Question

（1）氨气在工农业有着广泛的用途。已知25%氨水的密度为0.91 g/cm³，5%氨水的密度为0.98 g/cm³。
①配制100mL 2.5mol/L氨水需要浓度为25%氨水______mL（保留2位小数）。
②若将上述两溶液等体积混合，所得氨水溶液的质量分数是_____________。
A．等于15%    B．大于15%    C．小于15%    D．无法估算
已知：4NH₃+O₂4NO+6 H₂O，4NO+3O₂+2H₂O4HNO₃
（2）设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气的体积分数为0.80。
①a mol NO完全转化为HNO₃理论上需要氧气_____________mol。
②为使NH₃恰好完全氧化为NO，氨－空气混合气体中氨的体积分数（用小数表示）为_____________
（保留2位小数）。
（3）20.0 mol NH₃用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0 mol、O₂ 12.0 mol、N₂ 150.0 mol和一定量硝酸，以及其他成分（高温下NO与O₂不化合）。计算氨转化为NO和HNO₃的转化率。
（4）20.0 mol NH₃和一定量空气充分反应后，再转化为硝酸。通过计算，在图中画出HNO₃的物质的量n(A)和空气的物质的量n (B)关系的理论曲线。

Answer 1

（本题共16分）（1）①18.68mL   ②C  
（2）①0.75a    ②0.14  
（3）7.5%；97.5%
（4）

试题分析：（1）①根据c＝可知，浓氨水的物质的量浓度c＝mol/L＝13.4mol/L。设浓氨水的体积为V，则2.5mol/L×0.1L＝13.4mol/L×V，解得V＝0.01868L＝18.68mL。
②若两种氨水等质量混合，则混合后氨水的质量分数等于15%。等体积的两种氨水，浓度大的氨水的密度较小，所以质量较小，两种氨水混合后，质量分数更接近稀氨水的浓度，因此所得氨水溶液的质量分数小于15%，因此答案选C。
（2）①根据化学反应方程式4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃可知，a mol NO完全转化为HNO₃理论上需要氧气＝×3＝0.75amol。
②假设氨气的体积是4L，设需要空气的体积为y，则根据化学反应方程式可知
4NH₃   +   5O₂4NO+6H₂O
4L        5L
4L       0.20y
解得y＝＝25L
所以氨－空气混合物中氨的体积分数＝＝0.14
（3）设生成x mol HNO₃，根据反应式4NH₃+5O₂4NO+6 H₂O、4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃可知NH₃+2O₂→HNO₃+H₂O，由于空气中氮气的量是氧气的4倍，所以4（2x＋18.0×＋12.0）＝150.0，解得x＝1.5mol。根据氮原子守恒，NH₃的转化为HNO₃的转化率＝×100%＝7.5%；NH₃的转化为NO的转化率＝×100%＝97.5%。
（4）根据反应4NH₃+5O₂4NO+6 H₂O①和4NO+3O₂ +2H₂O→4HNO₃②可知，将（①＋②）÷2得到反应NH₃+2O₂→H₂O+HNO₃③。由①③知，当n（O₂）：n（NH₃）≤5:4，即n（空气）：n（NH₃）≤25:4时无硝酸生成，此时20.0mol氨气所需空气量为×20.0mol×5＝125mol；当5:4≤n（O₂）：n（NH₃）≤2:1，即25:4≤n（空气）：n（NH₃）≤10:1时有硝酸生成，此时20.0mol氨气所需空气量为5×2××20.0mol＝200mol，生成硝酸的物质的量是20mol，所以HNO₃的物质的量n（A）和空气的物质的量n （B）关系的理论曲线为。