Question

某廠平均每天產(chǎn)生約600m³廢氨水（NH₃的濃度為153mg?L^-1，密度為1g?cm^-3．）
（1）該廢氨水中氨的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（2）對廢氨水進行加熱蒸發(fā)得到NH₃，使廢氨水中的NH₃的濃度降為17mg?L^-1．忽略蒸發(fā)前后廢氨水體積變化，則上述體積的廢氨水蒸發(fā)出來的NH₃的物質(zhì)的量為

 

．（以下計算結(jié)果均保留兩位小數(shù)）
（3）蒸發(fā)得到的NH₃可用于制備NO．4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O；（不考慮NO與氧氣的反應），設空氣中氧氣的體積分數(shù)為0.20，氮氣體積分數(shù)為0.80．
①為使NH₃恰好完全氧化為NO，氨-空氣混合物中氨的體積分數(shù)為

 

．
②氨催化氧化制取NO同時會發(fā)生副反應：4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O．將1L NH₃混合10L空氣后通入反應器，反應完成后，測得混合氣體中不含NH₃，而O₂和N₂的物質(zhì)的量之比為1：10，試求參加主反應的氨占原料氨的體積百分含量．
（4）廢氨水可用于脫除煙氣中的SO₂．氨水吸收煙氣中SO₂經(jīng)氧化后生成（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄混合物．現(xiàn)稱取不同質(zhì)量的混合物進行實驗，結(jié)果如下：

NaOH溶液體積/mL（含0.13molNaOH）	40.00	40.00	40.00
樣品質(zhì)量/g	7.75	15.50	23.25
氨氣質(zhì)量/g	1.87	1.87	1.7

試計算生成氨氣的質(zhì)量最大時樣品的質(zhì)量．

Answer 1

考點：化學方程式的有關(guān)計算,物質(zhì)的量濃度的相關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）根據(jù)根據(jù)該氨水濃度為153mg?L^-1，結(jié)合n=

m

M

、c=

n

V

計算；
（2）600m³廢氨水，結(jié)合m=ρV、n=cV計算；
（3）①使NH₃恰好完全氧化為NO，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主反應為4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，副反應為4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，混合氣體中不含NH₃，氨氣完全反應，結(jié)合O₂和N₂的物質(zhì)的量之比為1：10計算；
（4）由表格數(shù)據(jù)可知，固體質(zhì)量越大，生成氨氣越少，先發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，生成氨氣質(zhì)量最大為1.87g，樣品質(zhì)量增大1倍，氨氣的質(zhì)量不變，可知第一組數(shù)據(jù)中樣品完全反應，利用NaOH完全反應計算生成氨氣的質(zhì)量最大時樣品的質(zhì)量，以此計算．

解答： 解：（1）NH₃的濃度為153mg?L^-1，密度為1g?cm^-3，取1L，則含氨氣153mg，則氨氣的物質(zhì)的量為：n=

153×10-3g

17g/mol

=9×10^-3mol，該廢氨水中氨的物質(zhì)的量濃度為c=

9×10-3mol

1L

=9×10^-3mol/L，
故答案為：9×10^-3mol/L；
（2）n（NH₃）=

(153-17)mg/L

17g/mol

×10^-3g/mg×600m³×10³L/m³=4800 mol，故答案為：4800 mol；
（3）①根據(jù)氨氣被氧氣恰好完全氧化為NO的方程式，可假設氨氣的體積是4L，設需要空氣的體積為y，
4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

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）設參加主反應NH₃的為x，副反應的NH₃為y，
4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O   
4     5                        
x     

5x

4

                    
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
4    3    2
y  

3y

4

  

y

2

則

x+y=1 2- 5x 4 - 3y 4 8+ y 2 = 1 10

，解得x=0.89，
所以參加主反應的氨占原料氨的體積百分含量為

0.89

1

×100%=89%，
答：參加主反應的氨占原料氨的體積百分含量為89%；
（4）由表格數(shù)據(jù)可知，固體質(zhì)量越大，生成氨氣越少，先發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，生成氨氣質(zhì)量最大為1.87g，樣品質(zhì)量增大1倍，氨氣的質(zhì)量不變，可知第一組數(shù)據(jù)中樣品完全反應，設（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的物質(zhì)的量分別為x、y，

2x+y= 1.87g 17g/mol 132x+115y=7.75

，
解得x=n[（NH₄）₂SO₄]=0.05mol，
y=n（NH₄HSO₄）=0.01mol，
則混合物溶解后，溶液中n（NH₄⁺）：n（H⁺）=11：1，
40.00 mL NaOH 溶液中n（NaOH）=0.13mol，NaOH完全反應生成氨氣最大，則
n（H⁺）+11×n（H⁺）=0.13mol，
n（H⁺）=0.13mol×

1

12

=n（NH₄HSO₄），n[（NH₄）₂SO₄]=0.13mol×

5

12

，
混合物質(zhì)量為0.13mol×

1

12

×115g/mol+0.13mol×

5

12

×135g/mol=8.40g，
答：生成氨氣的質(zhì)量最大時樣品的質(zhì)量為8.40g．

點評：本題考查化學反應方程式及物質(zhì)的量的有關(guān)計算，為高頻考點，把握發(fā)生的反應及物質(zhì)的量為中心的基本計算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，題目難度較大，（4）為解答的難點．