Question

工業(yè)上用氨氣與空氣的混合氣在一定條件下制硝酸，發(fā)生的反應(yīng)是：
①4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O
②4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃
設(shè)空氣中氧氣的體積分數(shù)為0.20，氮氣體積分數(shù)為0.80，請完成下列填空及計算：
（1）為使1mol氨氣恰好完全轉(zhuǎn)化化為硝酸，氨氣與氧氣的體積比為

 

，所得硝酸溶液的質(zhì)量分數(shù)是

 

．
（2）現(xiàn)將1mol的氨氣與8mol的空氣混合反應(yīng)，求所得硝酸的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）根由方程式可得反應(yīng)總方程式：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，據(jù)此確定氨氣與氧氣的體積比，所得硝酸溶液中HNO₃與H₂O的物質(zhì)的量之比為1：1，再結(jié)合質(zhì)量分數(shù)定義計算；
（2）計算氧氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃計算HNO₃與H₂O的物質(zhì)的量，再結(jié)合質(zhì)量分數(shù)定義計算．

解答： 解：（1）根由方程式可得反應(yīng)總方程式：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，為使1mol氨氣恰好完全轉(zhuǎn)化化為硝酸，需要氧氣為2mol，故氨氣與氧氣的體積比=1mol：2mol=1：2，
所得硝酸溶液中HNO₃與H₂O的物質(zhì)的量之比為1：1，故所得硝酸溶液質(zhì)量分數(shù)=

1mol×63g/mol

1mol×(63g/mol+18g/mol)

×100%=77.8%，
故答案為：1：2；77.8%；
（2）8mol的空氣中氧氣的物質(zhì)的量=0.2×8mol=1.6mol，則：
   4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O
   4    5   4   6
1mol 1.25mol 1mol 1.5mol
剩余氧氣為1.6mol-1.25mol=0.35mol
     4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
     4   3    2     4
      0.35mol n（H₂O）  n（HNO₃）
n（H₂O）=

0.35mol×2

3

=

7

30

mol，n（HNO₃）=

0.35mol×4

3

=

7

15

mol
故所得溶液中水的物質(zhì)的量=1.5mol-

7

30

mol=

38

30

mol，
故硝酸與水的物質(zhì)的量之比=

7

15

mol：

38

30

mol=7：19，
則所得硝酸溶液質(zhì)量分數(shù)=

7mol×63g/mol

7mol×63g/mol+19mol×18g/mol

×100%=56.32%，
答：所得硝酸的質(zhì)量分數(shù)為56.32%．

點評：本題考查方程式的有關(guān)計算，（1）中注意利用總反應(yīng)方程式解答，（2）中注意氧氣不足，涉及過量計算問題，難度中等．