Question

氨氣在工農業有著廣泛的用途。已知25%氨水的密度為0.91 g/cm³，5%氨水的密度為0.98 g/cm³。

1、（1）配制100mL 2.5mol/L氨水需要濃度為25%氨水______mL（保留2位小數）。

（2）若將上述兩溶液等體積混合，所得氨水溶液的質量分數是_____________。

A．等于15%    B．大于15%    C．小于15%    D．無法估算

2、已知：4NH₃+O₂4NO+6NO，4NO+3O₂+2H₂O4HNO₃

設空氣中氧氣的體積分數為0.20，氮氣的體積分數為0.80。

（1）a mol NO完全轉化為HNO₃理論上需要氧氣_____________mol。

（2）為使NH₃恰好完全氧化為NO，氨-空氣混合氣體中氨的體積分數（用小數表示）為_____________ （保留2位小數）。

（3）20.0 mol NH₃用空氣氧化，產生混合物的組成為：NO 18.0 mol、O₂ 12.0 mol、N₂ 150.0 mol和一定量硝酸，以及其他成分（高溫下NO與O₂不化合）。計算氨轉化為NO和HNO₃的轉化率。

（4）20.0 mol NH₃和一定量空氣充分反應后，再轉化為硝酸。通過計算，在圖中畫出HNO₃的物質的量n(A)和空氣的物質的量n (B)關系的理論曲線。

 

Answer 1

【答案】

1、(1)18.68mL    (2)C

2、(1)0.75a     (2)0.14

（3）97. 5%

（4）

【解析】

試題分析：

1、（1）先計算25%的氨水的濃度,c=1000*0.91*0.25/17=13.38mol/L。則需要的氨水的體積為0.1*2.5/13.38=0.01868L，即為18.86ml

（2）令氨水的體積為1ml，則：

質量分數為25%的氨水的質量為1ml×0.91g/cm³=0.91g，溶質氨氣的質量為0.91g×25%g

質量分數為5%的氨水的質量為1ml×0.98g/cm³=0.98g，溶質氨氣的質量為0.98g×5%g

所以混合后氨水的質量分數為(0.91g×25%g+0.98g×5%g)/(0.91g+0.98g) ×100%=14.63%＜15%。

2、

（1）4NO + 3O₂+2H₂O ==4HNO₃

4mol  3mol

amol  0.75amol

所以需要氧氣為0.75amol。

（2）假設氨氣的體積是4L，設需要空氣的體積為y，

4NH₃+5O₂4NO+6NO

4     5

4L    0.020y

y=4×5/(4×0.20)="25L," 氨-空氣混合物中氨的體積分數=4L/(4L+25L)=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=1.5mol

根據氮原子守恒，NH₃的轉化為HNO₃的轉化率=1.5mol/20mol×100%=7.5%

NH₃的轉化為NO的轉化率=(18.0+1.5)/20×100%=97.5%

所以氨轉化為NO和HNO₃的轉化率分別是7.5%和97.5%．

（4）20.0mol NH₃為NO，需要空氣n(B)= 20.0××5=125mol

20.0mol NO完全轉化HNO₃，又需要空氣n(B)= 20.0××5=75mol

所以硝酸最大值為20mol，此時空氣為200mol。

考點：物質的量計算，氨和氨的化合物性質。

點評：本題涉及到了很多物質的量的計算，需要學生能夠熟練掌握，另外根據方程式計算也有一定的難度，特別是最后一問的圖像題目，需要畫出最大值，再確定起點，才能完成這一題。本道綜合體難度較大。