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(chǎn)品．
（1）在標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)的量濃度是

 

（小數(shù)點(diǎn)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(yīng)是：
①2C+O₂→2CO    ②C+H₂O（g）→CO+H₂    ③CO+H₂O（g）→CO₂+H₂
某次生產(chǎn)中將焦炭、H₂O（g）和空氣（設(shè)空氣中N₂和O₂的體積比為4：1，下同）混合反應(yīng)，所得氣體產(chǎn)物經(jīng)分析，組成如下表：

氣體	CO	N2	CO2	H2	O2
體積（m3）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	x	20	12	60	1.0

則計(jì)算參加反應(yīng)的H₂O（g）和氧氣的體積比V（H₂O）/V（氧氣）=

 

上表中x=

 

m³，實(shí)際消耗了

 

 kg焦炭．
（3）工業(yè)生產(chǎn)硝酸時(shí)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(shí)發(fā)生反應(yīng)：
①2NO₂+2NaOH→NaNO₃+NaNO₂+H₂O
②NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O
現(xiàn)將22.4升（標(biāo)準(zhǔn)狀況）NO_x（只含NO、NO₂，忽略其它成分）氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔縉aOH溶液中，充分反應(yīng)，氣體全部被吸收．
則反應(yīng)中產(chǎn)生NaNO₃和NaNO₂各多少克？（用含x的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,物質(zhì)的量濃度的相關(guān)計(jì)算,有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：

分析：（1）由標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積可計(jì)算氨氣的物質(zhì)的量，利用氨氣的質(zhì)量和溶液的體積來計(jì)算物質(zhì)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(yīng)的O₂的體積為5m³-1.0m³=4m³，根據(jù)方程式，結(jié)合表格數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出正確結(jié)論；
（3）NO_x氣體的物質(zhì)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(zhì)的量之比為

2-x

x-1

，設(shè)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(jìn)行計(jì)算，得出正確結(jié)論．

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

700

22.4

=31.25mol，
溶液的質(zhì)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(zhì)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(yīng)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(yīng)的H₂O（g）和氧氣的體積比V（H₂O）/V（氧氣）=

60

4

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

48000

22.4

；
參加反應(yīng)的O₂的體積為4m³，故反應(yīng)①生成CO的體積為8m³，消耗的C的物質(zhì)的量為

8000

22.4

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

48000+8000

22.4

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

2-x

x-1

，
設(shè)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(yīng)②中反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量為（2-x）mol，則反應(yīng)②中反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量為（2-x）mol，生成的NaNO₂的物質(zhì)的量為2×（2-x）=（4-2x）mol，
則反應(yīng)①中反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量為x-1-（2-x）=（2x-3）mol，則反應(yīng)①中生成的NaNO₂的物質(zhì)的量為

2x-3

2

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

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的量的相關(guān)計(jì)算，難度很大．對(duì)學(xué)生分析和解決問題的能力及計(jì)算能力要求較高．