Question

硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下：
（1）以N₂和H₂為原料合成氨氣．一定溫度下，在密閉容器中充入1molN₂和3molH₂發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒定，達到平衡狀態(tài)時，氣體的總物質(zhì)的量是原來的

15

16

，則N₂的轉(zhuǎn)化率a₁=

 

；若容器壓強恒定，達到平衡狀態(tài)時，N=的轉(zhuǎn)化率為a₂，則a₂

 

a₁（‘填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）用氨催化氧化法可生產(chǎn)硝酸，其生產(chǎn)過程可表示為：
4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

 4NO+6H₂O    4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
現(xiàn)以3.4噸液氨為原料來生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硝酸，理論上需要加水的質(zhì)量為

 

噸．（假設(shè)生產(chǎn)過程中反應(yīng)物和生成物均無損耗）
（3）硝酸工業(yè)生產(chǎn)中的尾氣可用純堿溶液吸收，有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)為：
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂．若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有NO、NO₂的混合氣體（不考慮N₂O₄）恰好與50mL 1． 0mol?L^-1的Na₂CO₃溶液反應(yīng)完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物質(zhì)的量的比為4：1，則在混合氣體中NO氣體的體積分?jǐn)?shù)為多少？（請寫出計算過程）

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）反應(yīng)的方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算得到；恒壓容器中壓強大于恒容容器中，平衡正向進行，轉(zhuǎn)化率增大；
（2）由反應(yīng)4NH₃+5O₂

催化劑  .

4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃得：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，根據(jù)方程式計算；
（3）根據(jù)鈉元素守恒計算．

解答： 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol） 1        3       0
轉(zhuǎn)化（mol） x        3x      2x
平衡（mol）1-x       3-3x    2x

1-x+3-3x+2x

1+3

=

15

16

，
x=0.125，
N₂的轉(zhuǎn)化率a₁=

0.125

1

×100%=12.5%，
正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，容器壓強恒定，相當(dāng)于在恒容的條件下增大壓強，平衡向正反應(yīng)進行，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，所以a₂＞a₁，
故答案為：12.5%；＞；
（2）由反應(yīng)4NH₃+5O₂

催化劑  .

4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
得：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，
    17      63   18
    3.4t    x     y
3.4噸液氨產(chǎn)生的硝酸的質(zhì)量為x=12.6t，水的質(zhì)量為y=3.6t，
則理論上需加水的質(zhì)量為：

12.6t

50%

-（12.6+3.6）t=9t
故答案為：9；
（3）由反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系知，反應(yīng)過程中鈉元素守恒，設(shè)NaNO₂和NaNO₃的物質(zhì)的量分別為4a mol和a mol，
則4a+a=50mL×10^-3mL?L^-1×1.0 mol?L^-1×2，
解得：a=0.02 mol，
則2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，
  0.04mol   0.02mol 0.02mol
         NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂
    0.03mol  0.03mol    0.06mol
于是，推出NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為：0.03 mol、0.07 mol，
即：NO所占的體積分?jǐn)?shù)為

0.03

0.1

×100%=30%．
故答案為：30%．

點評：本題考查化學(xué)平衡的計算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，為高考常見題型，注意結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式和質(zhì)量守恒解答該題．