Question

（2008•南通一模）某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为0.2）为原料生产硝酸铵过程如下：

Answer 1

解题思路：（1）依据反应②发生的反应2NO+O₂ =2NO₂和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，消元即可解答；

（2）依据反应4NH₃+5O₂

催化剂 .

4NO+6H₂O①4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃②NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ③消元即可解答；

（3）根据氮原子守恒和含氮物质的利用率进行解答，假设消耗NH₃的总物质的量为1mol，其中用于制取HNO₃的NH₃的物质的量为x mol，反应①、②中生成的硝酸为abx mol；假设第①步参加反应的氨气的物质的量为4mol，生成硝酸的物质的量4abmol；

（1）反应②涉及这样几步反应：2NO+O₂ =2NO₂ A，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO B，A×3+B×2，消去中间物NO₂，得：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，

故答案为：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；

（2）整个过程包括这样几步反应：4NH₃+5O₂

催化剂

.

4NO+6H₂O①4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃②

NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ③，将①+②+③×4，约简得：2NH₃+2O₂=NH₄NO₃ +H₂O

由n（NH₃）：n（O₂）=1：1 推知V（NH₃）：V（空气）=1：5 则原料气中氨（包括第③步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为[1/1+5]=[1/6]；

故答案为：[1/6]（或16.7%）；

（3）解法一：假设消耗NH₃的总物质的量为1mol，其中用于制取HNO₃的NH₃的物质的量为x mol，被HNO₃吸收的NH₃的物质的量为ymol，反应①、②中生成的硝酸为abxmol，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ，abx=cy，则：x+y=1、abx=cy，解得：x=[c/ab+c]，y=[ab/ab+c]，氨的总利用率=[xab+yc/1]=[2abc/ab+c]；

解法二：假设第①步参加反应的氨气的物质的量为4mol，反应①、②中含氮物质的利用率分别为a、b，则：生成硝酸的物质的量4abmol，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ，反应③中氨的利用率为c，第③步需要氨气的物质的量为[4ab/c]mol；

氨的总利用率=[4ab+4ab

4+

4ab/c]=[2abc/ab+c]；

故答案为：[2abc/ab+c]；

点评：

本题考点： 工业制取硝酸；物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用．

考点点评： 本题考查了以硝酸的工业制备流程背景下的化学计算，关键是依据各生产原料和产物间的关系，将方程式当作代数式进行相应的消元，构建目标物质的关系，题目难度中等．