Question

硝酸与合成氨工业密切相关，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。

完成下列计算：

（1）合成氨时，假设100L的氮气与氢气(体积比为1 : 3)的混合气体通过氨合成塔充分反应后，体积变为90L，则氮气的转化率为             。(写出计算过程，计算结果请用百分数表示)

（2）标准状况下，将500L氨气溶于1L水中形成氨水，则此氨水质量分数为             。(写出计算过程，计算结果请用百分数表示，并保留1位小数)

（3）氨氧化法是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮(NO)。此时温度很高，水以水蒸气的形式存在，NO也不与O₂反应。若氨气与氧气物质的量之比为1 : 1.7 时，氨的转化率可达95%，计算反应后NO的体积分数             。(设氧气在空气中的体积分数为20%，写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数)

（4）一氧化氮继续氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水可得硝酸。为测定某18K金样品的组成，将2.832 g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合气体224 mL(折算至标准状况，下同)，将该混合气体与84 mL O₂混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收。( 已知金不溶于浓硝酸)

填写该18K金的成分表(写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数，若不含该金属则填0)。

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量(质量分数)	75 %	_________	_________

Answer

（1）20%； （2）27.5%； （3）9.8%； （4）Ag 11.4%；Cu 13.6%；

【解析】

试题分析：（1）100L的氮气与氢气中氮气的体积为100L×[1÷(1+3)] =25L，则氢气的体积为75L，设反应的氮气的体积为x，N 2 ＋3H 2 2NH 3 减小的体积

1 3 2 2

x 100L-90L

1:x=2:(100L-90L)，解得：x=5L，氮气的转化率为5L÷25L×100%=20%。

（2）氨气的物质的量为：500L÷22.4L/mol=22.32mol，所以氨水的质量分数为（22.32mol×17g/mol）÷(22.32mol×17g/mol+1L×1000g/L)×100%=27.5% 。

（3）设氨气的体积为10L，则氧气的体积为17L，最终气体的体积增加量为x，生成NO的体积为y，

4NH3+5O24NO+6H2O(g) 气体的体积增加

4 4 1

10L×95% y x

4：（10L×95%）=1：x=4：y，解得x=2.375L，y=9.5L，反应后NO的体积分数为9.5L÷ (10L+17L ÷20% +2.375L)×100%=9.8%。

（4）混合气体的物质的量=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，氧气的物质的量=0.084L÷22.4L/mol =0.0038mol，合金中其它金属的质量=2.832g×(1-75%)=0.708g，假设与硝酸反应的金属全部是银，则银的质量=0.0038mol×4÷1×108g/mol=1.642g＞0.708g，假设与硝酸反应的金属全部是铜，则铜的质量=0.0038mol×2÷1×64g/mol=0.486g＜0.708g，则合金中还有Cu和Ag，设银的质量为m，则铜的质量=0.708-m，根据转移电子守恒得(0.708-m)÷64g/mol×2+m÷108g/mol＝0.0038mol×4，

解得：m=0.324g，银的质量分数=0.324g÷2.832g×100%=11.44%，则铜的质量分数=25%-11.44%=13.56%。

考点：考查了依据化学方程式的计算、物质的量的有关计算等相关知识。