Question

7．若由NH₃制NO的转化率为94%，NO转化为HNO₃的转化率为95%．现以amol NH₃ 和足量空气为原料（不考虑N₂的反应，末转化的NH₃和NO也未进入后续变化中）最大程度制取NH₄N0₃，经过一系列转化反应丼恢复至室温，向反应后的混合物中加入m g水，得到密度为P g•mL^-1的NH₄N0₃溶液，计算溶液中NH₄N0₃物质的量浓度．

Answer 1

分析 设制备硝酸的氨气为xmol，则与硝酸反应氨气为（a-x）mol，根据氮原子守恒可知：NH₃～NO～HNO₃，将每一步转化率都转化为氨气的利用率，表示出生成硝酸的物质的量，由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃可知，与硝酸反应的氨气物质的量等于硝酸的物质的量，据此列方程计算x的值，进而计算生成NH₄NO₃的物质的量，根据V=$\frac{m}{ρ}$计算溶液的体积，再根据c=$\frac{n}{V}$计算溶液中NH₄NO₃物质的量浓度．

解答 解：设制备硝酸的氨气为xmol，则与硝酸反应氨气为（a-x）mol，
由NH₃～NO～HNO₃，可知xmol氨气可得到硝酸xmol×94%×95%=0.893x mol
由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，则该反应消耗的氨气与硝酸的物质的量相等，故0.893x mol=（a-x）mol，解得x=$\frac{a}{1.893}$，故生成NH₄NO₃为0.893x mol=$\frac{0.893a}{1.893}$mol，
则溶液质量=mg+$\frac{0.893a}{1.893}$mol×80g/mol=（m+$\frac{71.44a}{1.893}$）g，
故溶液体积V=$\frac{（m+\frac{71.44a}{1.893}）g}{1000P/L}$=$\frac{1.893m+71.44a}{1893P}$L，
故溶液中NH₄NO₃物质的量浓度为$\frac{\frac{0.893a}{1.893}mol}{\frac{1.893m+71.44a}{1893P}L}$=$\frac{893aP}{1.893m+71.44a}$mol/L，
答：溶液中NH₄NO₃物质的量浓度为$\frac{893aP}{1.893m+71.44a}$mol/L．

点评 本题考查多步反应有损失率的计算、物质的量浓度计算，属于字母型计算，增大计算难度，属于易错题目，注意利用关系式解答，难度中等．