题目内容

在常温常压下,把a mol的NH3和O2的混合气充入密闭容器中,在催化剂存在下加热,使其充分反应,然后恢复到原来的温度和压强.
(1)写出容器内NH3被氧化和形成HNO3的化学方程式.
(2)若原混合气中O2的体积分数为x,最后在容器中生成的HNO3为ymol.
请填写下表.
x的取值范围 用x表示的y值表示式
(3)在坐标图上画出y=f(x)的关系曲线.
分析:(1)氨气在催化剂、加热条件下反应生成一氧化氮和水,一氧化氮不稳定能和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮易和水反应生成硝酸和一氧化氮,据此写出相应的反应方程式;
(2)根据氨气和氧气及一氧化氮和氧气的反应方程式进行分段讨论;
(6)根据横坐标和纵坐标之间的关系画出坐标图;
解答:解:(1)氨气在催化剂、加热条件下反应生成一氧化氮和水4NH3+5O2
Pt
800℃
4NO+6H2O;一氧化氮不稳定能和氧气反应生成二氧化氮2NO+O2=2NO2;二氧化氮易和水反应生成硝酸和一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO.
故答案为:4NH3+5O2
Pt
800℃
4NO+6H2O; 2NO+O2=2NO2;3NO2+H2O=2HNO3+NO.
(2)氧气参加的反应有:4NH3+5O2
Pt
800℃
4NO+6H2O; 4NO+3O2+2H2O=4HNO3,所以分三段计算;
①当氨气过量氧气不足量或氨气和氧气恰好反应时,根据方程式4NH3+5O2
Pt
800℃
4NO+6H2O知,当0<x≤
5
9
时,没有硝酸生成,所以y=0.
故答案为:0<x≤
5
9
,y=0.
②当氨气完全反应,氧气过量,过量的氧气恰好与一氧化氮反应时,x的取值范围为
5
9
<x≤
2
3
时,生成的硝酸的量为:
4NH3+5O2
Pt
800℃
4NO+6H2O;
 4    5      
a(1-x)
5a(1-x)
4
  
所以与氨气反应消耗氧气的量为 
5a(1-x)
4
mol,剩余氧气的量为 
a(9x-5)
4
mol,根据剩余氧气的量计算硝酸的物质的量,
 4 NO+3 O2+2H2O=4 HNO3,
       3          4 
 
a(9x-5)
4
mol     ymol
所以y=(3x-
5
3
 )a
故答案为:
5
9
<x≤
2
3
,y=(3x-
5
3
 )a.
③当氧气与一氧化氮反应也过量时,即 
2
3
<x≤1
时,生成硝酸的物质的量为ymol,
4NH3+5O2
Pt
800℃
6H2O+4NO;
 4                4
a(1-x)mol       a(1-x) mol
生成一氧化氮的物质的量为a(1-x) mol,氧气剩余,所以以一氧化氮的物质的量计算生成硝酸的量.
 4 NO+3 O2+2H2O=4 HNO3
4                 4
a(1-x) mol        ymol
y=a(1-x)
故答案为:
2
3
<x≤1
,y=a(1-x).

x的取值范围 用x表示的y值表达式
0<x≤
5
9
0<
y=0
5
9
<x≤
2
3
y=(3x-
5
3
)a
2
3
<x≤1
y=(1-x)a
(3)当0<x≤
5
9
,y=0
当
5
9
<x≤
2
3
,y=(3x-
5
3
 )a.
当
2
3
<x≤1
,y=a(1-x).
故答案图象如图:
点评:本题以氨气的化学性质为载体考查了有关范围讨论题的计算,难度较大,临界值的准确确定是解本题的关键.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网