硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下:

硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下:
(1)以N2和H2为原料合成氨气.一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应.若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的量是原来的[15/16],则N2的转化率a1=______;若容器压强恒定,达到平衡状态时,N=的转化率为a2,则a2______a1(‘填“>”、“<”或“=”).
(2)用氨催化氧化法可生产硝酸,其生产过程可表示为:
4NH3+5O2
催化剂
.
4NO+6H2O4NO+3O2+2H2O=4HNO3
现以3.4吨液氨为原料来生产质量分数为50%的硝酸,理论上需要加水的质量为______吨.(假设生产过程中反应物和生成物均无损耗)
(3)硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收,有关的化学反应为:
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2,NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2.若在标准状况下有NO、NO2的混合气体(不考虑N2O4)恰好与50mL 1. 0mol•L-1的Na2CO3溶液反应完全,且生成NaNO2和NaNO3的物质的量的比为4:1,则在混合气体中NO气体的体积分数为多少?(请写出计算过程)______.
kudo2001 1年前 已收到1个回答 举报

xinsuan 幼苗

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解题思路:(1)反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),依据化学平衡三段式列式计算得到;恒压容器中压强大于恒容容器中,平衡正向进行,转化率增大;(2)由反应4NH3+5O2 催化剂 . 4NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3得:NH3+2O2=HNO3+H2O,根据方程式计算;(3)根据钠元素守恒计算.

(1)N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
开始(mol) 1 3 0
转化(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的转化率a1=[0.125/1]×100%=12.5%,
正反应是气体体积减小的反应,容器压强恒定,相当于在恒容的条件下增大压强,平衡向正反应进行,氮气的转化率增大,所以a2>a1
故答案为:12.5%;>;
(2)由反应4NH3+5O2

催化剂
.
4NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O=4HNO3
得:NH3+2O2=HNO3+H2O,
17 63 18
3.4txy
3.4吨液氨产生的硝酸的质量为x=12.6t,水的质量为y=3.6t,
则理论上需加水的质量为:[12.6t/50%]-(12.6+3.6)t=9t
故答案为:9;
(3)由反应转化关系知,反应过程中钠元素守恒,设NaNO2和NaNO3的物质的量分别为4a mol和a mol,
则4a+a=50mL×10-3mL•L-1×1.0 mol•L-1×2,
解得:a=0.02 mol,
则2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
0.04mol0.02mol 0.02mol
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2
0.03mol0.03mol 0.06mol
于是,推出NO、NO2的物质的量分别为:0.03 mol、0.07 mol,
即:NO所占的体积分数为
0.03
0.1×100%=30%.
故答案为:30%.

点评:
本题考点: 化学平衡的计算;化学方程式的有关计算.

考点点评: 本题考查化学平衡的计算,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,为高考常见题型,注意结合反应的化学方程式和质量守恒解答该题.

1年前

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