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 某化肥厂氨和空气(设氧气的体积分数为0.2,空气式量为29)生产硝酸铵过程如下:

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其中①、②的反应方程式为:4NH3 + 5O2 ——→ 4NO+6H2O, 4NO+3O2+2H2O → 4HNO3

(1)若原料气的密度为1.25g/L(标准状况),则氨气与空气的体积比_________。

(2)若生产硝酸的氨气与空气中的氧气恰好完全反应,且硝酸全部溶解反应产生的水中,所得硝酸溶液的物质的量浓度为____________(保留2位小数,此时硝酸溶液的密度为1.38g/cm3)。

(3)若不考虑副反应且各步反应均完全,为使生产过程中不再补充空气,则原料气中氨气(包含第③步被硝酸吸收的氨气)的体积分数最大值为____________。

(4)若实际生产中,反应①的转化率为94%,反应②的转化率为97%,反应③中氨的转化率为98%,硝酸完全转化。求(写出计算过程):

(i)100 m3(已折算到标准状况)氨气最多可生产硝酸铵的质量(kg)。

(ii)合成硝酸铵的整个流程中,氨的总转化率。

 

 

 

 

答案:
(1)1:11(2分);(2)17.04mol/L(2分);(3)0.17(或16.67% 或1/6)(2分) (4)(i)169 kg(2分) 解:假设100m3氨气中有x用于制取HNO3,(1-x)被HNO3吸收。 NH3        +            HNO3              →    NH4NO3 22.4  22.4                       80     100×103×(1-x)×98%     100×103×x×94%×97%            y ∴ 100×103×(1-x) ×98%  =  100×103×x×94%×97%    x = 0.52    则y = 169334(g)= 169(kg) (ii)94.47%(2分) 解:假设第①步参加反应的氨为4mol,则生成硝酸的量:n(HNO3) = 4×0.94×0.97(mol)      第③步需要氨的量:n(NH3) = n(HNO3)/0.98= (4×0.94×0.97)/0.98(mol) ∴转化率 =
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 实验室欲制取少量NaHCO3与NH4Cl。实验步骤如下:

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请回答:

(1)步骤I、III中需用到氨气,下列装置可用于实验室制氨气的是_________。(填序号)6ec8aac122bd4f6e

(2)写出步骤I中发生的化学反应方程式

_______________________________________________________。

若用右图装置进行该沉淀反应。实验时,须先从_____(填“a”、“b”或“c”)管通入_____气体。

6ec8aac122bd4f6e

(3)步骤III向滤液中通入氨气,加入细小食盐颗粒,可使NH4Cl晶体单独结晶析出。

6ec8aac122bd4f6e①此处通入氨气的作用是_________。

a. 增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出

b. 使NaHCO3更多地析出

c. 使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度

②已知四种相关物质不同温度下的溶解度曲线如图所示。

结晶时宜采用___________(填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。

③有人设计了如下图所示的装置来验证所得的晶体中含有NH4+

6ec8aac122bd4f6e具体操作:取少量晶体于硬质试管,对晶体部位加热。并在_____

(填“A”或“B”)处放置______________试纸,观察现象。

(4)请按提示完成NaHCO3含量分析的实验设计。

试剂:盐酸、澄清石灰水、氢氧化钡溶液、蒸馏水;

仪器:电子天平、烧杯、漏斗、玻璃棒、干燥器等

① _________________溶于水,加入__________________________。

②过滤、洗涤、烘干,冷却、称量,并进行_____________操作(写操作名称)。

③计算。若数据处理时将所得固体质量1.977 g错看为1.971 g,由此产生的相对误差为_____。