分析 (1)根据方程式计算消耗氧气物质的量,空气中氧气含量为0.2,进而计算需要空气物质的量;
由N原子守恒可知1mol氨气得到NO为1mol,由方程式可知第二步反应中消耗氧气为0.75mol,根据氧气过量20%计算第一步反应后剩余氧气物质的量,可得氧气总物质的量,进而计算空气总物质的量,相同条件下体积之比等于其物质的量之比;
(2)由反应后溶液中离子浓度之比计算反应后溶液中NaOH、NaNO2、NaNO3的物质的量,根据钠离子守恒可知n总(NaOH)=n余(NaOH)+n(NaNO3)+n(NaNO2),进而计算氢氧化钠溶液体积;
再根据方程式计算NO和NO2的物质的量,结合N、O原子数目之比确定x的值;
(3)整个过程中氨气有2部分作用,一是制备硝酸,由N元素守恒可得关系式NH3~HNO3,二是与硝酸反应得到NH4NO3,由方程式可知实际利用的氨气与硝酸物质的量相等,二者质量之比为17:63,结合硝酸铵的质量计算生成硝酸铵反应中实际参加反应的氨气、硝酸质量,每一步利用率都转化为起始原料利用率,根据氨气吸收率计算与硝酸反应得到NH4NO3时投入氨气的质量,根据关系式NH3~HNO3计算合成硝酸过程中氨气的质量,二者之和为需要氨气总质量.
解答 解:(1)由4NH3+5O2→4NO+6H2O,可知1mol NH3完全转化为NO需要氧气物质的量为1mol×$\frac{5}{4}$=1.25mol,空气中氧气含量为0.2,需要空气最少物质的量为1.25mol÷0.2=6.25mol;
由N原子守恒可知1mol氨气得到NO为1mol,由4NO+3O2+2H2O→4HNO3可知,第二步反应中消耗氧气为1mol×$\frac{3}{4}$=0.75mol,则第一步反应后剩余氧气物质的量0.75mol×(1+20%)=0.9mol,故需要氧气总体积为(1.25mol+0.9mol)=2.15mol,故需要空气物质的量为2.15mol÷0.2=10.75mol,则起始时空气与氨气的体积比至少为10.75mol:1mol=10.75,
故答案为:6.25;10.75;
(2)反应后溶液中c(OH-):c(NO2-):c(NO3-)=5:4:1,由N原子守恒可知,n(NaNO2)=0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol、n(NaNO3)=0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol,则n余(NaOH)=5n(NaNO3)=0.5mol,根据钠离子守恒可知n总(NaOH)=n余(NaOH)+n(NaNO3)+n(NaNO2)=0.5mol+0.1mol+0.4mol=1mol,故NaOH溶液体积为$\frac{1mol}{8mol/L}$=0.125L,即为125mL;
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
0.2mol 0.1mol 0.1mol
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
0.15mol 0.4mol-0.1mol=0.3mol
故NO为0.15mol,NO2为0.5mol-0.15mol=0.35mol,
则混合物中N、O原子数目之比为0.5mol:(0.15mol+0.35mol×2)=1:1.7,则x=1.7
故答案为:125;1.7;
(3)整个过程中氨气有2部分作用,一是制备硝酸,由N元素守恒可得关系式NH3~HNO3,二是与硝酸反应得到NH4NO3,由方程式可知实际利用的氨气与硝酸物质的量相等,二者质量之比为17:63,
生产80吨的硝酸铵时,参加反应氨气为80吨×$\frac{17}{80}$=17吨,需要硝酸为80吨-17吨=63吨,
合成NH4NO3时NH3的吸收率为97%,故投入的氨气17吨÷97%=17.53吨,
设合成硝酸需要氨气为m,则:
NH3~~~HNO3
17 63
m×90%×98% 63吨
所以17:63=m×90%×98%:63吨,解得m=19.27
故需要氨气总质量为17.53吨+19.27吨=36.8吨,
答:需要氨气36.8吨.
点评 本题考查化学计算,题目计算量大、过程复杂,属于易错题目,侧重考查学生分析计算能力,难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 先通过足量澄清石灰水,再通过足量品红溶液 | |
B. | 先通过足量饱和NaHCO3溶液,再通过澄清石灰水 | |
C. | 先通过足量NaOH溶液,再通过澄清石灰水 | |
D. | 先通过足量酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:多选题
A. | 0.03mol | B. | 0.04mol | C. | 0.05mol | D. | 0.06mol |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 乙烯使溴水、高锰酸钾溶液褪色 | |
B. | 碘片、氯化铵晶体受热消失 | |
C. | 二氧化硫和氯气使品红溶液褪色 | |
D. | 乙醛、葡萄糖与银氨溶液水浴加热反应 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | NaHCO3的水解:HCO3-+H2O?H3O++CO32- | |
B. | 醋酸铵的电离:CH3COONH4?CH3COO-+NH4+ | |
C. | H2的燃烧热为285.8kJ/mol:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g);△H=-285.8kJ/mol | |
D. | 碳在高温下还原二氧化硅 SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑ |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
元素 | E1 | E2 | E3 | E4 |
X | 522.05 | 7324.8 | 11856.6 | … |
Y | 898.8 | 1763.58 | 14901.6 | 21084 |
Z | 803.46 | 2436 | 3672.9 | 25116 |
A. | X的原子电子层结构为1s22s1 | B. | Y为ⅡA族元素,其元素符号为Mg | ||
C. | Z的价电子数为1 | D. | X的原子半径小于Y的原子半径 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | H2SO4浓度为4mol/L | B. | 溶液中最终溶质为FeSO4 | ||
C. | 原混合酸中NO3-浓度为0.2mol/L | D. | AB段反应为:Fe+2Fe3+→3Fe2+ |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com