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(2012•黄浦区一模)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:

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:化学作业 时间:2024/06/06 11:02:31
(2012•黄浦区一模)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:

(1)步骤①反应的化学方程式为
4NH3+5O2
催化剂
.
高温高压
(2012•黄浦区一模)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:
(1)氨气和氧气在催化作用下加热生成NO和水,反应的方程式为4NH3+5O2

催化剂
.
高温高压4NO+6H2O,反应②涉及这样几步反应:2NO+O2 =2NO2 ,3NO2+H2O=2HNO3+NO,二者联式可得4NO+3O2+2H2O=4HNO3
故答案为:4NH3+5O2

催化剂
.
高温高压4NO+6H2O;4NO+3O2+2H2O=4HNO3
(2)整个过程包括这样几步反应:4NH3+5O2

催化剂
.
高温高压4NO+6H2O①,4NO+3O2+2H2O=4HNO3 ②,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
cmol;
氨的总利用率=
4ab+4ab
4+
4ab
c=
2abc
ab+c;
答:氨的总利用率是
2abc
ab+c;