Question

硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：（1）以N2和H2为原料合成氨气．一定温度下，

硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：（1）以N2和H2为原料合成氨气．一定温度下，在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应．若容器容积恒定，达到平衡状态时，气体的总物质的量是原来的1516，则N2的转化率a1=______；若容器压强恒定，达到平衡状态时，N=的转化率为a2，则a2______a1（‘填“＞”、“＜”或“=”）．（2）用氨催化氧化法可生产硝酸，其生产过程可表示为：4NH3+5O2催化剂.△ 4NO+6H2O 4NO+3O2+2H2O=4HNO3现以3.4吨液氨为原料来生产质量分数为50%的硝酸，理论上需要加水的质量为______吨．（假设生产过程中反应物和生成物均无损耗）（3）硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2，NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2．若在标准状况下有NO、NO2的混合气体（不考虑N2O4）恰好与50mL 1． 0mol?L-1的Na2CO3溶液反应完全，且生成NaNO2和NaNO3的物质的量的比为4：1，则在混合气体中NO气体的体积分数为多少？（请写出计算过程）______．

Answer 1

（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol） 1        3       0
转化（mol） x        3x      2x
平衡（mol）1-x       3-3x    2x

1?x+3?3x+2x

1+3

=

15

16

，
x=0.125，
N₂的转化率a₁=

0.125

1

×100%=12.5%，
正反应是气体体积减小的反应，容器压强恒定，相当于在恒容的条件下增大压强，平衡向正反应进行，氮气的转化率增大，所以a₂＞a₁，
故答案为：12.5%；＞；
（2）由反应4NH₃+5O₂

催化剂  .

4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
得：NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，
    17      63   18
    3.4t    x     y
3.4吨液氨产生的硝酸的质量为x=12.6t，水的质量为y=3.6t，
则理论上需加水的质量为：

12.6t

50%

-（12.6+3.6）t=9t
故答案为：9；
（3）由反应转化关系知，反应过程中钠元素守恒，设NaNO₂和NaNO₃的物质的量分别为4a mol和a mol，
则4a+a=50mL×10^-3mL?L^-1×1.0 mol?L^-1×2，
解得：a=0.02 mol，
则2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，
  0.04mol   0.02mol 0.02mol
         NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂
    0.03mol  0.03mol    0.06mol
于是，推出NO、NO₂的物质的量分别为：0.03 mol、0.07 mol，
即：NO所占的体积分数为

0.03

0.1

×100%=30%．
故答案为：30%．