【探究任务一:硝酸生产原理分析】
(1)根据所学化学知识设计以氨气和空气为基础原料,生产硝酸的过程,写出相应的化学方程式。
[提示] 4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O、2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(2)思考:为了提高原料的利用率,在工业生产中应采取哪些措施?
[提示] 将NO循环利用。
【探究任务二:实验室模拟硝酸的生产工艺】
某化学兴趣小组设计如图装置和操作
已知:CaCl2+8NH3===CaCl2·8NH3
实验步骤:按上图所示装置组装仪器,并检查装置气密性;在各仪器中加入相应的试剂;点燃酒精灯,几分钟后,向氨水中鼓入空气,鼓气速度以维持催化剂红热为宜,观察实验现象。
(1)上图中装置A的作用是什么?
[提示] 提供氨气和氧气,并将其混合均匀。
(2)装置B的作用是什么?
[提示] 装置B的作用是吸收气体中的水蒸气。
(3)写出装置C玻璃管中发生反应的化学方程式。
[提示] 4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O。
(4)分析装置E有什么作用。
[提示] 一是使NO进一步氧化;二是防止倒吸。
(5)装置F中,发生反应的离子方程式为3NO2+H2O===2H++2NO+NO,为充分利用NO,应采取的措施为打开活塞a,缓缓通入适量空气。若实验过程中观察到F中产生白烟,分析其原因是什么。
[提示] 其原因可能是鼓入空气速度过快或氨水浓度过高。
(6)装置G的作用是什么?它的设计有什么重要意义?
[提示] 吸收尾气;工业生产的流程中尾气处理对于保护环境十分重要。
【探究任务三:查阅资料了解硝酸的工业生产流程和工艺】
阅读教材,查阅网上资料,了解掌握硝酸工业生产的流程和工艺。
[提示]
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1.科学探究—水平1:能根据教材中给出的问题设计简单的实验方案。
2.科学探究—水平2:具有较强的问题意识,能分析探讨装置的作用,基于实验事实得出结论,提出自己的看法。
3.科学态度与社会责任—水平3:能依据“绿色化学”思想科学理论对某一化学过程进行分析,权衡利弊,做出合理的决策。
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