Question

某化肥廠氨和空氣（設(shè)氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.2，空氣式量為29）生產(chǎn)硝酸銨過(guò)程如下：

其中①、②的反應(yīng)方程式為：4NH₃+ 5O₂ ——→ 4NO+6H₂O， 4NO＋3O₂＋2H₂O → 4HNO₃

（1）若原料氣的密度為1.25g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則氨氣與空氣的體積比_________。

（2）若生產(chǎn)硝酸的氨氣與空氣中的氧氣恰好完全反應(yīng)，且硝酸全部溶解反應(yīng)產(chǎn)生的水中，所得硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)___________（保留2位小數(shù)，此時(shí)硝酸溶液的密度為1.38g/cm³）。

（3）若不考慮副反應(yīng)且各步反應(yīng)均完全，為使生產(chǎn)過(guò)程中不再補(bǔ)充空氣，則原料氣中氨氣(包含第③步被硝酸吸收的氨氣)的體積分?jǐn)?shù)最大值為_(kāi)___________。

（4）若實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)①的轉(zhuǎn)化率為94%，反應(yīng)②的轉(zhuǎn)化率為97%，反應(yīng)③中氨的轉(zhuǎn)化率為98%，硝酸完全轉(zhuǎn)化。求（寫出計(jì)算過(guò)程）：

（i）100 m³（已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況）氨氣最多可生產(chǎn)硝酸銨的質(zhì)量（kg）。

（ii）合成硝酸銨的整個(gè)流程中，氨的總轉(zhuǎn)化率。

 

Answer 1

（1）1:11

（2）17.04mol/L

（3）0.17（或16.67% 或1/6）

（4）（i）169kg （ii）94.47％

解析:

（1）1:11（2分） （2）17.04mol/L（2分） （3）0.17（或16.67% 或1/6）（2分）

（4）（i）169 kg（2分）

解：假設(shè)100m³氨氣中有x用于制取HNO₃，（1-x）被HNO₃吸收。

NH₃       +            HNO₃             →    NH₄NO₃

         22.4                     22.4                      80

    100×10³×(1-x)×98%    100×10³×x×94%×97%           y

∴ 100×10³×(1-x) ×98%  =  100×10³×x×94%×97%   x = 0.52

   則y = 169334（g）= 169（kg）

（ii）94.47%（2分）

解：假設(shè)第①步參加反應(yīng)的氨為4mol，則生成硝酸的量：n(HNO₃) = 4×0.94×0.97（mol）

     第③步需要氨的量：n(NH₃) = n(HNO₃)/0.98=(4×0.94×0.97)/0.98（mol）

∴轉(zhuǎn)化率 =