(2009•宿迁模拟)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如图1:

(2009•宿迁模拟)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如图1:

在800℃、铂催化剂存在条件下,氨与氧气反应的主要产物是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2所示.
请回答下列各题:
(1)若氨氧化率达到100%,理论上γ{n(O2)/n (NH3)}为1.25,而实际生产要将γ值维持在1.7~2.2之间,其原因是______.
(2)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%).将γ=1.75的氨、空气混合气体通入800℃、盛有铂催化剂的氧化炉,充分反应后导入到吸收塔的气体的主要成分是______.
(3)现以a mol NH3和足量空气为原料(不考虑N2的反应)最大程度制取NH4NO3,经过一系列转化反应后,向反应后的混合物中加入b g水,得到密度为ρ g•mL-1的溶液,计算该溶液中NH4NO3物质的量浓度可能的最大值
[500aρ/49a+b]mol•L-1
[500aρ/49a+b]mol•L-1
花落碾尘 1年前 已收到1个回答 举报

无可奈何也 幼苗

共回答了21个问题采纳率:90.5% 举报

解题思路:(1)从如何降低成本还能提高氨气的转化率角度考虑;
(2)根据n(O2)/n (NH3)=1.7及空气中氧气约占空气体积的20%计算;γ=1.75的氨、空气混合气体,氧气足量,反应生成气体主要是二氧化氮和水,空气中的氮气不反应;
(3)依据题意,最大程度的生成硝酸铵,求出氨气催化氧化的物质的量,计算出生成硝酸铵的物质的量浓度.

(1)由于一方面提高氧气量,增大氨的氧化率;另方面γ值在该范围,氨的氧化率已高达95~99%,再提高,氨的氧化率上升空间已有限,反而会增加能耗,提高生产成本,所以而实际生产要将γ值维持在1.7~2.2之间,
故答案为:一方面提高氧气量,增大氨的氧化率;另方面γ值在该范围,氨的氧化率已高达95~99%,再提高,氨的氧化率上升空间已有限,反而会增加能耗,提高生产成本;
(2)氨的氧化率达到95%,γ{n(O2)/n (NH3)}=1.7,设氨气的物质的量是xmol,n(O2)=1.7xmol,空气的物质的量是:1.7xmol×5=8.5xmol,
氨气的体积分数是:[xmol/xmol+8.5xmol]×100%=10.5%,
由于空气足量,一氧化氮完全转化成了二氧化氮,吸收塔中气体主要成分是N2、NO2、H2O,
故答案为:10.5%;N2、NO2、H2O;
(3)设a mol NH3中有x mol用于生产硝酸,其余(a-x) mol NH3跟生成的硝酸恰好完全反应生成NH4NO3
由4NH3+5O2═4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O═4HNO3
NH3+2O2 ═HNO3+H2O NH3 +HNO3═NH4NO3
x molx molx mol (a-x)mol x mol
依题意,最大程度制取NH4NO3,则应该满足(a-x)=x,
解得 x=0.5a,
所以,硝酸的物质的量浓度是:c(NH4NO3)═[0.5a
(0.5a×80+0.5a×18+b)÷1000ρ=
500aρ/49a+b]mol•L-1
故答案为:[500aρ/49a+b]mol•L-1

点评:
本题考点: 工业合成氨;工业制取硝酸.

考点点评: 本题考查了工业合成氨的条件选择、生成硝酸物质的量浓度的计算等知识,题目综合性较强,难度中等.

1年前

3
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 2.444 s. - webmaster@yulucn.com