氨的催化氧化是氨重要的化学性质．其实验设计也是大家探究的主要内容．演示实验“氨的催化氧化”装置甲一

Question

氨的催化氧化是氨重要的化学性质．其实验设计也是大家探究的主要内容．演示实验“氨的催化氧化”装置甲一般如图1，改进实验装置乙如图2，回答下列问题：（1）写出氨催化氧化反应的化学方程式______．（2）演示实验中，学生看到锥形瓶中的现象是瓶口附近有红棕色气体生成、______．而在实际实验过程中，学生还常常会看到锥形瓶中有白色烟雾，除水外，形成此烟雾的物质可能是______、______．（3）改进后的实验与演示实验装置甲相比，除了改变了催化剂和装置仪器外，还增加了C、E两部分实验装置，其中C装置中干燥剂为______，E的作用是______．（4）工业上用氨气与空气（氧气占空气的20%）混合，通过“氨的催化氧化”等反应工业合成硝酸，硝酸工业流程如图所示，甲、乙、丙是工业设备．其中发生氨催化氧化的设备是（在甲、乙、丙中选择）______，甲装置的作用是______．上方管道中的主要气体成分是______．（5）物质循环利用是工业生产提高综合效率的重要手段，在硝酸工业流程中循环使用物质所流经的设备是丙→______→______．（6）上述工业生产中理论上1体积氨气全部转化为硝酸需要相同状况下的空气______体积，实际工业生产中常要通入适当过量的空气，其作用除了提高化学反应速率、提高氨催化氧化反应中氨气的转化率，还可以______．

Answer 1

（1）氨催化氧化反应是氨气在催化剂作用下被氧气氧化为一氧化氮的反应，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
（2）锥形瓶中的现象是瓶口附近有红棕色气体生成，说明生成的一氧化氮气体遇到空气中的氧气反应生成红棕色气体二氧化氮，2NO+O₂=2NO₂，；氨气的催化氧化反应是放热反应，铂丝会保持红热；看到锥形瓶中有白色烟雾，除水外，一氧化氮和氧气在水中反应生成硝酸，硝酸和氨气可能生成硝酸铵，形成此烟雾的物质可能硝酸，或硝酸铵固体；
故答案为：铂丝继续保持红热；HNO₃、NH₄NO₃；
（3）装置C是吸收氨气催化氧化生成的气体中的水蒸气，选择氯化钙干燥剂吸收水蒸气；最后氢氧化钠溶液吸收氮氧化物，是尾气吸收防止污染空气；
故答案为：无水CaCl₂，吸收氮氧化物，防止环境污染；
（4）氨催化氧化的设备需要存在催化剂分析选择；甲为热交换作用，氨气的催化氧化作用是氨气氧化为一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，氨气氧化通入的空气，空气中的氮气也是上方管道中的主要气体成分；
故答案为：乙；预热氨和空气；冷却氮氧化物；氮氧化物、氮气、氧气；
（5）分析装置图中 气体流向箭头和转化关系，原理分析判断，能循环使用的物质流向装置为丙-甲-丙；
故答案为：→甲→丙
（6）上述工业生产中理论上1体积氨气全部转化为硝酸需要相同状况下的空气，依据方程式直平得到；NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，1体积氨气全部转化为硝酸需要氧气2体积，空气体积=

2

1 5

×100%=10体积；通入适当过量的空气，其作用除了提高化学反应速率、提高氨催化氧化反应中氨气的转化率，可以使生成的一氧化氮气体全部转化为硝酸的作用；
故答案为：10；保障催化氧化的NO全部氧化生成硝酸；