Question

13．硝酸與合成氨工業(yè)密切相關(guān)，氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中制取硝酸的主要途徑．
完成下列計(jì)算：
（1）合成氨時，假設(shè)100L的氮?dú)馀c氫氣（體積比為1：3）的混合氣體通過氨合成塔充分反應(yīng)后，體積變?yōu)?0L，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為20%．（寫出計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果請用百分?jǐn)?shù)表示）
（2）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將500L氨氣溶于1L水中形成氨水，則此氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%．（寫出計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果請用百分?jǐn)?shù)表示，并保留1位小數(shù)）
（3）氨氧化法是將氨和空氣的混合氣通過灼熱的鉑銠合金網(wǎng)，在合金網(wǎng)的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）．此時溫度很高，水以水蒸氣的形式存在，NO也不與O₂反應(yīng)．若氨氣與氧氣物質(zhì)的量之比為1：1.7時，氨的轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%，計(jì)算反應(yīng)后NO的體積分?jǐn)?shù)9.8%．（設(shè)氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為20%，寫出計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果請用百分?jǐn)?shù)表示并保留1位小數(shù)）
（4）一氧化氮繼續(xù)氧化為二氧化氮，二氧化氮溶于水可得硝酸．為測定某18K金樣品的組成，將2.832g樣品粉碎后投入足量的濃硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合氣體224mL（折算至標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同），將該混合氣體與84mL O₂混合后緩緩?fù)ㄈ胨�中，恰好被完全吸收．�?nbsp;已知金不溶于濃硝酸）
填寫該18K金的成分表（寫出計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果請用百分?jǐn)?shù)表示并保留1位小數(shù)，若不含該金屬則填0）．

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）	75%	11.44%	13.56%

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)方程式N₂+3H₂?2NH₃，根據(jù)體積的變化求反應(yīng)的氮?dú)獾捏w積，然后根據(jù)轉(zhuǎn)化率為=$\frac{變化量}{起始量}×100%$；
（2）n=$\frac{V}{{V}_{m}}$和m=nM，結(jié)合氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{氨的質(zhì)量}{氨水的總質(zhì)量}×100%$；
（3）由反應(yīng)4NH₃+5O₂?4NO+6H₂O（g），設(shè)氧氣的體積為1.7，所以空氣體積為：8.5，氨氣體積為1，氨的轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%，所以反應(yīng)的氨氣體積為0.95，由反應(yīng)方程式可知生成一氧化氮的體積為0.95，增加的體積為：$\frac{0.95}{4}$=0.238，所以反應(yīng)后NO的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.95}{8.5+1+0.238}×100%$=9.8%；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子確定合金中的其它元素，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算銀的質(zhì)量，從而確定銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，解銀和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式N₂+3H₂?2NH₃△V，
                     1               2
                    V變            100-90
所以V變=$\frac{100-90}{2}$=5L，
所以轉(zhuǎn)化率為=$\frac{變化量}{起始量}×100%$=$\frac{5L}{100L×\frac{1}{4}}$=20%，
故答案為：20%；
（2）n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{500L}{22.4L/mol}$=22.32mol，所以m=nM=22.32mol×17g/mol=379.46g，所以氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{379.46g}{379.46g+1000g}×100%$=27.5%，故答案為：27.5%；
（3）由反應(yīng)4NH₃+5O₂?4NO+6H₂O（g），設(shè)氧氣的體積為1.7，所以空氣體積為：8.5，氨氣體積為1，氨的轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%，所以反應(yīng)的氨氣體積為0.95，由反應(yīng)方程式可知生成一氧化氮的體積為0.95，增加的體積為：$\frac{0.95}{4}$=0.238，所以反應(yīng)后NO的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.95}{8.5+1+0.238}×100%$=9.8%，故答案為：9.8%；
（4）合金中其它金屬的質(zhì)量=2.832g×（1-75%）=0.708g，
假設(shè)與硝酸反應(yīng)的金屬全部是銀，則銀的質(zhì)量=$\frac{0.0038mol×4}{1}$=1.642g＞0.708g，
假設(shè)與硝酸反應(yīng)的金屬全部是銅，則銅的質(zhì)量=$\frac{0.0038mol×2}{1}$=0.486g＜0.708g，
則合金中還有Cu和Ag，
設(shè)銀的質(zhì)量為m，則銅的質(zhì)量=0.708-m，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得
$\frac{0.708-m}{64g/mol}$×2+$\frac{m}{108}$=0.0038mol×4，
m=0.324g，銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.324g}{2.832g}$×100%=11.44%，
則銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=25%-11.44%=13.56%，
故答案為：Ag：11.44%；Cu：13.56%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意差量在解題中的運(yùn)用，注意（4）中合金中其它元素的確定方法，難度中等．