Question

【題目】硝酸在有機合成、醫(yī)藥化工、化纖等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。工業(yè)上用氨催化氧化法可生產(chǎn)硝酸，其生產(chǎn)過程可表示為：

4NH3+5O24NO+6H2O ----①

4NO+3O2+2H2O→4HNO3----②

完成下列計算：

52、如果以一定量的氨氣在一密閉容器中與足量氧氣發(fā)生上述反應(yīng)，冷卻后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_________________（保留2位小數(shù)，下同）。

53、現(xiàn)以1.70噸液氨為原料生產(chǎn)硝酸，然后加入4.50噸水，得到密度為1.31g/cm3的硝酸，該硝酸的物質(zhì)的量濃度是_______mol/L（假設(shè)生產(chǎn)過程中反應(yīng)物和生成物均無損耗）。

54、把22.40 g鐵完全溶解于某濃度的硝酸中，反應(yīng)只收集到 0.30 mol NO2 和0.20 mol NO。通過計算推斷反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分及其物質(zhì)的量__________（寫出計算過程）。

55、硝酸工業(yè)尾氣中的NO、NO2屬于大氣的主要污染物。已知1m3硝酸工業(yè)的尾氣中含3160mg NOx，其中n(NO) : n(NO2) = 9:1。

（1）如果用NaOH溶液完全吸收NOx，至少需要補充標(biāo)準(zhǔn)狀況下的富氧空氣多少升？

_________________________（富氧空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為0.25）（寫出計算過程）

（2）如果用氨催化還原法，即用氨作催化劑，將NO、NO2轉(zhuǎn)化為氮氣直接排入空氣中，需要氨氣的質(zhì)量為多少克？__________________________（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】0.78 10.40 Fe(NO3)20.3mol、Fe(NO3)3 0.1mol V(富氧空氣)：1.79 L m(NH3)= 1.25g

【解析】

52.4NH3+5O24NO+6H2O ①；4NO+3O2+2H2O→4HNO3②；二者相加得到4NH3+8O2=4HNO3+4H2O，所以硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：=0.78；

故答案為：0.78；

53.1.70噸液氨的物質(zhì)的量為：=0.1×106mol，依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系4NH3+8O2=4HNO3+4H2O，可知生成的硝酸的物質(zhì)的量為0.1×106mol；消耗氧氣的物質(zhì)的量為：0.2×106mol；依據(jù)方程式4NH3+8O2=4HNO3+4H2O，可知硝酸溶液的質(zhì)量=液氨的質(zhì)量+水的質(zhì)量+消耗氧氣的質(zhì)量=1.70×106+4.50×106+×32×0.2×106=12.6×106（g）；該硝酸溶液的體積V==9.62×103（L），則c（HNO3）==10.40（mol/L）；

故答案為：10.40；

54.鐵與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮，與稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮，當(dāng)硝酸足量時，反應(yīng)只生成硝酸鐵，硝酸不足量時生成硝酸亞鐵，設(shè)最后溶液中含有硝酸鐵物質(zhì)的量為xmol，硝酸亞鐵的物質(zhì)的量為ymol，則根據(jù)得失電子守恒可知鐵生成三價鐵和二價鐵離子失去電子總數(shù)等于硝酸還原為二氧化氮和一氧化氮得到電子總數(shù)即：3x+2y=0.30mol×（5-4）+0.20mol×（5-2）；依據(jù)鐵原子個數(shù)守恒可知：x+y=，解方程組得x=0.1mol，y=0.3mol；所以最后溶液中含有硝酸鐵，物質(zhì)的量為0.1mol；含有硝酸亞鐵，物質(zhì)的量為0.3mol；

故答案為：Fe（NO3）2 0.3mol、Fe（NO3）30.1mol；

55.（1）由題意可知：n（NO）：n（NO2）=9：1，及總質(zhì)量為3160mg，設(shè)混合氣體中含有xmolNO，ymolNO2，則：x：y=9：1； 30x+46y=3.16；解得x=0.09；y=0.01；與一氧化氮氣體、二氧化氮混合氣體反應(yīng)，方程式為：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系可知，n（NO2）=n（NO）=0.01mol；剩余NO物質(zhì)的量為0.09mol-0.01mol=0.08mol，要想完全被吸收，則只需要用氧氣氧化0.04molNO生成0.04mol二氧化氮，依據(jù)得失電子守恒得：0.04mol×（4-2）=n（O2）×4，解得n（O2）=0.02mol，標(biāo)況下體積為：0.02mol×22.4L/mol=0.448L，而富氧空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為0.25，所以需要富氧空氣的體積為：=1.792L；

故答案為：1.792L；

（2）由①知1m3硝酸工業(yè)的尾氣中含3160mgNOx，含有NO0.09mol，含有NO20.01mol，如果用氨催化還原法，即用氨作催化劑，將NO、NO2轉(zhuǎn)化為氮氣直接排入空氣中，設(shè)需要氨氣的物質(zhì)的量為：n（NH3）則依據(jù)得失電子守恒可知：0.09mol×（2-0）+0.01mol×（4-0）=n（NH3）×（0-（-3）），解得n（NH3）=mol，其質(zhì)量為：mol×17g/mol=1.25g；

故答案為：1.25。