某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为0.2）为原料生产硝酸铵过程如下：（1）步骤①反应的化学方程式

（1）氨气和氧气在催化作用下加热生成NO和水，反应的方程式为4NH₃+5O₂

催化剂

高温高压

4NO+6H₂O，反应②涉及这样几步反应：2NO+O₂ =2NO₂ ，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，二者联式可得4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂

高温高压

4NO+6H₂O；4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；
（2）整个过程包括这样几步反应：4NH₃+5O₂

催化剂

高温高压

4NO+6H₂O①，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃ ②，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ③，
将①+②+③×4，约简得：2NH₃+2O₂=NH₄NO₃ +H₂O
由n（NH₃）：n（O₂）=1：1，推知V（NH₃）：V（空气）=1：5 则原料气中氨（包括第③步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为

1

1+5

=

1

6

；
故答案为：

1

6

（或16.7%）；
（3）解法一：假设消耗NH₃的总物质的量为1mol，其中用于制取HNO₃的NH₃的物质的量为x mol，被HNO₃吸收的NH₃的物质的量为ymol，反应①、②中生成的硝酸为abxmol，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ，abx=cy，则：x+y=1、abx=cy，解得：x=

c

ab+c

，y=

ab

ab+c

，氨的总利用率=

xab+yc

1

=

2abc

ab+c

；
解法二：假设第①步参加反应的氨气的物质的量为4mol，反应①、②中含氮物质的利用率分别为a、b，则：生成硝酸的物质的量4abmol，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃ ，反应③中氨的利用率为c，第③步需要氨气的物质的量为

4ab

c

mol；
氨的总利用率=

4ab+4ab

4+ 4ab c

=

2abc

ab+c

；
答：氨的总利用率是

2abc

ab+c

；