Question

(10 分)已知：4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O；
4NO＋3O₂＋2H₂O4HNO₃
設空氣中氧氣的體積分數為0.20，氮氣體積分數為0.80，請完成下列填空：
（1）amol NO完全轉化為HNO₃需要空氣______mol；
（2）為使NH₃恰好完全氧化為一氧化氮，氨－空氣混合物中氨的體積分數為_______（保留2位小數）。
（3）20.0moL的NH₃用空氣氧化，產生混合物的組成為：NO 18.0mol、O₂ 12.0mol、N₂ 150.0mol和一定量的硝酸，以及其它成分。（高溫下NO和O₂不反應）
計算氨轉化為NO和HNO₃的轉化率。

Answer 1

（1）3.75a mol   2分
（2）0.14    2分
（3）設生成x mol HNO₃  4(2x＋18.0×5/4＋12.0)＝150.0  x＝1.5(mol)
NH₃的轉化為HNO₃的轉化率＝(1.5/20.0)×100%=7.5%         3分
NH₃的轉化為NO的轉化率＝(18.0＋1.5)/20.0×100%＝97.5%   3分

解析試題分析：
（1）amol NO需要反應的O₂為0.75a mol，而空氣為0.75a×5="3.75a" mol；
（2）若有1mol的氨氣反應，則需要氧氣為1.25mol，相應需要的空氣為5mol，所以氨氣與空氣混合后，氨氣的體積分數為14%。
（3）150mol的氮氣所處的空氣中，有37.5mol的氧氣。設生成的硝酸為x mol,則生成硝酸所需的一氧化氮為x mol,需要的氧氣為0.75x mol；而生成所有一氧化氮（18+x）mol的氧氣需要1.25×（18+x）mol，所以0.75x +1.25×（18+x）+12=37.5，得x=1.5mol。NH₃的轉化為HNO₃的轉化率=(1.5/20.0)×100%=7.5%，而NH₃的轉化為NO的轉化率＝(18.0＋1.5)/20.0×100%＝97.5% 。
考點：氣體體積分數的計算，反應物轉化率的計算
點評：本題涉及到的計算比較簡單，最后一問在計算時要注意，氨氣未反應完，有一定的轉化率。