必修一4.3硫和氮的氧化物多步计算

多步反应计算若化学计算涉及到几个化学方程式，且一个方程式的生成物又是另一个方程式中的反应物时，我们称这种计算为多步反应计算，这类反应的计算有三点需要注意。1．多步反应的基本解法是关系式法。它不需要按每个化学方程式逐一计算，而应找出相应的关系式一步运算。按关系式进行多步反应的计算，其优点是：（1）方法简单，运算简便；（2）减少环节使结果更准确；（3）减少了错误机会。多步反应计算的关键是找出正确的关系式，因此，应正确地写出各步化学反应方程式，按照方程式中物质问的化学计量数关系找出已知量和未知量相应的关系式，并进行计算。例如用接触法制硫酸，各步化学方程式如下：4FeS2＋11O2=2Fe2O3＋8SO22SO2＋O2=SO3SO3＋H2O＝H2SO4由三个方程式可得关系式FeS2一2H2SO4若以S原子来分析，又可得关系式S一H2SO4若已知硫铁矿中Fe52的质量分数，求硫酸的产量，应按关系式FeS2一2H2SO4计算；若已知硫铁矿的含硫量，求硫酸产量，则按关系式S一H2SO4计算即可。2．多步反应可按质量比计算，也可按物质的量之比进行计算，还可按相同条件下气体体积比进行计算。若已知量和未知量的单位不同，或分别用质量、物质的量和体积（气体）的单位，必须对应搭配单位，其关系是：质量——物质的量——气体体积标准状况gmolLkgkmolm3t106moll0而且同一物质使用的单位应相同。即横向对应，纵向相同。使用时切勿弄锗。不过，在计算中，由于化学方程式各物质的物质的量之比为相应物质的化学计量数之比，因此，使用物质的量进行相关计算比较简捷。3．在遇到原料或中间物质不能全部进入产物的情况，应进行如下相当处理：化合物中某元素的损失率＝该化合物损失率；中间产物的损失率＝原料的损失率；中间产物的转化率＝原料的转化率。［例题］用含FeS284％的硫铁矿生产硫酸．硫铁矿煅烧时有4％的硫元素损失而混入炉渣，SO2转化为SO3的转化率为95％，SO3的吸收率为％，求2吨硫铁矿可生产98％的浓H2SO4多少吨？解析：SO2的转化率和SO3的吸收率(即转化率)均可累积到FeS2上，硫元素的利用率就是FeS2的转化率，利用下列关系式计算：设生产98％的H2SO4质量为x。FeS2～2H2SO41202×982吨×84％×(1－4％)×95％×％98％x列比例式：x＝吨。答案：2吨硫铁矿可生产98％的浓H2SO4吨。点评：涉及多个有关化学方程式的多步反应计算，应用关系式法最为简捷。不需要按每个化学方程式进行计算，而只要正确找出已知量和未知量的关系式。要记住以下一些关系式：(1)接触法制硫酸：FeS2—2S—2H2SO4，当知道硫铁矿纯度时用FeS2—2H2SO4计算，当已知硫铁矿的含硫量时，应根据S—H2SO4计算。(2)氨氧化法制硝酸或硝铵：NH3—NO—HNO3，HNO3—NH4NO3，2NH3—NH4NO3，NH3—2O2等。练习：某合成氨厂，日生产能力为30吨，现以NH3为原料生产NH4NO3，若硝酸车间的原料转化率为92％，氨被吸收为NH4NO3的吸收率为98％，则硝酸车间日生产能力应为多少吨才合理?解析：解此题必须注意以下三点：第一，合成氨厂日生产能力为30吨，现以NH3为原料生成NH4NO3．NH3的用途有两方面：一方面，用NH3氧化制HNO3，另一方面用NH3与制得的HNO3作用制NH4NO3。关键是计划好生产多少吨HNO3，才能使NH3原料最大限度地被利用。HNO3生产少了，则NH3不能全部被HNO3吸收，NH3浪费了，HNO3生产多了，HNO3又浪费了。所以设HNO3日生产能力为x吨，x吨HNO3需用多少吨NH3氧化制得，又可以吸收多少吨NH3生成NH4NO3，通过生产HNO3的数量把氨的两方面用途联系起来。第二，氨氧化制硝酸中，其关系式如下：4NH3＋5O24NO＋6H2O2NO＋O2＝2NO23NO2＋H2O＝2HNO3＋NO此反应中NO是被循环利用的，即NO又被氧化成NO2，再与水作用生成HNO3，因此NO2与水反应的化学方程式应为：4NO2＋2H2O＋O2＝4HNO3所以氨氧化制硝酸的关系式如下：NH3～NO～NO2～HNO3(NH3全部转化成HNO3)第三，在实际生产过程中，氨不可能100％被氧化生成HNO3，也不可能100％被HNO3吸收生成硝酸铵，题给条件是NH3转化为硝酸的转化率为92％，氨被硝酸吸收的吸收率为98％，在数量关系上，我们必须掌握住一条原则，代入化学方程式的量必须是纯量．设日产HNO3的质量为x，NH3用于生产HNO3的质量为y．由各步反应方程式得氨氧化制HNO3的关系为：NH3～NO～NO2～HNO31763y·92％xy＝用于被HNO3吸收的NH3质量为(30t－y)：30t－y＝30t－由NH3＋HNO3