Question

已知：4NH₃+5O₂

一定條件

4NO+6H₂O；4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃
設空氣中氧氣的體積分數為0.20，氮氣體積分數為0.80，請完成下列填空：
（1）amol NO完全轉化為HNO₃需要空氣

3.75a

mol；
（2）為使NH₃恰好完全氧化為一氧化氮，氨-空氣混合物中氨的體積分數為

0.14

（保留2位小數）．
（3）20.0moL的NH₃用空氣氧化，產生混合物的組成為：NO 18.0mol、O₂ 12.0mol、N₂ 150.0mol和一定量的硝酸，以及其它成分．（高溫下NO和O₂不反應）計算氨轉化為NO和HNO₃的轉化率．

Answer 1

分析：（1）根據一氧化氮和氧氣的關系式計算；
（2）根據氨氣計算需要氧氣的量，再根據體積分數公式進行計算；
（3）根據反應過程中氮氣的量不變進行計算，算出生成硝酸的物質的量，再根據原子守恒計算轉化率．

解答：解：（1）設需要空氣的物質的量為x，
4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃
4mol     3mol
amol     0.20x
x=

3a

4×0.20

mol=3.75amol，
則需要空氣的物質的量為3.75a mol，故答案為：3.75a；
（2）假設氨氣的體積是4L，設需要空氣的體積為y，
4NH₃+5O₂

一定條件

4NO+6H₂O
4    5
4L  0.20y
y=

4×5

4×0.20

L=25L，
氨-空氣混合物中氨的體積分數=

4L

4L+25L

=0.14，
故答案為：0.14；
（3）設生成x mol HNO₃，空氣中氮氣的量是氧氣的 4倍，4（2x+18.0×

5

4

+12.0）=150.0  x=1.5（mol）
根據氮原子守恒，NH₃的轉化為HNO₃的轉化率=

1.5mol

20.0mol

×100%=7.5%       
NH₃的轉化為NO的轉化率=

18.0+1.5

20

×100%=97.5%，
答：氨轉化為NO和HNO₃的轉化率分別是7.5%和97.5%．

點評：本題考查了氧化還原反應的計算，難點是計算轉化率，明確氮氣和氧氣的關系是解本題的關鍵，結合原子守恒來分析解答，難度較大．