Question

氨氧化法可制得50%的HNO₃，加脱水剂可进一步制备90%HNO₃。两种产品的质量比=x(m₁、m₂分别为50%的HNO₃的质量和90%的HNO₃的质量)，若以17t液氨为原料生产HNO₃。
（1）导出理论所需水量（y）与质量比（x）的关系式（假定NH₃的转化率为100%）；
（2）求出只生产50%的HNO₃所需水的量和只生产90%HNO₃所需水的量；
（3）质量比（x）为多少时，进出水的量保持平衡，此时两种产品的总质量为多少？

Answer 1

（1）
（2）脱去水11t
（3）81t

本题联系化学工业生产实际，要求学生根据题目提供的条件进行有关硝酸工业上需水量的计算。化学试题与社会生产、生活、科技等的紧密结合与联系，对于学生在化学学习中坚持理论联系实际，学以致用，特别是摆脱封闭式的应试教育的藩蓠，实施开放式、多种形式的素质教育，充分拓宽自己的视野，提倡自主学习、自我研讨与探索，在自我获取知识的过程中提高自学能力和思维能力，有着十分重要的作用。（1）氨氧化法制硝酸的总的化学方程式为：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，由此式可知：17t NH₃可生成HNO₃63t、H₂O 18t。根据题意，由HNO₃量可建立等式：m₁×50%+m₂×90%=63……①
由H₂O量可建立等式：y= m₁×50%+m₂×10%—18……②
联立①②结合m₁/m₂=x，即可得：。
（2）解法1：只生成50%的HNO₃时，50%的HNO₃中含水为63t，因反应生成水为18t，所以需水为63-18=45t；只生成90%的HNO₃时，90%的HNO₃中含水为，而反应生成水为18t，显然需脱去水18-7=11t。
解法2：根据。只生成50%的HNO₃时，m₁/m₂=x中x可视为非常大，则可视为0，；只生成90%的HNO₃时，m₁/m₂=x中x为0，则可视为无穷大，，y=-11t，即需脱去11t水。
（3）进出水平衡时，y=0。可得：。设两种产品的总质量为w，则有：求得w=81t。