Question

已知 NH₃和 Cl₂在常溫下可快速反應(yīng)生成氮氣：2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl．當 Cl₂和 NH₃ 比例不同時，產(chǎn)物有差異．
（1）若利用該反應(yīng)處理含有氨氣和氯氣的尾氣，用于制備鹽酸，則 Cl₂和 NH₃的最佳比例為______．該反應(yīng)可用于檢驗化工生產(chǎn)中氯氣是否泄漏．如氯氣有少量泄漏，用氨氣檢驗時有明顯現(xiàn)象，此過程中發(fā)生反應(yīng)的Cl₂和NH₃的體積比范圍為______．
（2）體積為1.12L，質(zhì)量為3.335g的Cl₂和N₂的混合氣體通過濃氨水后，體積變?yōu)?.672L（其中Cl₂體積分數(shù)為50%）（氣體體積均為標準狀況下測定）．則原混合氣體中N₂的體積為______ mL．
（3）根據(jù)第（2）題數(shù)據(jù)，計算被氧化的NH₃的質(zhì)量．下面是兩位學(xué)生從不同角度解題時所列的第一步算式，請判斷他們所列未知數(shù)X分別表示什么量，并填寫在表格內(nèi)：（單位沒列出）

學(xué)生編號	所列第一步算式	未知數(shù)X表示的意義
甲
乙

（4）有Cl₂和N₂的混合氣體，其中N₂的體積分數(shù)為x，將1L該混合氣體與1L氨氣混合，討論x取不同范圍的數(shù)值時，所得氣體體積y與x的關(guān)系式（所有氣體體積均在相同狀況下測定）．

Answer 1

解：（1）氨氣和氯氣在常溫下可快速反應(yīng)生成氮氣：2NH₃+3Cl₂=N₂+6HCl．若利用該反應(yīng)處理含有氨氣和氯氣的尾氣，用于制備鹽酸，則 Cl₂和 NH₃的最佳比例為3：2；如果管道漏氣，則發(fā)生反應(yīng)3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，生成HCl氣體繼續(xù)與氨氣反應(yīng)生成氯化銨，現(xiàn)象為有白煙生成，即氨氣應(yīng)過量，所以發(fā)生反應(yīng)的Cl₂和NH₃的體積比為大于0，小于1.5，故答案為：3：2； 大于0，小于1.5；
（2）體積為1.12L物質(zhì)的量為0.05mol，質(zhì)量為3.335g的Cl₂和N₂的混合氣體的平均摩爾質(zhì)量==66.7g/mol，設(shè)混合氣體中含有氮氣物質(zhì)的量為X，氯氣物質(zhì)的量為（0.05-X）mol，得到28X+（0.05-X）71=3.335，計算得到X=0.005mol，則原混合氣體中N₂的體積為0.005mol×22，4L/mol=0.112L=112ml；
故答案為：112；
（3）甲：2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl計算表達式是利用反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量的變化進行計算，所以計算式中X的意義是被氧化的氨氣的物質(zhì)的量；
故答案為：被氧化氨的物質(zhì)的量；
乙：2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl分析反應(yīng)和計算表達式分析判斷，X為原混合氣體中氯氣的體積，故答案為：反應(yīng)前Cl₂的體積；
（4）若按上式反應(yīng)，2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl，氨過量，所以還會生成氯化銨8NH₃+3Cl₂→N₂ +6NH₄Cl；當x=62.5%時恰好生成氯化銨和氮氣，此時Y=0.75L（生成0.125+原來的0.625．也可用差量法2-1.25）；當x＞62.5%時剩余氨氣，可以用氯氣計算，差量法求得氣體減少10（1-x）/3，所以Y=2-10（1-x）/3=（10x-4）/3；當x＜62.5%時氯和氨都用完，求出生成的氮氣和氯化氫氣體體積之和為（2-3x），原有氮x，所以共有氣體體積為Y=（2-2x）
答：關(guān)系式為y=2-2x 0.625＞x＞0；y=（10x-4）/3 x≥0.625．
分析：（1）NH₃和 Cl₂在常溫下可快速反應(yīng)生成氮氣：2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl，利用該反應(yīng)處理含有氨氣和氯氣的尾氣，Cl₂和 NH₃的最佳比例是恰好完全反應(yīng)；檢驗氯氣存在需要氯氣和氨氣反應(yīng)生成氯化氫和氨氣冒白煙生成氯化銨白色固體，氨氣過量；
（2）標準狀況下體積為1.12L，質(zhì)量為3.335g的Cl₂和N₂的混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，結(jié)合質(zhì)量和物質(zhì)的量計算得到原混合氣體中的氯氣和氮氣物質(zhì)的量之比，計算得到氮氣體積；
（3）依據(jù)圖表中的計算式和依據(jù)分析判斷；
（4）依據(jù)反應(yīng)的極值方法進行分析計算分析判斷不同范圍的氣體體積，注意反應(yīng)前后差量的計算應(yīng)用．
點評：本題考查了氯氣性質(zhì)的分析判斷，化學(xué)方程式的差量計算應(yīng)用，計算式的分析判斷未知量的含義，題目難度較大．