Question

7．已知空氣中含有20%的氧氣和80%的氮?dú)猓�體積百分比，空氣中其它成分忽略），請(qǐng)完成下列填空及計(jì)算：
（1）2mol NO₂完全轉(zhuǎn)化為HNO₃需要O₂分子的數(shù)目為9.03×10²³．
（2）NH₃催化氧化可以轉(zhuǎn)化為NO，為使NH₃恰好完全氧化為一氧化氮，氨-空氣混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)為0.14（保留2位有效數(shù)字）
（3）6mol的NH₃用空氣氧化，反應(yīng)后混合物的組成為：NO 4mol、O₂ 2mol、N₂ 40mol和一定量的硝酸，以及其它成分（高溫下NO和O₂不反應(yīng)，其它成分中不含氧化物），計(jì)算氨轉(zhuǎn)化為NO和HNO₃的總轉(zhuǎn)化率NO轉(zhuǎn)化率為91.7%；HNO₃的轉(zhuǎn)化率為7.5%（寫出過(guò)程及結(jié)果）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式二氧化氮和氧氣的關(guān)系式計(jì)算；
（2）根據(jù)氨氣計(jì)算需要氧氣的量，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)公式進(jìn)行計(jì)算；
（3）根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中氮?dú)獾牧坎蛔冞M(jìn)行計(jì)算，算出生成硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子守恒計(jì)算轉(zhuǎn)化率

解答 解：（1）設(shè)需要氧氣的物質(zhì)的量為x，
4NO₂+2H₂O+3O₂=4HNO₃
4                   3
2mol             x
x=1.5 mol，
N（O₂）=n（O₂）×N_A=1.5×6.02×10²³=9.03×10²³，
故2mol NO₂完全轉(zhuǎn)化為HNO₃需要O₂分子的數(shù)目為9.03×10²³；
（2）假設(shè)氨氣的體積是4L，設(shè)需要空氣的體積為y，
4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{\;高溫、高壓\;}}{催化劑}$4NO+6H₂O
4          5
4L      0.20y
y=$\frac{4×5}{4×0.2}$L=25L，
氨-空氣混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{4L}{4L+25L}$=0.14，
故答案為：0.14；
（3）4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O
          4         5                   4
        4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃
       4NH₃～8O₂～4HNO₃        
設(shè)生成y mol HNO₃
4×（2y+4×$\frac{5}{4}$+2）=40
y=1.5mol
根據(jù)氮原子守恒，NH₃的轉(zhuǎn)化為HNO₃的轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.5mol}{20mol}$×100%=7.5%
NH₃的轉(zhuǎn)化為NO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{4+1.5}{6}$×100%=91.7%，
故答案為：氨轉(zhuǎn)化為NO和HNO₃的轉(zhuǎn)化率分別是91.7%和7.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，難點(diǎn)是計(jì)算轉(zhuǎn)化率，明確氮?dú)夂脱鯕獾年P(guān)系是解本題的關(guān)鍵，結(jié)合原子守恒來(lái)分析解答，難度較大