已知 NH3和 Cl2在常温下可快速反应生成氮气：2NH3+3Cl2→N2+6HCl．当 Cl2和 NH3 比例不同时，产物有差异

Question

已知 NH3和 Cl2在常温下可快速反应生成氮气：2NH3+3Cl2→N2+6HCl．当 Cl2和 NH3 比例不同时，产物有差异．（1）若利用该反应处理含有氨气和氯气的尾气，用于制备盐酸，则 Cl2和 NH3的最佳比例为______．该反应可用于检验化工生产中氯气是否泄漏．如氯气有少量泄漏，用氨气检验时有明显现象，此过程中发生反应的Cl2和NH3的体积比范围为______．（2）体积为1.12L，质量为3.335g的Cl2和N2的混合气体通过浓氨水后，体积变为0.672L（其中Cl2体积分数为50%）（气体体积均为标准状况下测定）．则原混合气体中N2的体积为______ mL．（3）根据第（2）题数据，计算被氧化的NH3的质量．下面是两位学生从不同角度解题时所列的第一步算式，请判断他们所列未知数X分别表示什么量，并填写在表格内：（单位没列出） 学生编号 所列第一步算式 未知数X表示的意义 甲 (3?1)2＝(1.12?0.672)22.4÷X 乙 3X?0.672÷2＝10.672÷2?(1.12?X) （4）有Cl2和N2的混合气体，其中N2的体积分数为x，将1L该混合气体与1L氨气混合，讨论x取不同范围的数值时，所得气体体积y与x的关系式（所有气体体积均在相同状况下测定）．

Answer 1

（1）氨气和氯气在常温下可快速反应生成氮气：2NH₃+3Cl₂=N₂+6HCl．若利用该反应处理含有氨气和氯气的尾气，用于制备盐酸，则 Cl₂和 NH₃的最佳比例为3：2；如果管道漏气，则发生反应3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，生成HCl气体继续与氨气反应生成氯化铵，现象为有白烟生成，即氨气应过量，所以发生反应的Cl₂和NH₃的体积比为大于0，小于1.5，故答案为：3：2； 大于0，小于1.5；
（2）体积为1.12L物质的量为0.05mol，质量为3.335g的Cl₂和N₂的混合气体的平均摩尔质量=

3.335g

0.05mol

=66.7g/mol，设混合气体中含有氮气物质的量为X，氯气物质的量为（0.05-X）mol，得到28X+（0.05-X）71=3.335，计算得到X=0.005mol，则原混合气体中N₂的体积为0.005mol×22，4L/mol=0.112L=112ml；
故答案为：112；
（3）甲：2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl计算表达式是利用反应前后气体物质的量的变化进行计算，所以计算式中X的意义是被氧化的氨气的物质的量；
故答案为：被氧化氨的物质的量；
乙：2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl分析反应和计算表达式分析判断，X为原混合气体中氯气的体积，故答案为：反应前Cl₂的体积；
（4）若按上式反应，2NH₃+3Cl₂→N₂+6HCl，氨过量，所以还会生成氯化铵8NH₃+3Cl₂→N₂ +6NH₄Cl；当x=62.5%时恰好生成氯化铵和氮气，此时Y=0.75L（生成0.125+原来的0.625．也可用差量法2-1.25）；当x＞62.5%时剩余氨气，可以用氯气计算，差量法求得气体减少10（1-x）/3，所以Y=2-10（1-x）/3=（10x-4）/3；当x＜62.5%时氯和氨都用完，求出生成的氮气和氯化氢气体体积之和为（2-3x），原有氮x，所以共有气体体积为Y=（2-2x）
答：关系式为y=2-2x  0.625＞x＞0；y=（10x-4）/3    x≥0.625．