1、課題3氨氧化法制硝酸1理解氨氧化法制硝酸的反應(yīng)原理，并能利用反應(yīng)原理說明如何制得一氧化氮和選擇吸收二氧化氮的條件。(重點(diǎn))2了解氨氧化法制硝酸過程中的尾氣對(duì)環(huán)境的危害及其處理方法，樹立環(huán)保意識(shí)。(難點(diǎn))3進(jìn)一步認(rèn)識(shí)催化劑在化工生產(chǎn)中的重要作用，體會(huì)實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系。氨氧化法制硝酸1.制備流程：NH3NONO2HNO3。2反應(yīng)原理：4NH35O24NO6H2O、2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO。1氨氧化法制硝酸過程中，發(fā)生氧化反應(yīng)的含氮物質(zhì)有哪些？【提示】NH3、NO、NO2中氮元素化合價(jià)升高，均發(fā)生氧化反應(yīng)。氨氧化法制硝酸的模擬實(shí)驗(yàn)A氨水(濃氨水水1.51)B催化

2、劑(Cr2O3)C干燥劑(無水氯化鈣)D氧化瓶E吸收瓶(水、石蕊溶液) FNaOH溶液氨氧化法制硝酸的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1操作：先加熱硬質(zhì)試管中的催化劑，再把空氣緩緩地、均勻地鼓入氨水中，待催化劑開始紅熱時(shí)，撤走酒精燈。2思考(1)氧化瓶D中的現(xiàn)象：瓶?jī)?nèi)變成紅棕色。(2)寫出E中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：3NO2H2O=2HNO3NO。(3)F的作用是吸收未反應(yīng)的NO、NO2氣體。2試通過模擬實(shí)驗(yàn)分析氨氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)?！咎崾尽看呋瘎┘t熱時(shí)，撤走酒精燈，利用反應(yīng)釋放的熱量維持反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，說明氨氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)。硝酸的工業(yè)制取1.如何獲得一氧化氮(1)氨氣與O2反應(yīng)可生成多種不同的產(chǎn)物，如NO、

3、N2O、N2，若不控制反應(yīng)條件，只會(huì)生成氮?dú)狻?2)科學(xué)家通過研究，找到了選擇NO并加快反應(yīng)速率的催化劑，主要包括鉑系催化劑和非鉑系催化劑兩類。2選擇吸收二氧化氮的條件(1)吸收NO2的反應(yīng)為：3NO2H2O2HNO3NO。(2)吸收NO2反應(yīng)的特點(diǎn)：可逆反應(yīng)；放熱反應(yīng)；氣體總體積縮小的反應(yīng)。(3)吸收NO2的方法：欲使原料利用充分，得到的硝酸的濃度增大，可采取加壓、降溫的方法，現(xiàn)代硝酸生產(chǎn)改用全壓法和綜合法，成品酸中HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)60%70%，提高了NO2的吸收率。3常壓法生產(chǎn)硝酸尾氣的處理(1)堿液吸收法：2NO2Na2CO3=NaNO3NaNO2CO2。(2)催化還原法：如用H2

4、、CH4等在催化劑作用下與氮的氧化物反應(yīng)。3溫度和壓強(qiáng)對(duì)氣體的溶解性產(chǎn)生哪些影響？【提示】溫度越高，氣體的溶解性越差，反之越強(qiáng)；壓強(qiáng)越大，氣體的溶解性越強(qiáng)，反之越差。硝酸的工業(yè)制法【問題導(dǎo)思】工業(yè)制硝酸的原料是什么？【提示】氨氣和空氣。如何獲得一氧化氮？【提示】4NH35O24NO6H2O。吸收NO2的方法是什么？【提示】全壓法和綜合法。1工業(yè)制硝酸的原料：NH3和空氣。2反應(yīng)流程：NH3NONO2HNO3。3反應(yīng)設(shè)備：氧化爐、吸收塔、蒸餾塔。4工藝流程5相關(guān)反應(yīng)4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO1Mg(NO3)2具有脫水作用，可用于提高HNO3的質(zhì)

5、量分?jǐn)?shù)。2在工業(yè)制HNO3過程中，注意勒夏特列原理的應(yīng)用。把燒紅了的鉑絲插入盛有濃氨水的錐形瓶中，可觀察到下列現(xiàn)象：液面上的鉑絲保持紅熱；瓶?jī)?nèi)有紅棕色氣體產(chǎn)生；有時(shí)瓶口有白煙出現(xiàn)。請(qǐng)用必要的文字和有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式解釋上述現(xiàn)象?！窘馕觥堪迸c氧氣在有催化劑存在時(shí)可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為4NH35O24NO6H2O，反應(yīng)是放熱的，因此可觀察到燒紅的鉑絲保持紅熱狀態(tài)。生成的NO容易與O2繼續(xù)反應(yīng)生成紅棕色的NO2氣體：2NOO2=2NO2。NO2氣體遇水蒸氣則發(fā)生反應(yīng)3NO2H2O=2HNO3NO，生成的HNO3是揮發(fā)性酸，可與氨水揮發(fā)出的NH3化合產(chǎn)生白煙NH4NO3，反應(yīng)方程式為NH3

6、HNO3=NH4NO3?！敬鸢浮堪彼讚]發(fā)，瓶?jī)?nèi)充滿NH3和O2的混合氣體，當(dāng)紅熱的鉑絲插入時(shí)，由于發(fā)生下列反應(yīng)：4NH35O24NO6H2O而放出大量的熱，致使鉑絲保持紅熱。生成的NO可繼續(xù)和O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2，反應(yīng)方程式為2NOO2=2NO2，而NO2能與水蒸氣反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO，生成的揮發(fā)性酸HNO3遇NH3則產(chǎn)生白煙NH4NO3，化學(xué)反應(yīng)方程式為NH3HNO3=NH4NO3。NH3遇HNO3產(chǎn)生白煙(固體顆粒)，易誤寫為白霧(液體小液滴)。1工業(yè)上用氨的催化氧化法制HNO3時(shí)，先制得50%左右的硝酸，然后再制成98%的濃HNO3，一般采用的方法是()A加CaC

7、l2后再蒸餾濃縮B加生石灰吸去水分后再過濾C加硝酸鎂后再蒸餾濃縮D加入濃H2SO4后再分液【解析】以硝酸鎂做脫水劑，將濃硝酸鎂溶液與稀硝酸按一定比例混合進(jìn)行蒸餾。由于硝酸鎂具有脫水作用，因此可蒸出HNO3含量較高的硝酸蒸氣。將硝酸蒸氣再進(jìn)行精餾，即可得到HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的硝酸蒸氣，冷凝后即得濃硝酸?！敬鸢浮緾尾氣的凈化和處理【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。處理硝酸工業(yè)尾氣常用什么方法？【提示】堿液吸收法和催化還原法。處理硝酸工業(yè)尾氣常用的原料是什么？【提示】純堿溶液或甲烷、氫氣等。1堿液吸收法2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3

8、CO2，NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2利用碳酸鈉溶液吸收氮的氧化物比較經(jīng)濟(jì)，但處理后的尾氣中氮的氧化物的含量仍難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，人們又采用催化還原法凈化尾氣。2催化還原法H2NO2=NOH2O2H22NO=N22H2OCH44NO2=4NOCO22H2OCH44NO=2N2CO22H2O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還原為氮?dú)夂退?，使尾氣中氮的氧化物的含量降低，達(dá)到甚至低于排放標(biāo)準(zhǔn)。在硝酸生產(chǎn)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)用氨催化還原法將它們轉(zhuǎn)化為無毒氣體(填名稱)_直接排入空氣中，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。假設(shè)NO和

9、NO2的物質(zhì)的量之比恰好為11，則兩者的混合物相當(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：_?！窘馕觥肯跛岬乃狒荖2O5，和NaOH反應(yīng)生成NaNO3，亞硝酸的酸酐是N2O3，和NaOH反應(yīng)生成NaNO2?！敬鸢浮康?dú)?NO4NH35N26H2O、6NO28NH3=7N212H2ON2O32NaOH=2NaNO2H2O2工業(yè)尾氣中的氮氧化物常用氨催化吸收法，原理是NH3與NOx反應(yīng)生成無毒物質(zhì)。某同學(xué)采用以下裝置和步驟模擬工業(yè)上氮氧化物的處理過程。 (一)提供的裝置(二)NH3的制取(1)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)室制備氣體的說法正確的是_(填序號(hào))?？梢杂门棚柡褪雏}水的方法收集氯氣用赤熱的炭

10、與水蒸氣反應(yīng)制取氫氣實(shí)驗(yàn)室制氧氣有時(shí)需要加熱，有時(shí)不需要加熱用無水氯化鈣干燥氨氣用濃鹽酸洗滌高錳酸鉀分解制氧氣的試管(2)從所提供的裝置中選取一個(gè)能制取氨氣的裝置：_(填字母)。(3)當(dāng)采用你所選用的裝置制取氨氣時(shí)，相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(三)模擬尾氣的處理選用上述部分裝置，按下列順序連接成模擬尾氣處理裝置，回答有關(guān)問題：(4)A中反應(yīng)的離子方程式為_。(5)D裝置中的液體可換成_(填字母)。aCuSO4bH2OcCCl4d濃硫酸(6)該同學(xué)所設(shè)計(jì)的模擬尾氣處理實(shí)驗(yàn)還存在的明顯缺陷是_?！窘馕觥?2)實(shí)驗(yàn)室制備氨氣可用氫氧化鈣與氯化銨固體加熱法，也可以用濃氨水與固體氫氧化鈉(或氧化鈣)在常

11、溫下制取?？蛇x裝置C或G。(3)根據(jù)所選裝置寫出相應(yīng)制備反應(yīng)的化學(xué)方程式。(4)A中為Cu與稀硝酸的反應(yīng)：3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O。(5)D中用濃氨水防止氨氣被吸收，因此還可以換成CCl4。(6)該反應(yīng)中尾氣含有NO等污染性氣體，應(yīng)除去后再排空。【答案】(1)(2)C(或G)(3)2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O或CaONH3H2O=NH3Ca(OH)2(4)3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O(5)c(6)NO尾氣直接排放，沒有進(jìn)行處理1工業(yè)制HNO3的3個(gè)反應(yīng)：4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO2處理硝酸工

12、業(yè)尾氣的2種方法：(1)堿液吸收法；(2)催化還原法。1下列過程：豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為氮肥；雷雨時(shí)雨水中存在一定量硝酸；工業(yè)上將N2合成氨；用氨氧化法制硝酸，其中屬于固氮的是()ABCD【解析】將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變成含氮化合物的過程叫固氮?！敬鸢浮緼2硝酸工業(yè)中，不涉及的反應(yīng)是()A4NH35O24NO6H2OB3NO2H2O=2HNO3NOCNH3HNO3=NH4NO3D2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2【解析】工業(yè)制硝酸過程中，涉及A、B兩項(xiàng)反應(yīng)；尾氣處理過程中涉及D項(xiàng)反應(yīng)?！敬鸢浮緾3下列有關(guān)氨氧化法制硝酸的說法不正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A氨氧化法制硝酸關(guān)鍵的一步是尋找

13、催化劑使NH3轉(zhuǎn)化為NO的產(chǎn)率增大B由3NO2H2O2HNO3NO可知整個(gè)生產(chǎn)過程中，從理論上說消耗1 mol NH3僅生成 mol HNO3C全壓法吸收NO2比常壓吸收NO2得到的HNO3溶液的濃度大D工業(yè)上用Mg(NO3)2做脫水劑由60%70%的HNO3溶液獲得95%100%的濃HNO3【解析】由于NH3與O2反應(yīng)生成NO、N2、N2O的速率均很大，工業(yè)上就采用催化劑，利用它的選擇性，增大NH3生成NO的速率，來提高NO的產(chǎn)率。分析整個(gè)過程，從理論上說，由于充入了過量的O2，使得反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，1 mol NH3能生成1 mol HNO3。常壓吸收NO2得HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于50%的稀HNO3，全壓吸收NO2后，HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)60%70%?！敬鸢浮緽4在氨氧化法制硝酸中，二氧化氮的吸收反應(yīng)如下：3NO2H2O2HNO3NO(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))為了提高硝酸的產(chǎn)率，應(yīng)該采取的措施是()A降低溫度B升高溫度C減小壓強(qiáng)D加入催化劑【解析】該平衡為正反應(yīng)氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)、降低溫度可使平衡向右移動(dòng)，提高硝酸的產(chǎn)率?！敬鸢浮緼5汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NO及汽油、柴油等物質(zhì)，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源，必須予以治理。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)化器”(用鉑、鈀合金做催化劑)。它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng)，