Question

【题目】氮是一种重要的元素，可用来合成NH3与 HNO3等一系列重要化工产品。

(1)在标准状况下，1体积水溶解700体积氨气，所得溶液的密度为0.9g/mL，则该氨水的物质的量浓度是_______（小数点后保留一位）。

(2)合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭、水和空气为原料来制取的。其主要反应是：

①2C + O2 → 2CO ②C + H2O(g) → CO + H2 ③CO + H2O(g) → CO2 + H2

某次生产中将焦炭、H2O(g)和空气（设空气中N2和O2的体积比为4:1，下同）混合反应，所得气体产物经分析，组成如下表：

气体	CO	N2	CO2	H2	O2
体积（m3）（标准状况）	x	20	12	60	1.0

则计算参加反应的H2O(g)和氧气的体积比V(H2O)/V(氧气)=__________上表中x=________m3，实际消耗了___________ kg焦炭。

(3)工业生产硝酸时尾气必须充分处理以避免环境污染，常用NaOH溶液吸收，吸收时发生反应：

①2NO2 + 2NaOH→NaNO3 + NaNO2 + H2O

②NO + NO2 + 2NaOH→2NaNO2 + H2O

现将22.4升（标准状况）NOx（只含NO、NO2，忽略其它成分）气体缓缓通入足量NaOH溶液中，充分反应，气体全部被吸收。则反应中产生NaNO3和NaNO2各多少克？（用含x的代数式表示）____________________

Answer 1

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

【解析】

(1)由标准状况下的体积可计算氨气的物质的量，利用氨气的质量和溶液的体积来计算物质的量浓度；

(2)N2的体积为20m3，空气中N2和O2的体积比为4：1，故O2的体积为5m3，故参加反应的O2的体积为5m3-1.0m3=4m3，根据方程式，结合表格数据进行计算，得出正确结论；

(3)NOx气体的物质的量为=1mol，NO、NO2的平均组成为NOx，则NO与NO2的物质的量之比为，设NO为amol，则NO2为(1-a)mol，则=，解得a=2-x，1-a=x-1，

根据方程式进行计算，得出正确结论。

(1)设水的体积为1L，氨气的体积为700L，则氨气的物质的量为=31.25mol，

溶液的质量为1000g+31.25mol×17g/mol=1531.25g，

溶液的体积为=1.7L，

则氨水的物质的量浓度为c==18.4 mol/L；

(2)N2的体积为20m3，空气中N2和O2的体积比为4：1，故O2的体积为=5m3，故参加反应的O2的体积为5-1.0m3=4m3，

①2C+O2→2CO ②C+H2O(g)→CO+H2 ③CO+H2O(g)→CO2+H2

4 8 48 48 12 12 12

生成氢气的体积为12m3，故消耗的水的体积为60m3，则参加反应的H2O(g)和氧气的体积比V(H2O)/V(氧气)==15；

产物中二氧化碳的体积为12m3，故反应③生成氢气的体积为12m3，消耗CO的体积为12m3，

则反应②生成氢气的体积为60-12=48m3，故反应②生成CO的体积为48m3，消耗的C的物质的量为；

参加反应的O2的体积为4m3，故反应①生成CO的体积为8m3，消耗的C的物质的量为；

则所得气体产物中CO的体积为8m3+48m3-12m3=44m3，消耗的C的质量为=×12=30000g=30kg；

(3)NOx气体的物质的量为=1mol，NO、NO2的平均组成为NOx，则NO与NO2的物质的量之比为，

设NO为amol，则NO2为(1-a)mol，则=，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

反应②中反应的NO2的物质的量为(2-x)mol，则反应②中反应的NO2的物质的量为(2-x)mol，生成的NaNO2的物质的量为2×(2-x)=(4-2x)mol，

则反应①中反应的NO2的物质的量为x-1-(2-x)=(2x-3)mol，则反应①中生成的NaNO2的物质的量为=(x-1.5)mol，生成的NaNO3的物质的量为(x-1.5)mol，

故反应中产生NaNO3的质量为85×(x-1.5)=(85x-127.5)g，

产生NaNO2的质量为69×(4-2x+x-1.5)=(172.5-69x)g，

答：产生NaNO3和NaNO2分别为(85x-127.5)g、(172.5-69x)g。