Question

已知：4NH₃+5O₂

一定条件

4NO+6H₂O；4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃
设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气体积分数为0.80，请完成下列填空：
（1）amol NO完全转化为HNO₃需要空气

3.75a

mol；
（2）为使NH₃恰好完全氧化为一氧化氮，氨-空气混合物中氨的体积分数为

0.14

（保留2位小数）．
（3）20.0moL的NH₃用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0mol、O₂ 12.0mol、N₂ 150.0mol和一定量的硝酸，以及其它成分．（高温下NO和O₂不反应）计算氨转化为NO和HNO₃的转化率．

Answer 1

分析：（1）根据一氧化氮和氧气的关系式计算；
（2）根据氨气计算需要氧气的量，再根据体积分数公式进行计算；
（3）根据反应过程中氮气的量不变进行计算，算出生成硝酸的物质的量，再根据原子守恒计算转化率．

解答：解：（1）设需要空气的物质的量为x，
4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃
4mol     3mol
amol     0.20x
x=

3a

4×0.20

mol=3.75amol，
则需要空气的物质的量为3.75a mol，故答案为：3.75a；
（2）假设氨气的体积是4L，设需要空气的体积为y，
4NH₃+5O₂

一定条件

4NO+6H₂O
4    5
4L  0.20y
y=

4×5

4×0.20

L=25L，
氨-空气混合物中氨的体积分数=

4L

4L+25L

=0.14，
故答案为：0.14；
（3）设生成x mol HNO₃，空气中氮气的量是氧气的 4倍，4（2x+18.0×

5

4

+12.0）=150.0  x=1.5（mol）
根据氮原子守恒，NH₃的转化为HNO₃的转化率=

1.5mol

20.0mol

×100%=7.5%       
NH₃的转化为NO的转化率=

18.0+1.5

20

×100%=97.5%，
答：氨转化为NO和HNO₃的转化率分别是7.5%和97.5%．

点评：本题考查了氧化还原反应的计算，难点是计算转化率，明确氮气和氧气的关系是解本题的关键，结合原子守恒来分析解答，难度较大．