Question

在常温常压下，把a mol的NH₃和O₂的混合气充入密闭容器中，在催化剂存在下加热，使其充分反应，然后恢复到原来的温度和压强．
（1）写出容器内NH₃被氧化和形成HNO₃的化学方程式．
（2）若原混合气中O₂的体积分数为x，最后在容器中生成的HNO₃为ymol．
请填写下表．

x的取值范围	用x表示的y值表示式

（3）在坐标图上画出y=f（x）的关系曲线．

Answer 1

解：（1）氨气在催化剂、加热条件下反应生成一氧化氮和水4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；一氧化氮不稳定能和氧气反应生成二氧化氮2NO+O₂=2NO₂；二氧化氮易和水反应生成硝酸和一氧化氮3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
故答案为：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O； 2NO+O₂=2NO₂；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（2）氧气参加的反应有：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O； 4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，所以分三段计算；
①当氨气过量氧气不足量或氨气和氧气恰好反应时，根据方程式4NH₃+5O₂4NO+6H₂O知，当0＜x时，没有硝酸生成，所以y=0．
故答案为：0＜x，y=0．
②当氨气完全反应，氧气过量，过量的氧气恰好与一氧化氮反应时，x的取值范围为时，生成的硝酸的量为：
4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
4 5
a（1-x）
所以与氨气反应消耗氧气的量为 mol，剩余氧气的量为 mol，根据剩余氧气的量计算硝酸的物质的量，
4 NO+3 O₂+2H₂O=4 HNO₃，
3 4
mol ymol
所以y=（3x- ）a
故答案为：，y=（3x- ）a．
③当氧气与一氧化氮反应也过量时，即 时，生成硝酸的物质的量为ymol，
4NH₃+5O₂6H₂O+4NO；
4 4
a（1-x）mol a（1-x） mol
生成一氧化氮的物质的量为a（1-x） mol，氧气剩余，所以以一氧化氮的物质的量计算生成硝酸的量．
4 NO+3 O₂+2H₂O=4 HNO₃
4 4
a（1-x） mol ymol
y=a（1-x）
故答案为：，y=a（1-x）．

x的取值范围	用x表示的y值表达式
0＜x≤0＜	y=0
＜x≤	y=（3x-）a
＜x≤1	y=（1-x）a

（3）当0＜x，y=0
当，y=（3x- ）a．
当，y=a（1-x）．
故答案图象如图：
分析：（1）氨气在催化剂、加热条件下反应生成一氧化氮和水，一氧化氮不稳定能和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮易和水反应生成硝酸和一氧化氮，据此写出相应的反应方程式；
（2）根据氨气和氧气及一氧化氮和氧气的反应方程式进行分段讨论；
（6）根据横坐标和纵坐标之间的关系画出坐标图；
点评：本题以氨气的化学性质为载体考查了有关范围讨论题的计算，难度较大，临界值的准确确定是解本题的关键．