Question

17．硝酸是一種重要的工業(yè)原料，工業(yè)制硝酸的關(guān)鍵是氨的催化氧化，與硝酸工業(yè)相關(guān)的過程中產(chǎn)生的氮氧化物的處理與應(yīng)用也是科學(xué)研究的熱點(diǎn)．
I．圖1、圖2分別是實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨及氨催化氧化的裝置
（1）氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^圖1裝置，該裝置中濃硫酸的作用是控制氣體流速和干燥混合氣體．
（2）用圖2裝置吸收一段時(shí)間氨后，再通入空氣，同時(shí)將已經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，鉑絲保持紅熱的原因是反應(yīng)為放熱反應(yīng)，寫出該裝置中氨氧化的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H⁺、OH^-、NH₄⁺離子、NO₃^-離子．
Ⅱ．下列有關(guān)硝酸事實(shí)的解釋合理的是A．
A．濃硝酸通常保存在棕色的試劑瓶中，說明濃硝酸不穩(wěn)定
B．足量鐵與稀硝酸反應(yīng)后溶液呈淺綠色，說明稀硝酸不能氧化亞鐵離子
C．不用濃硝酸與銅屑反應(yīng)來制取硝酸銅，說明濃硝酸具有揮發(fā)性
D．不用鋅與稀硝酸反應(yīng)制取氫氣，說明稀硝酸能將鋅鈍化
工業(yè)生產(chǎn)硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設(shè)不含N₂O₄），對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來較大的威脅．
（1）工業(yè)上常用Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應(yīng)NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂①2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂    ②
用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產(chǎn)生5.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂（全部逸出）時(shí)，吸收液質(zhì)量就增加10g，則NO_x中的x值為1.75．
（2）尿素也可用于吸收處理NO_x，其反應(yīng)原理為：
NO+NO₂+H₂O=2HNO₂ 2HNO₂+CO（NH₂）₂=2N₂↑+CO₂↑+3H₂O．
當(dāng)混合氣體中NO、NO₂按上述反應(yīng)中系數(shù)比時(shí)吸收效果最佳．若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=3：1時(shí)，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V（空氣）：V（NO）=5：6（空氣中氧氣的體積含量約為20%）．

Answer 1

分析 I（1）濃硫酸具有干燥的作用；
（2）氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO與水，鉑絲保持紅熱說明這個(gè)反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，氨氣溶于水形成氨水，一氧化氮會(huì)被氧氣氧化生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生產(chǎn)硝酸；
II．A．存在棕色的試劑瓶中，防止硝酸見光分解；
B．稀硝酸、濃硝酸都具有強(qiáng)的氧化性；
C．用濃硝酸與Cu反應(yīng)來制備硝酸銅會(huì)釋放出污染大氣的二氧化氮?dú)怏w；
D．金屬與硝酸反應(yīng)不會(huì)生成氫氣；
（1）由方程式可知，溶液質(zhì)量增重=NO_x的質(zhì)量-二氧化碳質(zhì)量，由原子守恒可知n（NO_x）=2n（Na₂CO₃）=2n（CO₂），結(jié)合m=nM計(jì)算x的值；
（2）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=3：1時(shí)，應(yīng)通入一定量空氣，達(dá)到混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=1：1．

解答 解：I．（1）濃硫酸具有吸水性，可用于干燥氣體，故答案為：干燥混合氣體；
（2）氨氣在被氧化生成NO，鉑絲保持紅熱說明這個(gè)反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，氨氣溶于水形成氨水，故溶液中會(huì)存在銨根離子，一氧化氮會(huì)被氧氣氧化生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生產(chǎn)硝酸，故溶液中會(huì)存在硝酸根離子，則溶液中含有的離子有NH₄⁺和NO₃^-等，
故答案為：反應(yīng)為放熱反應(yīng)；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；NH₄⁺；NO₃^-；
Ⅱ．A．濃硝酸不穩(wěn)定，通常保存在棕色的試劑瓶中，故A正確；
B．足量鐵與稀硝酸反應(yīng)后溶液呈淺綠色，是由于鐵與硝酸鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵，而稀硝酸、濃硝酸都具有強(qiáng)的氧化性，故B錯(cuò)誤；
C．不用濃硝酸來制備硝酸銅主要是因?yàn)樵摲磻?yīng)會(huì)釋放出污染大氣的二氧化氮?dú)怏w，與硝酸的揮發(fā)性無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D．金屬與硝酸反應(yīng)不會(huì)生成氫氣，故D錯(cuò)誤．
故選：A；
（1）反應(yīng)生成二氧化碳物質(zhì)的量為$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，由方程式可知，溶液質(zhì)量增重=NO_x的質(zhì)量-二氧化碳質(zhì)量，則NO_x的質(zhì)量=10g+0.25mol×44g/mol=21g，由原子守恒可知n（NO_x）=2n（Na₂CO₃）=2n（CO₂）=0.5mol，則0.5×（14+16x）=21，解得x=1.75，
故答案為：1.75；
（2）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=3：1時(shí)，可設(shè)NO為3mol，NO₂為1mol，由題意可知一氧化氮與二氧化氮的比例關(guān)系為1：1時(shí)吸收效果最好，設(shè)一氧化氮轉(zhuǎn)化成二氧化氮x摩爾，則3-x=1+x，解得x=1，由方程式2NO+O₂=2NO₂可知，需要0.5molO₂，又空氣中氧氣的體積含量約為20%，則需要2.5mol空氣，所以V（空氣）：V（NO）=2.5：3=5：6，
故答案為：5：6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)、硝酸性質(zhì)、氮氧化物有關(guān)計(jì)算等，Ⅱ（1）注意根據(jù)方程式判斷氮的氧化物與二氧化碳物質(zhì)的量關(guān)系，較好的考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度中等．