Question

(10 分)已知：4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O；
4NO＋3O₂＋2H₂O4HNO₃
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______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_______（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

（1）3.75a mol   2分
（2）0.14    2分
（3）设生成x mol HNO₃  4(2x＋18.0×5/4＋12.0)＝150.0  x＝1.5(mol)
NH₃的转化为HNO₃的转化率＝(1.5/20.0)×100%=7.5%         3分
NH₃的转化为NO的转化率＝(18.0＋1.5)/20.0×100%＝97.5%   3分

解析试题分析：
（1）amol NO需要反应的O₂为0.75a mol，而空气为0.75a×5="3.75a" mol；
（2）若有1mol的氨气反应，则需要氧气为1.25mol，相应需要的空气为5mol，所以氨气与空气混合后，氨气的体积分数为14%。
（3）150mol的氮气所处的空气中，有37.5mol的氧气。设生成的硝酸为x mol,则生成硝酸所需的一氧化氮为x mol,需要的氧气为0.75x mol；而生成所有一氧化氮（18+x）mol的氧气需要1.25×（18+x）mol，所以0.75x +1.25×（18+x）+12=37.5，得x=1.5mol。NH₃的转化为HNO₃的转化率=(1.5/20.0)×100%=7.5%，而NH₃的转化为NO的转化率＝(18.0＋1.5)/20.0×100%＝97.5% 。
考点：气体体积分数的计算，反应物转化率的计算
点评：本题涉及到的计算比较简单，最后一问在计算时要注意，氨气未反应完，有一定的转化率。