Question

當硝酸與金屬或非金屬反應時，反應物或反應條件不同，硝酸被還原的產(chǎn)物也不同．請回答下列問題：
（1）金屬Zn與某濃度的硝酸反應時無氣體產(chǎn)生，那么硝酸的還原產(chǎn)物為______（填化學式）．
（2）某混酸由200mL 3mol?L^-1I的稀硝酸和200mL 2.5mol?L^-1的稀硫酸均勻混合而成（忽略溶液的體積變化）．將其分成兩等份，分別與銅和鐵反應，還原產(chǎn)物只有NO，則最多能溶解______ mol Cu和______g Fe．
（3）200mL 16mol?L^-1的濃硝酸與3.2g Cu反應，反應過程中還原產(chǎn)物只有NO₂，則反應結束后，產(chǎn)生氣體的體積為______（標準狀況下），溶液中c（H⁺）：c（NO^-₃）=______（忽略HNO₃的揮發(fā)）．
（4）用試管將（3）反應產(chǎn)生的NO₂收集滿并倒立在足量的水中，待試管中液面不再上升時，試管中剩余氣體的體積約為原氣體體積的______．試管中的液體的物質(zhì)的量濃度為______．（假設試管中的液體不對外擴散，此反應條件下1mol氣體的體積為25.0L．如果NO₂中混有N₂O₄氣體，試管中的液體的物質(zhì)的量濃度將______（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

解：（1）金屬鋅和硝酸反應時沒有氣體生成，說明生成的氣體易溶于溶液，所以該氣體是氨氣NH₃，故答案為：NH₃；
（2）n（HNO₃）=3mol?L^-1×0.2L=0.6mol，n（H₂SO₄）=2.5mol?L^-1×0.2L=0.5mol，混合酸中n（H⁺）=0.6mol+0.5mol×2=1.6mol，n（NO₃^-）=0.6mol，銅和硝酸能發(fā)生反應但和稀硫酸不反應，銅和稀硝酸的反應方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，根據(jù)方程式知，參加反應的氫離子和硝酸根離子的物質(zhì)的量之比是8：2，實際上混合溶液中氫離子和硝酸根離子的物質(zhì)的量之比是8：3，說明硝酸根離子過量，以氫離子為標準計算溶解的銅的物質(zhì)的量，設銅的物質(zhì)的量為x，
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3mol 8mol
x 1.6mol
x=0.3mol，
向混合酸中加入鐵，過量鐵和酸反應生成亞鐵離子，所以鐵和硝酸反應與銅與硝酸的反應相同，把銅換成鐵即可；通過銅知，溶解鐵的物質(zhì)的量也是0.3mol，
其質(zhì)量為0.3mol×56g/mol=16.8g，故答案為：0.3；16.8；
（3）反應過程中還原產(chǎn)物只有二氧化氮說明濃硝酸過量，銅不足量，氧化還原反應中得失電子數(shù)相等，所以銅失去的電子數(shù)=硝酸根離子得到的電子數(shù)，設二氧化氮的體積是V，×2=×1，V=2.24L，
原溶液中硝酸的物質(zhì)的量=16mol/L×0.2L=3.2mol，根據(jù)反應過程中氮原子守恒知，生成2.24L二氧化氮消耗硝酸根離子0.1mol，參加反應的硝酸根和氫離子的物質(zhì)的量之比為1：2，
所以消耗氫離子的物質(zhì)的量為0.2mol，所以溶液中還剩余氫離子的物質(zhì)的量為3.2mol-0.2mol=3mol，
硝酸根的物質(zhì)的量為3.2mol-0.1mol=3.1mol，所以反應后的溶液中c（H⁺）：c（NO^-₃）=3mol：3.1mol=30：31，
故答案為：2.24L；30：31；
（5）二氧化氮和水反應的方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根據(jù)方程式知，生成的一氧化氮體積是二氧化氮的，所以試管中剩余氣體的體積約為原氣體體積的；根據(jù)方程式知，設氣體的體積為V，生成硝酸的物質(zhì)的量為，c==0.04mol/L；相同體積的氣體中如果混有四氧化二氮，導致氮元素的物質(zhì)的量增大，所以硝酸的物質(zhì)的量濃度增大，
故答案為：；0.04mol/L；增大．
分析：（1）金屬和濃硝酸反應過程中，金屬失電子作還原劑，硝酸根離子得電子作氧化劑，且沒有氣體生成，說明生成的氣體易溶于水；
（2）n（HNO₃）=3mol?L^-1×0.2L=0.6mol，n（H₂SO₄）=2.5mol?L^-1×0.2L=0.5mol，銅和稀硝酸反應但和稀硫酸不反應，根據(jù)硝酸根和氫離子的物質(zhì)的量計算消耗的銅的物質(zhì)的量；鐵和稀硫酸、稀硝酸都反應，最終生成亞鐵離子，硝酸根離子不足量，所以鐵和酸的反應與銅和酸的反應相似，根據(jù)銅的物質(zhì)的量即可判斷鐵的物質(zhì)的量；
（3）還原產(chǎn)物只有二氧化氮說明酸過量，根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等計算二氧化氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算氣體體積；根據(jù)反應前后氮原子守恒計算生成二氧化氮所需的硝酸根的物質(zhì)的量，從而計算出參加反應的氫離子的物質(zhì)的量，總量減去反應的量即是反應后的溶液中存在的離子的物質(zhì)的量，從而得出其比值；
（4）根據(jù)反應方程式判斷生成氣體體積占原氣體的體積的分數(shù)，從而得出答案；根據(jù)反應方程式計算硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度公式計算其濃度；體積相同的氣體中含有四氧化二氮，導致氮的物質(zhì)的量增大，所以形成硝酸的物質(zhì)的量增大．
點評：本題以氮的化合物為載體考查了有關氮的化合物的計算，難度較大，易錯題是（2），單純的硝酸的物質(zhì)的量減少，但稀硫酸中的氫離子和硝酸根離子又相當于硝酸，注意此點是解本題的關鍵．