Question

【題目】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）NOx（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

【答案】18.4 mol/L 15 44 30 85（x－1.5）；69（2.5－x）

【解析】

(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，根據方程式，結合表格數(shù)據進行計算，得出正確結論；

(3)NOx氣體的物質的量為=1mol，NO、NO2的平均組成為NOx，則NO與NO2的物質的量之比為，設NO為amol，則NO2為(1-a)mol，則=，解得a=2-x，1-a=x-1，

根據方程式進行計算，得出正確結論。

(1)設水的體積為1L，氨氣的體積為700L，則氨氣的物質的量為=31.25mol，

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

溶液的體積為=1.7L，

則氨水的物質的量濃度為c==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=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)==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；

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；

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=×12=30000g=30kg；

(3)NOx氣體的物質的量為=1mol，NO、NO2的平均組成為NOx，則NO與NO2的物質的量之比為，

設NO為amol，則NO2為(1-a)mol，則=，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=(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。