Question

氢气是化工行业重要原料之一。

（1）电解饱和食盐水是生产H₂的方法之一。常温下，电解250 mL饱和食盐水一段时间后，溶液质量减轻0．365 g(假设气体全部逸出)。生成的氢气在标准状况下的体积为        mL。

（2）在电弧炉中，甲烷裂解产生乙炔和氢气，若1 m³ 甲烷经此过程生成0．27 m³氢气_­，则甲烷的裂解率为          %(体积均在相同条件下测定)。

（3）已知：C_xH_y + H₂O → CO + CO₂ + H₂(未配平)。工业上用甲烷、乙烷的混合气体利用上述反应生产氢气，反应后气体经干燥组成如下表所示：

组分	CO	CO2	H2
体积分数	20%	5%	75%

计算原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比。

（4）合成氨生产过程中，消耗氮氢混合气2000 m³(其中CH₄的体积分数为0．112%，下同)，分离液氨后的氮氢混合气中含CH₄ 2．8%。计算分离出液氨为多少吨(保留2位小数，所有体积均已折算至标准状况)。

Answer

（1）112；

（2）18；

（3）3:1；

（4）0．73t；

【解析】

试题分析：（1）设生成的氢气在标准状况下的体积为V

电解饱和食盐水的反应为：

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，溶液质量减少量

22.4L 73g

V 0.365g

=，解得：V=0.112L=112mL，

答：生成的氢气在标准状况下的体积为112mL；

（2）设分解的甲烷的体积为x

2CH4C2H2+3H2

2 3

X 0.27 m3

=，解得：x=0.18 m3

甲烷的裂解率为×100%=18%

答：甲烷的裂解率为18%；

（3）设反应后气体总体积为V，甲烷的体积为x、乙烷的体积为y，

则含有CO体积而为0.2V，二氧化碳为0.05V，氢气为0.75V，

根据碳元素守恒可得：①x+2y=0.2V+0.05V=0.25V，

根据氧元素守恒可知，参加反应的水的物质的量为：0.2V+0.05V×2=0.3V，根据H元素守恒，水分子中H生成氢气体积为0.3V，则甲烷和乙烷分子中含有氢元素生成的氢气体积为：0.75V-0.3V=0.45V，即：②（4x+6y）=0.45V，

联立①②解得：x=0.15V、y=0.05V，

相同条件下气体体积之比等于其物质的量之比，

所以原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比为：0.15V：0.05V=3：1，

答：原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比3：1；

（4）氮氢混合气中含甲烷的体积为2000 m3×0.112%=2.24m3，分离液氨后气体的体积为=80 m3，

设生成液氨的质量为y

N2+3H22NH3(l)，气体条件减少量

2×17kg 4×22.4 m3

y 2000 m3-80m3

=，解得：y= 728kg=0.73t

答：分离出液氨的质量为0．73t。

考点：考查了化学计算的相关知识。