Question

3．工业上用氨催化氧化法可生产硝酸，其生产过程可表示为：
4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O①4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃②
（1）现以1.7吨液氨为原料来生产质量分数为50%的硝酸，理论上至少需要加水的质量为4.5吨．（假设生产过程中反应物和生成物均无损耗）
（2）工业上用Mg（NO₃）₂替代浓H₂SO₄可作为制取浓HNO₃的脱水剂，现有50%（质量分数，下同）的硝酸M₁吨，向其中加入80%的Mg（NO₃）₂溶液M₂吨，蒸馏分离得到90%的硝酸和60%的Mg（NO₃）₂溶液（不含HNO₃）．若蒸馏过程中HNO₃、Mg（NO₃）₂、H₂O均无损耗，则蒸馏前的投料比$\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}$=0.75．
（3）硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂③，NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂④．现用足量的纯碱溶液来吸收硝酸工业尾气（NO和NO₂），每产生22.4L（标准状况下）CO₂时，吸收液质量增加44g．
求硝酸工业尾气中NO和NO₂的物质的量之比？

Answer 1

分析 （1）根据总反应方程式：4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，即NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O来计算；
（2）根据蒸馏过程中被蒸馏的水的质量，分别找出硝酸与硝酸镁中转移的水的等量关系，分别求出 M₁、M₂，进行分析解答本题；
（3）根据二氧化碳气体体积和溶液质量增加的量列方程组解出一氧化氮和二氧化氮的体积，从而得出其体积之比．

解答 解：（1）把两个化学方程式相加：得：4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，再去掉一个公约数4简化为：
NH₃ +2O₂ =HNO₃ +H₂O
17                 63     18
1.7t               X        Y
X=6.3t Y=1.8t
质量分数要为50%，则整个溶液的质量为6.3吨/50%=12.6吨，所需要加的水的质量为：12.6-6.3-1.8=4.5吨，
故答案为：4.5；
（2）设被转移的水的质量为X，
50%的硝酸含水量为50%，80%的硝酸镁溶液含水量为20%，90%的硝酸含水量为10%，60%的硝酸镁溶液含水量为40%．则
硝酸中水：0.5M₁-X=（M₁-X）×0.1
解得：M₁=$\frac{9}{4}$X
硝酸镁中水：0.2M₂+X=（M₂+X）×0.4
解得：M₂=3X
故$\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}$=$\frac{9X}{4×3X}$=$\frac{3}{4}$=0.75，
故答案为：0.75；
（3）设NO的物质的量是x，NO₂的物质的量是y，则
x+$\frac{y-x}{2}$=$\frac{22.4}{22.4}$mol=1mol；
32x+24（y-x）=44，
解得：x=$\frac{1}{4}$mol，y=$\frac{7}{4}$mol，即一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比$\frac{\frac{1}{4}}{\frac{7}{4}}$=1：7，所以相同条件下，一氧化氮和二氧化氮的体积之比是1：7，
故答案为：1：7．

点评 本题主要考查了化学计算，注意平时知识的积累以及灵活应用是解题的关键，难度中等．