Question

20．硝酸在有機合成、醫藥化工、化纖等行業應用非常廣泛．工業上用氨催化氧化法可生產硝酸，其生產過程可表示為：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O   ①
4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃   ②
完成下列計算：
（1）如果以一定量的氨氣在一密閉容器中與足量氧氣發生上述反應，冷卻后所得溶液中溶質的質量分數是78%（保留至1%）．
（2）某化肥廠以氨為原料通過題干中反應先產生硝酸，再利用氨氣和硝酸反應制NH₄NO₃，已知由氨制 NO 的產率是 96%，NO 制硝酸的產率是 92%，氨被硝酸的吸收率為100%，則制備80噸 NH₄NO₃所需氨的體積（標準狀況）為47762m³（保留整數部分）．

Answer 1

分析 （1）4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O ①與4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃②相加得到4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，據此計算硝酸的質量分數；
（2）根據方程式和關系式來計算氨氣的物質的量，然后根據公式V=nVm來求解．

解答 解：（1）4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O ①與4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃②相加得到4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，所以硝酸的質量分數為：$\frac{63×4}{4×63+4×18}$×100%=78%，
故答案為：78%；
（2）根據合成 NH₄NO₃ 的反應：NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，合成80tNH₄NO₃時，需要用63tHNO₃ 吸收17t的 NH₃，設制備63tHNO₃需要m（NH₃）為：
             NH₃ ～HNO₃
            17       63
m（NH3）×96%×92%   63 t
則：$\frac{17}{m（N{H}_{3}）×96%×92%}$=$\frac{63}{63t}$，
解得：m（NH₃）=19.25t，
所以所需氨的體積（標準狀況）為：V（NH₃）=22.4L/mol×$\frac{（17+19.25）×1{0}^{6}g}{17g/mol}$=4.7762×10⁷L=47762m³，
故答案為：47762．

點評 本題考查了化學方程式的計算，題目難度中等，明確發生反應的實質為解答關鍵，（2）為易錯點，注意產率、轉化率數據的正確處理方法，試題培養了學生的化學計算能力．