题目内容

工业上用氨气与空气的混合气在一定条件下制硝酸,发生的反应是:
①4NH3+5O2→4NO+6H2O
②4NO+3O2+2H2O→4HNO3
设空气中氧气的体积分数为0.20,氮气体积分数为0.80,请完成下列填空及计算:
(1)为使1mol氨气恰好完全转化化为硝酸,氨气与氧气的体积比为
 
,所得硝酸溶液的质量分数是
 
.
(2)现将1mol的氨气与8mol的空气混合反应,求所得硝酸的质量分数.
考点:化学方程式的有关计算
专题:计算题
分析:(1)根由方程式可得反应总方程式:NH3+2O2=HNO3+H2O,据此确定氨气与氧气的体积比,所得硝酸溶液中HNO3与H2O的物质的量之比为1:1,再结合质量分数定义计算;
(2)计算氧气的物质的量,再根据方程式4NH3+5O2=4NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3计算HNO3与H2O的物质的量,再结合质量分数定义计算.
解答: 解:(1)根由方程式可得反应总方程式:NH3+2O2=HNO3+H2O,为使1mol氨气恰好完全转化化为硝酸,需要氧气为2mol,故氨气与氧气的体积比=1mol:2mol=1:2,
所得硝酸溶液中HNO3与H2O的物质的量之比为1:1,故所得硝酸溶液质量分数=
1mol×63g/mol
1mol×(63g/mol+18g/mol)
×100%=77.8%,
故答案为:1:2;77.8%;
(2)8mol的空气中氧气的物质的量=0.2×8mol=1.6mol,则:
   4NH3+5O2=4NO+6H2O
   4    5   4   6
1mol 1.25mol 1mol 1.5mol
剩余氧气为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质的量=1.5mol-
7
30
mol=
38
30
mol,
故硝酸与水的物质的量之比=
7
15
mol:
38
30
mol=7:19,
则所得硝酸溶液质量分数=
7mol×63g/mol
7mol×63g/mol+19mol×18g/mol
×100%=56.32%,
答:所得硝酸的质量分数为56.32%.
点评:本题考查方程式的有关计算,(1)中注意利用总反应方程式解答,(2)中注意氧气不足,涉及过量计算问题,难度中等.
练习册系列答案
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NO、NO2、SO2、CO等均为大气污染物,研究这些气体的吸收和处理意义重大.请回答下列问题:
(1)NO、NO2可用烧碱溶液吸收,生成NaNO2和水,该反应的离子方程式为
 
,其中
 
是氧化剂.氨气也可用来处理NO,如一定条件下可发生反应:6NO+4NH3?5N2+6H2O,当有0.2mol电子转移时,反应的NO为
 
L(标准状况).
(2)已知:NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ/mol
①计算当有2.3kg NO2(g)参加反应时,放出的热量为
 
kJ.
②若上述反应在恒容密闭容器中进行,下列能说明反应达到平衡状态的是
 
.
A.混合气体颜色保持不变     B.容器内气体压强保持不变
C.容器内气体密度保持不变   D.单位时间内,每消耗1mol NO同时生成1mol SO2
③一定条件下,若将NO2与SO2以体积比1:3置于密闭容器中反应,当上述反应达到平衡时,测得NO2与SO2的体积比为1:6,则该反应的平衡常数为
 
.
④将一定量NO2和SO2通入容器中进行反应,正反应速率随时间变化关系如右图所示,则反应物浓度a点
 
(填“>”、“<”或“=”,下同)b点;若△t1=△t2,SO2的转化率:a~b段
 
b~c段.
(3)CO可用于制甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0.在一定条件下,该反应在密闭容器中达到平衡状态.
①体积不变时,下列措施可以提高CO转化率的是
 
.
A.通入H2      B.通入CO      C.加催化剂     D.降低温度
②压强不变时,充入一定量H2且保持H2浓度不变,该反应的平衡常数将会
 
(填“变大”、“变小”或“不变”),其理由是
 
.

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