题目内容

工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸,生成的气体经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸(假定上述过程中无其他损失).

(1)试写出上述反应的化学方程式.

(2)设循环操作的次数为n,试写出NO2HNO3转化率与循环操作的次数n之间关系的数学表达式.

(3)计算一定量的二氧化氮气体要经过多少次循环操作,才能使95%的二氧化氮转变为硝酸?

答案:
解析:

  解:(1)3NO2+H2O2HNO3+NO;2NO+O22NO2;

  (2)设起始时NO2物质的量为1 mol,经过n次循环后生成HNO3物质的量为

  Sn··()2+…+·()n-1

  所以NO2HNO3转化率为×100%=[1-()n]×100%;

  (3)由(2)结论:×100%=95%

  化简得:()n=0.05

  解得n≈2.7

  故要经过3次循环操作,才能使95%的二氧化氮转变为硝酸.


练习册系列答案
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(14分)工业制硝酸的主要反应是4NH3(g)+5O2(g)  4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-akJ/mol(a﹥0)

(1)如果将4molNH3和5molO2放入容器中,达到平衡时,放出热量0.8akJ,则反应时转移的电子数为

               mol

(2)若其他条件不变,下列关系图中错误的是           (选填序号)

(3)t℃时,在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度如下表

 浓度(mol/L)             

时间(min)

c(NH3)

c(O2)

c(NO)

c(H2O)

起   始

4.0

5.5

0

0

第2min

3.2

x

0.8

1.2

第4min

2.0

3.0

2.0

3.0

第6min

2.0

3.0

2.0

3.0

 

①反应在第2mim到第4mim时,反应速率v(O2)=             

②第2min时改变了条件,改变的条件可能是            

A.升高温度     B.使用了催化剂     C.减小压强     D.增加了生成物

③在相同的温度下,起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为1mol/L,则该反应将向      _______方向进行(填“正反应”.“逆反应”.“不移动”)

(4)工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸,生成的NO2气体经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸(假定上述过程中无其它损失),现有23吨NO2经过2次氧化吸收得到20℅的稀硝酸      吨。

(5)成品硝酸的浓度为60%~70%,为了制浓硝酸,常用Mg(NO3)2作吸水剂,然后进行蒸馏,不用CaCl2或MgCl2作吸水剂的原因是__________________________________________

 

(14分)HNO3是极其重要的化工原料。工业上制备HNO3采用NH3催化氧化法,将中间产生的NO2在密闭容器中多次循环用水吸收制备的。(1)工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸,生成的气体经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸(假定上述过程中无其它损失)。

① 试写出上述反应的化学方程式。                                     

② 设循环操作的次数为n,试写出NO2→HNO3转化率与循环操作的次数n之间关系的数学表达式。

③ 计算一定量的二氧化氮气体要经过多少次循环操作,才能使95%的二氧化氮转变为硝酸?

(2) 上述方法制备的HNO3为稀硝酸,将它用水稀释或蒸馏、浓缩可制得不同浓度的HNO3。实验证明:不同浓度的HNO3与同一金属反应可生成不同的还原产物。例如,镁与硝酸反应实验中,测得其气相产物有H2、N2、NO、NO2,液相产物有Mg(NO3)2,NH4NO3和H2O。生成这些产物的HNO3浓度范围为:H2c<6.6 mol/L;N2和NH4+c<10 mol/L;NO:0.1 mol/L<c<10 mol/L;NO2c>0.1 mol/L。各气相产物成分及含量随HNO3浓度变化曲线如下图所示。

④ 写出Mg与11 mol/L的HNO3反应的方程式;

                                                                   

⑤ 960 mg Mg与一定体积4 mol/L的HNO3恰好完全反应,收集到224 mL气体(S.T.P)气体,试通过计算写出反应方程式。

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