Question

已知：4NH₃+5O₂ 4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃

設(shè)空氣中氧氣的體積分數(shù)為0.20，氮氣的體積分數(shù)為0.80．

（1）a mol NO完全轉(zhuǎn)化為HNO₃理論上需要氧氣　　 mol．

（2）為使NH₃恰好完全氧化為NO，氨﹣空氣混合氣體中氨的體積分數(shù)（用小數(shù)表示）為　（保留2位小數(shù)）．

（3）20.0mol NH₃用空氣氧化，產(chǎn)生混合物的組成為：NO 18.0mol、O₂ 12.0mol、N₂ 150.0mol和一定量硝酸，以及其他成分（高溫下NO與O₂不化合）．計算氨轉(zhuǎn)化為NO和HNO₃的總轉(zhuǎn)化率．　

（4）20.0mol NH₃和一定量空氣充分反應(yīng)后，再轉(zhuǎn)化為硝酸．通過計算，在圖中畫出HNO₃的物質(zhì)的量n（A）和空氣的物質(zhì)的量n（B）關(guān)系的理論曲線．

Answer 1

考點：  化學(xué)方程式的有關(guān)計算；氮的氧化物的性質(zhì)及其對環(huán)境的影響．

專題：  計算題．

分析：  （1）根據(jù)一氧化氮和氧氣完全轉(zhuǎn)化為HNO₃的關(guān)系式計算；

（2）使NH₃恰好完全氧化為NO，根據(jù)氨氣計算需要氧氣的量，再根據(jù)體積分數(shù)公式進行計算；

（3）根據(jù)反應(yīng)過程中氮氣的量不變進行計算，算出生成硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子守恒計算轉(zhuǎn)化率；

（4）采用極限法找出氨氣、空氣和硝酸的關(guān)系，并畫出硝酸和空氣的關(guān)系圖象．

解答：  解：（1）設(shè)需要氧氣的物質(zhì)的量為x，

4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃

4mol     3mol

amol     x

x=mol=0.75amol，則需要氧氣的物質(zhì)的量為0.75a mol，

故答案為：0.75a；

（2）根據(jù)氨氣被氧氣恰好完全氧化為NO的方程式，可假設(shè)氨氣的體積是4L，設(shè)需要空氣的體積為y，

4NH₃+5O₂4NO+6H₂O

4    5

4L  0.20y            

y=L=25L，氨﹣空氣混合物中氨的體積分數(shù)=≈0.14，

故答案為：0.14；

（3）設(shè)生成x mol HNO₃，空氣中氧氣的體積分數(shù)為0.20，氮氣的體積分數(shù)為0.80，空氣中氮氣的量是氧氣的4倍，4（2x+18.0×+12.0）=150.0，解得：x=1.5（mol），根據(jù)氮原子守恒，NH₃的轉(zhuǎn)化為HNO₃的轉(zhuǎn)化率=×100%=7.5%； NH₃的轉(zhuǎn)化為NO的轉(zhuǎn)化率=×100%=97.5%，

故答案為：氨轉(zhuǎn)化為NO和HNO₃的轉(zhuǎn)化率分別是7.5%和97.5%；

（4）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O①，4NO+3O₂ +2H₂O=4HNO₃②，將得：NH₃+2O₂=H₂O+HNO₃③，由①③知，當≤，即≤時無硝酸生成，此時20.0mol氨氣所需空氣量為：×20.0mol=125mol；

當≤≤，即≤≤，時有硝酸生成，此時20.0mol氨氣所需空氣量為10×20.0mol=200mol，生成硝酸的物質(zhì)的量是20mol，所以HNO₃的物質(zhì)的量n（A）和空氣的物質(zhì)的量n （B）關(guān)系的理論曲線為，

答：HNO₃的物質(zhì)的量n（A）和空氣的物質(zhì)的量n（B）關(guān)系的理論曲線為．

點評：  本題考查了氧化還原反應(yīng)的計算，難點是計算轉(zhuǎn)化率，明確氮氣和氧氣的關(guān)系是解本題的關(guān)鍵，結(jié)合原子守恒來分析解答，題目難度較大．