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科目: 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

10.2015年3月,全國(guó)“兩會(huì)”代表委員就我國(guó)“霧霾”治理積極建言獻(xiàn)策.科學(xué)家研究表明氮氧化物與懸浮在大氣中的鹽粒子相互作用時(shí)能產(chǎn)生“二次霧霾”,涉及的反應(yīng)有:
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g)      K1 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)                K2 (Ⅱ)
回答下列問題:
(1)寫出反應(yīng)(Ⅰ)的平衡常數(shù)表達(dá)式K1=$\frac{c(ClNO)}{{c}^{2}(N{O}_{2})}$.
(2)恒溫恒容條件下,反應(yīng)(Ⅱ)達(dá)到平衡的標(biāo)志是ab.
a.體系壓強(qiáng)保持不變             b.混合氣體顏色保持不變
c.NO和ClNO的物質(zhì)的量相等    d.每消耗0.1mol NO的同時(shí)消耗0.05mol Cl2
(3)為研究不同條件對(duì)反應(yīng)(Ⅱ)的影響,恒溫時(shí)向2L密閉容器中加入 0.2mol NO和0.1molCl2
①在恒容條件下反應(yīng)10min達(dá)到平衡,測(cè)得10min內(nèi)v(ClNO)=7.5×10-3 mol•L-1•min-1,則NO的平衡轉(zhuǎn)化率α1=75%.
②在恒壓條件下建立平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為α2,則α2>α1(填“>”“<”或“=”),平衡常數(shù)K2不變(填“增大”、“減小”或“不變”).
(4)工業(yè)上可通過電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示,陰極反應(yīng)式為NO+5e-+6H+═NH4++H2O;為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充氣體物質(zhì)A,A的化學(xué)式是NH3
(5)NO2可助偏二甲肼(C2H8N2)燃燒,產(chǎn)生的巨大能量能把火箭送入太空.已知6.0g液態(tài)偏二甲肼與液態(tài)NO2完全反應(yīng)生成N2、CO2、H2O(g)放出225.0kJ的熱量.寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C2H8N2(l)+4NO2(l)═3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-2250.0kJ/mol.

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9.在實(shí)驗(yàn)室,可以用如圖所示的裝置制取乙酸乙酯.請(qǐng)回答下列問題:
(1)左側(cè)試管中需加濃硫酸做催化劑 和吸水劑,
右側(cè)試管中盛放的試劑是飽和的碳酸鈉溶液其作用是吸收乙醇,中和乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度
右側(cè)導(dǎo)氣管的下端不能插入液面以下,其目的是防止倒吸.
(2)寫出實(shí)驗(yàn)室用乙醇和乙酸制取乙酸乙酯的化學(xué)反應(yīng)方程式
CH3COOH+C2H5OH$?_{加熱}^{濃硫酸}$CH3COOC2H5+H2O.
(3)該反應(yīng)是典型的可逆反應(yīng),若不把生成的乙酸乙酯及時(shí)蒸餾 出來,反應(yīng)一段時(shí)間后,就會(huì)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài).下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的有②④ (填序號(hào)).
①單位時(shí)間里,生成1mol乙酸乙酯,同時(shí)生成1mol水;
②單位時(shí)間里,生成1mol乙酸乙酯,同時(shí)生成1mol乙酸;
③單位時(shí)間里,消耗1mol乙醇,同時(shí)消耗1mol乙酸;
④混合物中各物質(zhì)的濃度不再變化.
(4)事實(shí)證明,此反應(yīng)以濃硫酸為催化劑,也存在缺陷,其原因可能是BD
A.濃硫酸易揮發(fā),以致不能重復(fù)使用.
B.會(huì)使部分原料炭化
C.濃硫酸具有吸水性
D.會(huì)造成環(huán)境污染.

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8.霧霾天氣中SO2是造成空氣污染的主要原因;在硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)是關(guān)鍵步驟.該反應(yīng)的過程在600℃時(shí)的平衡常數(shù)K=19,有關(guān)的能量變化,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示.

壓強(qiáng)/Mpa
轉(zhuǎn)化率/%
溫度/℃
0.10.5110
40099.299.699.799.9
50093.596.997.899.3
60073.785.889.596.4
(1)已知1mol SO2(g)氧化為1mol SO3(g)時(shí)的△H=-99kJ/mol.則圖中△H=198 kJ/mol; E代表的意義是正反應(yīng)活化能.結(jié)合表中的數(shù)據(jù)解釋該反應(yīng)是放熱反應(yīng)的原因:壓強(qiáng)一定時(shí),溫度升高,SO2轉(zhuǎn)化率下降,說明升溫有利于逆反應(yīng)進(jìn)行,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng);若600℃時(shí),在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,當(dāng)測(cè)得容器內(nèi)c(SO2)=0.3mol/L,c(O2)=0.1mol/L,c(SO3)=0.4mol/L,在這種情況下,化學(xué)反應(yīng)速率是v(正)> v(逆)(填“>”、“<”或“=”).
(2)硫酸工廠尾氣處理時(shí)用NaOH溶液吸收SO2生成NaHSO3.已知在0.1mol/L的NaHSO3溶液中有關(guān)微粒濃度由大到小的順序?yàn)閏(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3).該溶液中c(H+)>c(OH-)(填“>”、“<”或“=”),簡(jiǎn)述理由(用簡(jiǎn)單的文字和離子方程式說明):NaHSO3溶液中存在反應(yīng):HSO3-?H++SO32-、HSO3-+H2O?OH-+H2SO3,由于c(SO32-)>c(H2SO3),所以電離程度大于水解.
(3)有人設(shè)想用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸(裝置見圖2),寫出通入SO2的電極的電極反應(yīng)式:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn),硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變,則通入SO2和水的質(zhì)量比為16:29.

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7.CH4和H2O(g)可發(fā)生催化重整反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g).
(1)每消耗8gCH4轉(zhuǎn)移3mol電子.
(2)已知:①2CO(g)+O2(g)?2CO2(g)△H1=akJ•mol-1
②CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H2=bkJ•mol-1
③CH4(g)+2O2(g)?CO2(g)+2H2O(g)△H3=ckJ•mol-1
④CH4(g)+2H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H4
由此計(jì)算△H4=c+3b-2akJ•mol-1
(3)T℃時(shí),向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g),發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O?CO(g)+3H2(g)
經(jīng)過tmin,反應(yīng)達(dá)到平衡.已知平衡時(shí),c(CH4)=0.5mol•L-1
①0~tmin內(nèi),該反應(yīng)的平衡反應(yīng)速率v(H2)=$\frac{1.5}{t}$mol/(L•min).
②T℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=6.75.
③當(dāng)溫度升高到(T+100)℃時(shí),容器中c(CO)=0.75mol•L-1,則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”).
(4)一種熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖如圖:
①該放電過程中K+和Na+向電極B(填“A”或“B”)移動(dòng).
②該電池的負(fù)極反應(yīng)式為3H2+CO+4CO32--8e-=3H2O+5CO2

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6.化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用.
Ⅰ.氮元素在海洋中的循環(huán),是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程可用圖1表示.

(1)海洋中的氮循環(huán)起始于氮的固定,其中屬于固氮作用的一步是②(填圖中數(shù)字序號(hào)).
(2)有氧時(shí),在硝化細(xì)菌作用下,NH4+可實(shí)現(xiàn)過程④的轉(zhuǎn)化,將過程④的離子方程式補(bǔ)充完整:4NH4++5O2═2NO2-+6H++1N2O+5H2O
Ⅱ.工業(yè)合成氨原理是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分別在200℃、400℃、600℃下達(dá)到平衡時(shí),混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖2.
(1)曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是200℃.
(2)關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng),下列敘述正確的是AB.
A.及時(shí)分離出NH3可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
B.圖2中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)=K(Q)>K(N)
C.M點(diǎn)比N點(diǎn)的反應(yīng)速率快
D.由曲線a可知,當(dāng)壓強(qiáng)增加到100MPa以上,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)可達(dá)到100%
(3)如果N點(diǎn)時(shí)c(NH3)=0.2mol•L-1,N點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.93L2/mol2 (精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位)
Ⅲ.尿素[CO(NH22]是一種非常重要的高效氮肥,工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素,該反應(yīng)實(shí)際為兩步反應(yīng):
第一步:2NH3(g)+CO2(g)?H2NCOONH4(s)△H=-272kJ•mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+138kJ•mol-1
(1)寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式:2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH22 (s)△H=-134kJ/mol
(2)某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5L的密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖3所示:
①反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)測(cè)得CO2的物質(zhì)的量如圖3所示,則用CO2表示的第一步反應(yīng)的速率v(CO2)=0.148mol/(L•min).
②已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步反應(yīng)決定,總反應(yīng)進(jìn)行到55min時(shí)到達(dá)平衡.

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5.一定量的CO2與足量的C在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H.
回答下列問題:
(1)已知C和CO的燃燒熱分別為393KJ•mol-1、283KJ•mol-1,則上述反應(yīng)的△H=+173KJ/mol.
(2)若反應(yīng)進(jìn)行到10s時(shí),測(cè)得容器內(nèi)的密度增大了2.4g•L-1,則10s內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率為0.04mol/(L•s).
(3)若將反應(yīng)容器改為容積可變的恒壓密閉容器,壓強(qiáng)為ρkPa,平衡時(shí)體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示.
①650℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為25%.
②T1℃的平衡常數(shù)Kp=0.5pka(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體,則平衡不(填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng),原因是Qp=Kp
③已知:Kp=Kc(RT)△v,其中R=8.314L•kPa•mol-1•K-1,△v=氣態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和-氣態(tài)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和.若該反應(yīng)的$\frac{{K}_{p}}{{K}_{c}}$的值為9976.8,則此時(shí)的熱力學(xué)溫度為1200K.

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4.硫單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用.請(qǐng)回答下列問題:
(1)一種煤炭脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形成固定下來,但產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:
①CaSO4(s)+CO(g)?CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H=+210.5kJ•mol-1
②$\frac{1}{4}$CaSO4(s)+CO(g)?$\frac{1}{4}$CaS(s)+CO2(g)△H=-47.3kJ•mol-1
反應(yīng)CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)?CaS(s)+3CO2(g)△H=-399.7kJ•mol-1;
平衡常數(shù)K的表達(dá)式為$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)c(S{O}_{2})}$.
(2)圖1為在密閉容器中H2S氣體分解生成H2和S2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系.

圖1中壓強(qiáng)p1、p2、p3的大小順序?yàn)镻1<P2<P3,理由是反應(yīng)前后氣體體積增大,增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行;該反應(yīng)平衡常數(shù)的大小關(guān)系為K(T1)<K(T2) (填“>”、“<”或“=”),理由是反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升溫平衡正向進(jìn)行,平衡常數(shù)增大.
(3)在一定條件下,二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H<0
①600℃時(shí),在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,反應(yīng)過程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖2,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是15-20min和25-30min.
②據(jù)圖2判斷,反應(yīng)進(jìn)行至20min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因是增大氧氣的濃度(用文字表達(dá));10min到15min的曲線變化的原因可能是ab(填寫編號(hào)).
A.加了催化劑                      B.縮小容器體積
C.降低溫度                        D.增加SO3的物質(zhì)的量
(4)煙氣中的SO2可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液,且所得溶液呈中性,該溶液中c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)(用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示).

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3.隨著能源與環(huán)境問題越來越被人們關(guān)注,碳一化學(xué)(C1化學(xué))成為研究的熱點(diǎn)..“碳一化學(xué)”即以單質(zhì)碳及CO、CO2、CH4、CH3OH等含一個(gè)碳原子的物質(zhì)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)與工藝.(1)將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可有效實(shí)現(xiàn)碳循環(huán).CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的例子很多,如:
a.6CO2+6H2O$\stackrel{光合作用}{→}$C6H12O6
b.CO2+3H2$→_{△}^{催化劑}$CH3OH+H2O
c.CO2+CH4$→_{△}^{催化劑}$CH3COOH
d.2CO2+6H2$→_{△}^{催化劑}$CH2=CH2+4H2O
在以上屬于人工轉(zhuǎn)化的反應(yīng)中,原子利用率最高的是c(填序號(hào)).
(2)CO2制備甲醇:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1,在體積為1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,測(cè)得CO2(g)和CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖1所示.
①該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式是$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$.
②0~9min時(shí)間內(nèi),該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2)=0.25mol/L•min.
③在相同條件下,密閉容器的體積縮小至0.5L時(shí),此反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)放出的熱量(Q)可能是c(填字母序號(hào)).
a.0<Q<29.5kJ       b.29.5kJ<Q<36.75kJ
c.36.75kJ<Q<49kJ   d.49kJ<Q<98kJ
④在一定條件下,體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與L和X的關(guān)系如圖2所示,L和X分別表示溫度或壓強(qiáng).
i.X壓強(qiáng)的物理量是溫度.
ii.L1和L2的大小關(guān)系是L1>L2,簡(jiǎn)述理由:溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大.
(3)二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對(duì)臭氧層無破壞作用.工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚.工業(yè)上利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
a.2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H1=-90.8kJ•mol-1
b.2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-1
c.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.3kJ•mol-1
①對(duì)于反應(yīng)b,在溫度和容積不變的條件下,能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是cd(填字母).
a.n(CH3OH)=n(CH3OCH3)=n(H2O)
b.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
c.H2O(g)的濃度保持不變
d.CH3OH的消耗速率與CH3OCH3的消耗速率之比為2:1
②總反應(yīng):3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.4kJ•mol-1
(4)以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,用二甲醚-空氣組成燃料,其中負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O.
(5)C1化合物在治理汽車尾氣方面也大有可為,如CO、CH4等在一定條件下均可以與氮氧化物生成無污染的物質(zhì).寫出CO與氮氧化物(NOx)在有催化劑的條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式2xCO+2NOx$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2xCO2+N2

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2.氨氣有廣泛用途,工業(yè)上利用反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0合成氨,其基本合成過程如下:

(1)某小組為了探究外界條件對(duì)反應(yīng)的影響,以c0mol/L H2參加合成氨反應(yīng),在a、b兩種條件下分別達(dá)到平衡,如圖A.
①a條件下,0~t0的平均反應(yīng)速率v(N2)=$\frac{{c}_{0}-{c}_{1}}{300{t}_{0}}$mol•L-1•min-1
②相對(duì)a而言,b可能改變的條件是增大c(N2).
③在a條件下t1時(shí)刻將容器體積壓縮至原來的$\frac{1}{2}$,t2時(shí)刻重新建立平衡狀態(tài).請(qǐng)?jiān)诖痤}卡相應(yīng)位置畫出t1~t2時(shí)刻c(H2)的變化曲線.

(2)某小組往一恒溫恒壓容器充入9mol N2和23mol H2模擬合成氨反應(yīng),圖B為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系圖.若體系在T2、60MPa下達(dá)到平衡.
①此時(shí)N2的平衡分壓為9MPa,H2的平衡分壓為15MPa.(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
②列式計(jì)算此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=0.043(MPa)-2.(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
(3)分離器中的過程對(duì)整個(gè)工業(yè)合成氨的意義是及時(shí)分離出液氨,c(NH3)減小,使平衡往生成NH3的方向移動(dòng),增大原料利用率(或NH3產(chǎn)率).
(4)有人利用NO2和NH3構(gòu)成電池的方法,既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放減少環(huán)境污染,又能充分利用化學(xué)能進(jìn)行粗銅精煉,如圖C所示,d極為粗銅.
①a極通入NO2氣體(填化學(xué)式);
②b極電極反應(yīng)為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

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科目: 來源: 題型:解答題

1.氮的化合物是重要的化工原料,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很多重要應(yīng)用.工業(yè)上合成氮及聯(lián)合制堿法的流程示意圖如下:

(1)在工業(yè)生產(chǎn)中,設(shè)備A的名稱為沉淀池,A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓.
(2)在上述生產(chǎn)中向母液通入氨氣同時(shí)加入NaCl,可促進(jìn)副產(chǎn)品氯化銨的析出.
(3)原料氣中往往含有H2S、CO、CO2等雜質(zhì),必須除去這些雜質(zhì)的目的是防止催化劑中毒.
(4)某實(shí)驗(yàn)小組,利用下列裝置圖模擬“聯(lián)合制堿法”的第一步反應(yīng).

上述裝置中接口連接順序?yàn)镈;D中應(yīng)選用的液體為飽和NaHCO3溶液.
A.a(chǎn)接c;b接f;e接d
B.a(chǎn)接d;b接f;e接c
C.b接d;a接c;f接 e
D.b接c;a接f;e接d
(5)某工廠用氨制硝酸,再進(jìn)一步制NH4NO3.已知由NH3制HNO3時(shí)產(chǎn)率為88%,由NH3被HNO3的吸收率為98%.則該工廠用100噸氨最多能制硝酸銨218噸.

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