Question

Ⅰ氨氣在工農(nóng)業(yè)有著廣泛的用途．已知25%氨水的密度為0.91g/cm³，5%氨水的密度為0.98g/cm³．
（1）配制100mL 2.5mol/L氨水需要濃度為25%氨水

18.68

mL（保留2位小數(shù)）．
（2）若將上述兩溶液等體積混合，所得氨水溶液的質量分數(shù)是

C

．
A．等于15%    B．大于15%    C．小于15%    D．無法估算．
Ⅱ已知：4NH₃+5O₂

催化劑

△

4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃
（1）設空氣中氧氣的體積分數(shù)為0.20，氮氣的體積分數(shù)為0.80．
①a mol NO完全轉化為HNO₃理論上需要氧氣

0.75a

mol．
②為使NH₃恰好完全氧化為NO，氨-空氣混合氣體中氨的體積分數(shù)（用小數(shù)表示）為

0.14

  （保留2位小數(shù)）．
（2）20.0mol NH₃用空氣氧化，產(chǎn)生混合物的組成為：NO 18.0mol、O₂ 12.0mol、N₂ 150.0mol和一定量硝酸，以及其他成分（高溫下NO與O₂不化合）．計算氨轉化為NO和HNO₃的轉化率．
（3）20.0mol NH₃和一定量空氣充分反應后，再轉化為硝酸．通過計算，在圖中畫出HNO₃的物質的量n（A）和空氣的物質的量n （B）關系的理論曲線．

Answer 1

分析：I（1）先根據(jù)C=

1000ρw

M

計算濃氨水的物質的量濃度，再根據(jù)溶液稀釋前后溶質的物質的量不變計算濃氨水的體積；
（2）氨水濃度越大密度越小，等體積相混合時，濃度較稀的氨水質量較大，而較濃的氨水的質量較小，這樣混合后，所得溶液濃度當然要比15%偏小些；
II（1）①根據(jù)一氧化氮和氧氣之間的關系式計算；
②根據(jù)氨氣計算需要氧氣的量，再根據(jù)體積分數(shù)公式進行計算；
（2）根據(jù)反應過程中氮氣的量不變進行計算，算出生成硝酸的物質的量，再根據(jù)原子守恒計算轉化率；
（3）采用極限法找出氨氣、空氣和硝酸的關系，并畫出硝酸和空氣的關系圖象．

解答：解：（1）濃氨水的物質的量濃度=

1000×0.91×25%

17

mol/L=13.4mol/L，設濃氨水的體積為v，2.5mol/L×0.1L=13.4mol/L×V，V=0.01868L=18.68mL，
故答案為：18.68mL；   
（2）若兩種氨水等質量混合，則混合后氨水的質量分數(shù)為15%，等體積的兩種氨水，濃的密度較小，所以質量較小，兩種氨水混合后，質量分數(shù)更接近稀氨水的濃度，所得氨水溶液的質量分數(shù)小于15%，故選C；
（2）①根據(jù)4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃知，a mol NO完全轉化為HNO₃理論上需要氧氣=

amol

4

×3=0.75amol，故答案為：0.75a；      
②假設氨氣的體積是4L，設需要空氣的體積為y，
4NH₃+5O₂

一定條件

4NO+6H₂O
4    5
4L  0.20y
y=

4L×5

4×0.20

L=25L，
氨-空氣混合物中氨的體積分數(shù)=

4L

4L+25L

=0.14，
故答案為：0.14；
（2）設生成x mol HNO₃，空氣中氮氣的量是氧氣的4倍，4（2x+18.0×

5

4

+12.0）=150.0  x=1.5（mol）
根據(jù)氮原子守恒，NH₃的轉化為HNO₃的轉化率=

1.5mol

20.0mol

×100%=7.5%       
NH₃的轉化為NO的轉化率=

18.0+1.5

20

×100%=97.5%，
答：氨轉化為NO和HNO₃的轉化率分別是7.5%和97.5%．
（3）4NH₃+5O₂

催化劑

△

4NO+6H₂O①，4NO+3O₂ +2H₂O→4HNO₃②，將

①+②

2

得NH₃+2O₂→H₂O+HNO₃③，由①③知，當n（O₂）：n（NH₃）≤5：4，即n（空氣）：n（NH₃）≤25：4時無硝酸生成，此時20.0mol氨氣所需空氣量為：

5

4

×20.0mol=125mol；
當5：4≤n（O₂）：n（NH₃）≤2：1，即25：4≤n（空氣）：n（NH₃）≤10：1時有硝酸生成，此時20.0mol氨氣所需空氣量為10×20.0mol=200mol，生成硝酸的物質的量是20mol，所以HNO₃的物質的量n（A）和空氣的物質的量n （B）關系的理論曲線為，
故答案為：．

點評：本題考查氨氣的性質和有關反應，難點是畫出硝酸和空氣物質的量之間的關系圖象，采用極限法來分析解答，難度較大．