题目
(1-8). 氰化氢(HCN)气体是用甲烷和氨作原料制造的。反应如下:-|||-(H)_(3)(g)+2N(H)_(3)(g)+3(O)_(2)(g)xrightarrow ({H)_(2)(H)_(2)O(g)}2HCl(g)+6(H)_(2)O(g)-|||-如果反应物和产物的体积是在相同温度和相同压力下测定的。计算:(1)与3.0L CH4-|||-反应需要氨的体积;(2)与3.0L CH4反应需要氧气的体积;(3)当3.0L CH4完全反-|||-应后,生成的HCN (g)和H2O(g )的体积。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定反应物和产物的体积比
根据题目中给出的化学反应方程式，反应物和产物的体积比等于它们的物质的量之比。由于反应物和产物的体积是在相同温度和相同压力下测定的，因此体积比等于物质的量之比。
步骤 2：计算与3.0L CH4反应需要氨的体积
根据反应方程式，2摩尔的CH4需要2摩尔的NH3。因此，与3.0L CH4反应需要的氨的体积为：
$$ V(NH_3) = \frac{n(NH_3)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{2}{2} \times 3.0L = 3.0L $$
步骤 3：计算与3.0L CH4反应需要氧气的体积
根据反应方程式，2摩尔的CH4需要3摩尔的O2。因此，与3.0L CH4反应需要的氧气的体积为：
$$ V(O_2) = \frac{n(O_2)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{3}{2} \times 3.0L = 4.5L $$
步骤 4：计算当3.0L CH4完全反应后，生成的HCN(g)和H2O(g)的体积
根据反应方程式，2摩尔的CH4生成2摩尔的HCN和6摩尔的H2O。因此，当3.0L CH4完全反应后，生成的HCN(g)和H2O(g)的体积分别为：
$$ V(HCN) = \frac{n(HCN)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{2}{2} \times 3.0L = 3.0L $$
$$ V(H_2O) = \frac{n(H_2O)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{6}{2} \times 3.0L = 9.0L $$
根据题目中给出的化学反应方程式，反应物和产物的体积比等于它们的物质的量之比。由于反应物和产物的体积是在相同温度和相同压力下测定的，因此体积比等于物质的量之比。
步骤 2：计算与3.0L CH4反应需要氨的体积
根据反应方程式，2摩尔的CH4需要2摩尔的NH3。因此，与3.0L CH4反应需要的氨的体积为：
$$ V(NH_3) = \frac{n(NH_3)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{2}{2} \times 3.0L = 3.0L $$
步骤 3：计算与3.0L CH4反应需要氧气的体积
根据反应方程式，2摩尔的CH4需要3摩尔的O2。因此，与3.0L CH4反应需要的氧气的体积为：
$$ V(O_2) = \frac{n(O_2)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{3}{2} \times 3.0L = 4.5L $$
步骤 4：计算当3.0L CH4完全反应后，生成的HCN(g)和H2O(g)的体积
根据反应方程式，2摩尔的CH4生成2摩尔的HCN和6摩尔的H2O。因此，当3.0L CH4完全反应后，生成的HCN(g)和H2O(g)的体积分别为：
$$ V(HCN) = \frac{n(HCN)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{2}{2} \times 3.0L = 3.0L $$
$$ V(H_2O) = \frac{n(H_2O)}{n(CH_4)} \times V(CH_4) = \frac{6}{2} \times 3.0L = 9.0L $$