Question

Ⅰ氨气在工农业有着广泛的用途．已知25%氨水的密度为0.91g/cm³，5%氨水的密度为0.98g/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．
Ⅱ已知：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃
（1）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）．
（2）20.0mol NH₃用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0mol、O₂ 12.0mol、N₂ 150.0mol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．
（3）20.0mol 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

【答案】分析：I（1）先根据C=计算浓氨水的物质的量浓度，再根据溶液稀释前后溶质的物质的量不变计算浓氨水的体积；
（2）氨水浓度越大密度越小，等体积相混合时，浓度较稀的氨水质量较大，而较浓的氨水的质量较小，这样混合后，所得溶液浓度当然要比15%偏小些；
II（1）①根据一氧化氮和氧气之间的关系式计算；
②根据氨气计算需要氧气的量，再根据体积分数公式进行计算；
（2）根据反应过程中氮气的量不变进行计算，算出生成硝酸的物质的量，再根据原子守恒计算转化率；
（3）采用极限法找出氨气、空气和硝酸的关系，并画出硝酸和空气的关系图象．
解答：解：（1）浓氨水的物质的量浓度=mol/L=13.4mol/L，设浓氨水的体积为v，2.5mol/L×0.1L=13.4mol/L×V，V=0.01868L=18.68mL，
故答案为：18.68mL；   
（2）若两种氨水等质量混合，则混合后氨水的质量分数为15%，等体积的两种氨水，浓的密度较小，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，所得氨水溶液的质量分数小于15%，故选C；
（2）①根据4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃知，a mol NO完全转化为HNO₃理论上需要氧气=，故答案为：0.75a；      
②假设氨气的体积是4L，设需要空气的体积为y，
4NH₃+5O₂4NO+6H₂O
4    5
4L  0.20y
y=L=25L，
氨-空气混合物中氨的体积分数==0.14，
故答案为：0.14；
（2）设生成x mol HNO₃，空气中氮气的量是氧气的4倍，4（2x+18.0×+12.0）=150.0  x=1.5（mol）
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%，
答：氨转化为NO和HNO₃的转化率分别是7.5%和97.5%．
（3）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O①，4NO+3O₂ +2H₂O→4HNO₃②，将得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：；
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10×20.0mol=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，
故答案为：．
点评：本题考查氨气的性质和有关反应，难点是画出硝酸和空气物质的量之间的关系图象，采用极限法来分析解答，难度较大．