Question

氮是一種重要的元素，可用來合成NH₃與 HNO₃等一系列重要化工產品．
（1）在標準狀況下，1體積水溶解700體積氨氣，所得溶液的密度為0.9g/mL，則該氨水的物質的量濃度是

 

（小數(shù)點后保留一位）．
（2）合成氨的原料氣N₂和H₂通常是以焦炭、水和空氣為原料來制取的．其主要反應是：
①2C+O₂→2CO    ②C+H₂O（g）→CO+H₂    ③CO+H₂O（g）→CO₂+H₂
某次生產中將焦炭、H₂O（g）和空氣（設空氣中N₂和O₂的體積比為4：1，下同）混合反應，所得氣體產物經分析，組成如下表：

氣體	CO	N2	CO2	H2	O2
體積（m3）（標準狀況）	x	20	12	60	1.0

則計算參加反應的H₂O（g）和氧氣的體積比V（H₂O）/V（氧氣）=

 

上表中x=

 

m³，實際消耗了

 

 kg焦炭．
（3）工業(yè)生產硝酸時尾氣必須充分處理以避免環(huán)境污染，常用NaOH溶液吸收，吸收時發(fā)生反應：
①2NO₂+2NaOH→NaNO₃+NaNO₂+H₂O
②NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O
現(xiàn)將22.4升（標準狀況）NO_x（只含NO、NO₂，忽略其它成分）氣體緩緩通入足量NaOH溶液中，充分反應，氣體全部被吸收．
則反應中產生NaNO₃和NaNO₂各多少克？（用含x的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點：化學平衡的計算,物質的量濃度的相關計算,有關混合物反應的計算

專題：

分析：（1）由標準狀況下的體積可計算氨氣的物質的量，利用氨氣的質量和溶液的體積來計算物質的量濃度；
（2）N₂的體積為20m³，空氣中N₂和O₂的體積比為4：1，故O₂的體積為5m³，故參加反應的O₂的體積為5m³-1.0m³=4m³，根據(jù)方程式，結合表格數(shù)據(jù)進行計算，得出正確結論；
（3）NO_x氣體的物質的量為

22.4

22.4

=1mol，NO、NO₂的平均組成為NO_x，則NO與NO₂的物質的量之比為

2-x

x-1

，設NO為amol，則NO₂為（1-a）mol，則

a

1-a

=

2-x

x-1

，解得a=2-x，1-a=x-1，根據(jù)方程式進行計算，得出正確結論．

解答： 解：（1）設水的體積為1L，氨氣的體積為700L，則氨氣的物質的量為

700

22.4

=31.25mol，
溶液的質量為1000g+31.25mol×17g/mol=1531.25g，
溶液的體積為

1531.25

0.9

=1.7L，
則氨水的物質的量濃度為c=

31.25

1.7

=18.4 mol/L，
故答案為：18.4 mol/L；
（2）N₂的體積為20m³，空氣中N₂和O₂的體積比為4：1，故O₂的體積為

20

4

=5m³，故參加反應的O₂的體積為5-1.0m³=4m³，
①2C+O₂→2CO    ②C+H₂O（g）→CO+H₂              ③CO+H₂O（g）→CO₂+H₂
     4    8                  48 48               12           12  12
生成氫氣的體積為12m³，故消耗的水的體積為60m³，則參加反應的H₂O（g）和氧氣的體積比V（H₂O）/V（氧氣）=

60

4

=15；
產物中二氧化碳的體積為12m³，故反應③生成氫氣的體積為12m³，消耗CO的體積為12m³，
則反應②生成氫氣的體積為60-12=48m³，故反應②生成CO的體積為48m³，消耗的C的物質的量為

48000

22.4

；
參加反應的O₂的體積為4m³，故反應①生成CO的體積為8m³，消耗的C的物質的量為

8000

22.4

；
則所得氣體產物中CO的體積為8m³+48m³-12m³=44m³，消耗的C的質量為=

48000+8000

22.4

×12=30000g=30kg，
故答案為：15；44；30；
（3）NO_x氣體的物質的量為

22.4

22.4

=1mol，NO、NO₂的平均組成為NO_x，則NO與NO₂的物質的量之比為

2-x

x-1

，
設NO為amol，則NO₂為（1-a）mol，則

a

1-a

=

2-x

x-1

，解得a=2-x，1-a=x-1，
①2NO₂+2NaOH→NaNO₃ +NaNO₂ +H₂O   ②NO+NO₂ +2NaOH→2NaNO₂+H₂O
  2x-3     （x-1.5）（x-1.5）2-x 2-x         4-2x
反應②中反應的NO₂的物質的量為（2-x）mol，則反應②中反應的NO₂的物質的量為（2-x）mol，生成的NaNO₂的物質的量為2×（2-x）=（4-2x）mol，
則反應①中反應的NO₂的物質的量為x-1-（2-x）=（2x-3）mol，則反應①中生成的NaNO₂的物質的量為

2x-3

2

=（x-1.5）mol，生成的NaNO₃的物質的量為（x-1.5）mol，
故反應中產生NaNO₃的質量為85×（x-1.5）=（85x-127.5）g，
產生NaNO₂的質量為69×（4-2x+x-1.5）=（172.5-69x）g，
答：產生NaNO₃和NaNO₂分別為（85x-127.5）g、（172.5-69x）g．

點評：本題考查物質的量的相關計算，難度很大．對學生分析和解決問題的能力及計算能力要求較高．