应的化学方程式为N2+3H22NH3。

（2）氨分离器中压强约为15MPa，温度约为-20℃，分离氨应用了氨易液化的性质。

（3）氧化炉中氨气被氧化为NO，NH3转化为NO的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。标准状况下，5.6LNH3的物质的量是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，反应中氮元素化合价从－3价升高到+2价，失去5个电子，则被氧化为NO时转移电子的物质的量为1.25mol。

（4）①吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到晶体，由于可能会发生反应a，则该晶体中的主要杂质是NaNO3；由于NO不能单独被吸收，则吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。

②根据反应b，每产生22.4L(标准状况下)，即1mol二氧化碳，同时消耗1molNO和1mol二氧化氮，则吸收液质量将增加30g+46g－44g＝32g。

（5）以合成氨为基础的化肥工业对粮食增长的贡献率占50%左右，但人类如果过度施用化肥，对环境造成影响是水体富营养化(或土壤酸化板结、赤潮、酸雨光化学烟雾、臭氧层空洞等合理答案)；为了维持自然界中氮的平衡，除了合理施用化肥外，人类还可以采取措施是氨氮废水处理后排放(或工业污水处理后排放、养殖业污水处理后排放、出行多使用公共交通用具，减少私家车使用或植树造林等其他合理答案)。

2．（2023·贵州省望谟民族中学高一期末）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：

（1）一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：___。

（2）上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是__；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是__(填化学式)。

（3）该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。

若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致__；

若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致__。

（4）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为__。

【答案】（1）NO＋NO2N2O3

（2）使尾气中的NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2

（3）排放气体中NO含量升高产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高

（4）3NO2-＋2H＋=NO3-＋2NO↑＋H2O

【分析】

由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，滤液为Ca(NO2)2溶液，经过一系列处理得到无水Ca(NO2)2。结合氮的氧化物的性质分析解答。