Question

在常溫常壓下，把a mol的NH₃和O₂的混合氣充入密閉容器中，在催化劑存在下加熱，使其充分反應，然后恢復到原來的溫度和壓強．
（1）寫出容器內(nèi)NH₃被氧化和形成HNO₃的化學方程式．
（2）若原混合氣中O₂的體積分數(shù)為x，最后在容器中生成的HNO₃為ymol．
請?zhí)顚懴卤恚?BR>

x的取值范圍	用x表示的y值表示式

（3）在坐標圖上畫出y=f（x）的關(guān)系曲線．

Answer 1

分析：（1）氨氣在催化劑、加熱條件下反應生成一氧化氮和水，一氧化氮不穩(wěn)定能和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮易和水反應生成硝酸和一氧化氮，據(jù)此寫出相應的反應方程式；
（2）根據(jù)氨氣和氧氣及一氧化氮和氧氣的反應方程式進行分段討論；
（6）根據(jù)橫坐標和縱坐標之間的關(guān)系畫出坐標圖；

解答：解：（1）氨氣在催化劑、加熱條件下反應生成一氧化氮和水4NH₃+5O₂

Pt

800℃

4NO+6H₂O；一氧化氮不穩(wěn)定能和氧氣反應生成二氧化氮2NO+O₂=2NO₂；二氧化氮易和水反應生成硝酸和一氧化氮3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
故答案為：4NH₃+5O₂

Pt

800℃

4NO+6H₂O； 2NO+O₂=2NO₂；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（2）氧氣參加的反應有：4NH₃+5O₂

Pt

800℃

4NO+6H₂O； 4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，所以分三段計算；
①當氨氣過量氧氣不足量或氨氣和氧氣恰好反應時，根據(jù)方程式4NH₃+5O₂

Pt

800℃

4NO+6H₂O知，當0＜x≤

5

9

時，沒有硝酸生成，所以y=0．
故答案為：0＜x≤

5

9

，y=0．
②當氨氣完全反應，氧氣過量，過量的氧氣恰好與一氧化氮反應時，x的取值范圍為

5

9

＜x≤

2

3

時，生成的硝酸的量為：
4NH₃+5O₂

Pt

800℃

4NO+6H₂O；
 4    5      
a（1-x）

5a(1-x)

4

  
所以與氨氣反應消耗氧氣的量為 

5a(1-x)

4

mol，剩余氧氣的量為 

a(9x-5)

4

mol，根據(jù)剩余氧氣的量計算硝酸的物質(zhì)的量，
 4 NO+3 O₂+2H₂O=4 HNO₃，
       3          4 
 

a(9x-5)

4

mol     ymol
所以y=（3x-

5

3

 ）a
故答案為：

5

9

＜x≤

2

3

，y=（3x-

5

3

 ）a．
③當氧氣與一氧化氮反應也過量時，即 

2

3

＜x≤1時，生成硝酸的物質(zhì)的量為ymol，
4NH₃+5O₂

Pt

800℃

6H₂O+4NO；
 4                4
a（1-x）mol       a（1-x） mol
生成一氧化氮的物質(zhì)的量為a（1-x） mol，氧氣剩余，所以以一氧化氮的物質(zhì)的量計算生成硝酸的量．
 4 NO+3 O₂+2H₂O=4 HNO₃
4                 4
a（1-x） mol        ymol
y=a（1-x）
故答案為：

2

3

＜x≤1，y=a（1-x）．

x的取值范圍	用x表示的y值表達式
0＜x≤ 5 9 0＜	y=0
5 9 ＜x≤ 2 3	y=（3x- 5 3 ）a
2 3 ＜x≤1	y=（1-x）a

（3）當0＜x≤

5

9

，y=0
當

5

9

＜x≤

2

3

，y=（3x-

5

3

 ）a．
當

2

3

＜x≤1，y=a（1-x）．
故答案圖象如圖：

點評：本題以氨氣的化學性質(zhì)為載體考查了有關(guān)范圍討論題的計算，難度較大，臨界值的準確確定是解本題的關(guān)鍵．