硝酸钱可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等，工业制取硝酸钱的工艺流程如图1：（l）合成氨气的工业设备名称是，设备中设置热交换器的目的是，合成氨的原料气必须先脱硫，

Question

硝酸钱可用作化肥、军用炸药、杀虫剂、冷冻剂等，工业制取硝酸钱的工艺流程如图1：

（l）合成氨气的工业设备名称是___，设备中设置热交换器的目的是___，合成氨的原料气必须先脱硫，目的是___
（2）吸收塔中反应的化学方程式为___从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因是___
（3）生产硝酸的过程中常会产生氮的氧化物，可用如下三种方法处理：
方法一：碱性溶液吸收法
NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O；
2NO₂+N2CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂
方法二：NH₃还原法
8NH₃（g）+6NO₂（g）═7N₂（g）+12H₂O（g）△H=-2635kJ．mol^-1（NO也有类似的反应）
方法三：甲烷吸收法
CH₄（g）+2NO₂（g）═CO₂（g）+N₂（g）+2H₂O（g）△H=+867kJ．mol^-1（NO也有类似的反应）
上述三种方法中，方法一的主要缺点是___
方法三和方法二相比，方法三的缺点是___
（4）工业上也可以通过电解NO制备NH₄N0₃，其工作原理如图2所示．
①图中通入NH₃的目的是___
②若维持电流强度为3A，电解2小时，理论上可制得NH₄NO₃的最大质量为___g．（已知F=96500C•mol^一l）
（5）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃．己知：NH₃制NO的产率是94%，NO制HNO₃的产率是89%，则制HNO₃所用NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其他损耗）的百分比为___．

Answer 1

（1）合成氨的工业设备是合成塔；合成氨的反应属于放热反应，反应过程中会放出大量的热，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；N₂与H₂合成NH₃，生产中原料气必须进行脱硫可以防止催化剂中毒；
故答案为：合成塔；充分利用热能，节约能源；防止催化剂中毒；
（2）在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，通入空气，NO能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使NO循环利用，全部转化为硝酸，反应的化学方程式为4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；
故答案为：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；可使NO循环利用，提高原料利用率；
（3）方法一最大的缺点是单独的NO不能被吸收，只能与NO₂一起被碱液吸收；方法三和方法二相比，优点是甲烷比氨价格便宜，节约成本；缺点是方法三的反应热为+867kJ•mol^-1，耗能较高；
故答案为：单独的NO不能被吸收；耗能高；
（4）①电解NO制备NH₄NO₃，阳极反应为NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，阴极反应为：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO₃^-的物质的量大于阴极产生的NH₄⁺的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H₂O(电解.)/()3NH₄NO₃+2HNO₃，因此补充NH₃，使电解产物全部转化为NH₄NO₃，
故答案为：使电解产物全部转化为NH₄NO₃；
②维持电流强度为3A，电解2小时，时间为7200S，F=96500C•mol^-1，Q=It=3.0C/s×7200S，则理论上可制得NH₄NO₃的最大质量为(3.0C/S×7200S)/((96500C/mol)/(3))×80g/mol=6.0g
故答案为：6.0；
（5）由NH₃制NO的产率是94%、NO制HNO₃的产率是89%，根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，则1mol氨气可得到硝酸1mol×94%×89%=0.8366mol，由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8366mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的百分数为 (1mol)/(1mol+0.8366mol)×100%=54.4%；即制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的54.4%，
故答案为：54.4%．