Question

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）NO_x（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

考点：化学平衡的计算,物质的量浓度的相关计算,有关混合物反应的计算

专题：

分析：（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）NO_x气体的物质的量为

22.4

22.4

=1mol，NO、NO₂的平均组成为NO_x，则NO与NO₂的物质的量之比为

2-x

x-1

，设NO为amol，则NO₂为（1-a）mol，则

a

1-a

=

2-x

x-1

，解得a=2-x，1-a=x-1，根据方程式进行计算，得出正确结论．

解答： 解：（1）设水的体积为1L，氨气的体积为700L，则氨气的物质的量为

700

22.4

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

1531.25

0.9

=1.7L，
则氨水的物质的量浓度为c=

31.25

1.7

=18.4 mol/L，
故答案为：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

20

4

=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）=

60

4

=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

48000

22.4

；
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

8000

22.4

；
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=

48000+8000

22.4

×12=30000g=30kg，
故答案为：15；44；30；
（3）NO_x气体的物质的量为

22.4

22.4

=1mol，NO、NO₂的平均组成为NO_x，则NO与NO₂的物质的量之比为

2-x

x-1

，
设NO为amol，则NO₂为（1-a）mol，则

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

2x-3

2

=（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．

点评：本题考查物质的量的相关计算，难度很大．对学生分析和解决问题的能力及计算能力要求较高．