Question

3．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+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O①4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃②
（1）現(xiàn)以1.7噸液氨為原料來生產(chǎn)質(zhì)量分數(shù)為50%的硝酸，理論上至少需要加水的質(zhì)量為4.5噸．（假設(shè)生產(chǎn)過程中反應(yīng)物和生成物均無損耗）
（2）工業(yè)上用Mg（NO₃）₂替代濃H₂SO₄可作為制取濃HNO₃的脫水劑，現(xiàn)有50%（質(zhì)量分數(shù)，下同）的硝酸M₁噸，向其中加入80%的Mg（NO₃）₂溶液M₂噸，蒸餾分離得到90%的硝酸和60%的Mg（NO₃）₂溶液（不含HNO₃）．若蒸餾過程中HNO₃、Mg（NO₃）₂、H₂O均無損耗，則蒸餾前的投料比$\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}$=0.75．
（3）硝酸工業(yè)生產(chǎn)中的尾氣可用純堿溶液吸收，有關(guān)的化學反應(yīng)為：2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂③，NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂④．現(xiàn)用足量的純堿溶液來吸收硝酸工業(yè)尾氣（NO和NO₂），每產(chǎn)生22.4L（標準狀況下）CO₂時，吸收液質(zhì)量增加44g．
求硝酸工業(yè)尾氣中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)總反應(yīng)方程式：4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，即NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O來計算；
（2）根據(jù)蒸餾過程中被蒸餾的水的質(zhì)量，分別找出硝酸與硝酸鎂中轉(zhuǎn)移的水的等量關(guān)系，分別求出 M₁、M₂，進行分析解答本題；
（3）根據(jù)二氧化碳氣體體積和溶液質(zhì)量增加的量列方程組解出一氧化氮和二氧化氮的體積，從而得出其體積之比．

解答 解：（1）把兩個化學方程式相加：得：4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，再去掉一個公約數(shù)4簡化為：
NH₃ +2O₂ =HNO₃ +H₂O
17                 63     18
1.7t               X        Y
X=6.3t Y=1.8t
質(zhì)量分數(shù)要為50%，則整個溶液的質(zhì)量為6.3噸/50%=12.6噸，所需要加的水的質(zhì)量為：12.6-6.3-1.8=4.5噸，
故答案為：4.5；
（2）設(shè)被轉(zhuǎn)移的水的質(zhì)量為X，
50%的硝酸含水量為50%，80%的硝酸鎂溶液含水量為20%，90%的硝酸含水量為10%，60%的硝酸鎂溶液含水量為40%．則
硝酸中水：0.5M₁-X=（M₁-X）×0.1
解得：M₁=$\frac{9}{4}$X
硝酸鎂中水：0.2M₂+X=（M₂+X）×0.4
解得：M₂=3X
故$\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}$=$\frac{9X}{4×3X}$=$\frac{3}{4}$=0.75，
故答案為：0.75；
（3）設(shè)NO的物質(zhì)的量是x，NO₂的物質(zhì)的量是y，則
x+$\frac{y-x}{2}$=$\frac{22.4}{22.4}$mol=1mol；
32x+24（y-x）=44，
解得：x=$\frac{1}{4}$mol，y=$\frac{7}{4}$mol，即一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比$\frac{\frac{1}{4}}{\frac{7}{4}}$=1：7，所以相同條件下，一氧化氮和二氧化氮的體積之比是1：7，
故答案為：1：7．

點評 本題主要考查了化學計算，注意平時知識的積累以及靈活應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度中等．