Question

6．硝酸按是一種常用的化肥，其工業(yè)生產(chǎn)流程如圖，請回答下列問題．

（1）寫出反應(yīng)容器B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O
（2）吸收塔C中通入空氣的目的是將一氧化氮氧化成二氧化氮 C、D兩個反應(yīng)容器中發(fā)生的反應(yīng)，屬于氧化還原反應(yīng)的是C（填反應(yīng)容器代號）．
（3）濃硝酸一般保存在徐色試劑瓶里，并放置在陰涼處，用化學(xué)方程式解釋原因：4HNO₃$\frac{\underline{\;見光或受熱\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O
（4）3.04g銅鎂合金完全溶解于100mL密度為1.40g•mL^-1、質(zhì)量分數(shù)為63%的濃硝酸中得到NO₂和N₂O₄的混合氣體2240mL（標準狀況），向反應(yīng)后的溶液中加入2.00mol•L^-1NaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時，得到5.08g沉淀．則
①加入Na0H 溶液的體積至少640mL
②該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2：1
③NO₂和N₂O₄的混合氣體中，NO₂的體積分數(shù)是80%．

Answer 1

分析 （1）氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）吸收塔C中通入空氣的目的是將一氧化氮氧化成二氧化氮；C中是一氧化氮轉(zhuǎn)化成硝酸，D中是氨氣與硝酸反應(yīng)生成硝酸銨，只有C中有元素的化合價的改變，據(jù)此判斷；
（3）濃硝酸見光或受熱易分解，所以應(yīng)放置在陰涼處；
（4）①根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$計算濃硝酸的物質(zhì)的量，根據(jù)n=cV可計算硝酸總物質(zhì)的量，金屬離子全部沉淀時，反應(yīng)后溶質(zhì)為硝酸鈉，根據(jù)氮元素守恒計算硝酸鈉的物質(zhì)的量，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₃），再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計算需要氫氧化鈉溶液的體積；
②金屬離子全部沉淀時，得到2.54g沉淀為氫氧化銅、氫氧化鎂，故沉淀中氫氧根的質(zhì)量為2.54g-1.52g=1.02g，根據(jù)電荷守恒可知，金屬提供的電子物質(zhì)的量等于氫氧根的物質(zhì)的量，令銅、鎂合金中Cu、Mg的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)提供的電子物質(zhì)的量與二者質(zhì)量之和列方程計算x、y的值，據(jù)此解答；
③根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算NO₂和N₂O₄混合氣體的物質(zhì)的量，令二氧化氮的物質(zhì)的量為amol，表示出四氧化二氮的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算．

解答 解：（1）B中氨氣轉(zhuǎn)化為NO的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）在整個生產(chǎn)流程中，吸收塔C中通入空氣的目的是將一氧化氮氧化成二氧化氮，C中NO轉(zhuǎn)化為NO₂是氧化還原反應(yīng)，而硝酸吸收氨氣生成硝酸氨是非氧化還原反應(yīng)，
故答案為：將一氧化氮氧化成二氧化氮；C；
（3）濃硝酸見光或受熱易分解，所以應(yīng)放置在陰涼處，分解的化學(xué)方程式為4HNO₃ $\frac{\underline{\;見光或受熱\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案為：4HNO₃ $\frac{\underline{\;見光或受熱\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
（4）①該濃硝酸密度為1.40g/mL、質(zhì)量分數(shù)為63%，故該濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為 $\frac{1000×1.4×63%}{63}$mol/L=14mol/L，
金屬離子全部沉淀時，反應(yīng)后溶質(zhì)為硝酸鈉，根據(jù)氮元素守恒可知，硝酸鈉的物質(zhì)的量為0.05L×14mol/L-0.04mol-（0.05-0.04）mol×2=0.64mol，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.64mol，故需要氫氧化鈉溶液的體積為 $\frac{0.64mol}{1mol•{L}^{-1}}$=0.64L=640mL，
故答案為：640；
②金屬離子全部沉淀時，得到2.54g沉淀為氫氧化銅、氫氧化鎂，故沉淀中氫氧根的質(zhì)量為2.54g-1.52g=1.02g，氫氧根的物質(zhì)的量為 $\frac{1.02g}{17g•mo{l}^{-1}}$=0.06mol，根據(jù)電荷守恒可知，金屬提供的電子物質(zhì)的量等于氫氧根的物質(zhì)的量，即金屬提供電子為0.06mol，
令銅、鎂合金中Cu、Mg的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：$\left\{\begin{array}{l}{2x+2y=0.06}\\{64x+24y=1.52}\end{array}\right.$    解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.02}\\{y=0.01}\end{array}\right.$，故合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是0.02mol：0.01mol=2：1，
故答案為：2：1；
③標況下，NO₂和N₂O₄混合氣體的物質(zhì)的量為 $\frac{1.12L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.05mol，令二氧化氮的物質(zhì)的量為amol，則四氧化二氮的物質(zhì)的量為（0.05-a）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，a×1+（0.05-a）×2×1=0.06，解得a=0.04，NO₂的體積分數(shù)=$\frac{0.04mol}{0.05mol}$×100%=80%，
故答案為：80%．

點評 本題以工業(yè)合成硝酸銨為載體，考查了氧化還原反應(yīng)的判斷以及常見方程式的書寫，題目難度中等，注意守恒法在計算題中的運用．