Question

（9分）某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为0.2）为原料生产硝酸铵过程如下：

（1）步骤②发生了两个反应，将这两个化学方程式合并为一个化学方程式，可表示为 。

（2）若不考虑副反应且各步反应均完全，为使生产过程中不再补充空气，则原料气中氨（包括第③步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为 。

（3）假设实际生产中，反应①、②中含氮物质的利用率分别为a、b，反应③中氨的利用率为c，硝酸的利用率为100%，则合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是 。（用含a，b，c的表示式）。

Answer 1

（1）4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3 （2）1/6 （3）

【解析】

试题分析：（1）氨气方式催化氧化生成NO，NO被氧化氧化生成NO2，NO2溶于水生成硝酸，反应的方程式可表示为4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3。

（2）根据流程图可知有关反应的方程式有① 4NH3＋5O24NO＋6H2O、② 4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3、③NH3＋HNO3＝NH4NO3，则①+②+③×4得到2NH3＋2O2＝NH4NO3＋H2O。根据方程式可知氨气和氧气的物质的量之比是1：1，则氨气与空气的体积之比是1：5，所以原料气中氨（包括第③步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为。

（3）假设反应中消耗氨气的物质的量是1mol，其中用于制取硝酸的物质的量是xmol，被硝酸吸收的氨气物质的量是ymol。根据反应①、②中含氮物质的利用率分别为a、b，可知生成硝酸的物质的量是abxmol。在反应NH3＋HNO3＝NH4NO3中氨的利用率为c，则根据方程式可知abxmol＝cymol，又因为x＋y＝1，则解得x＝、y＝，所以合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是。

考点：考查工业生产硝酸铵的有关计算