Question

（2011?黃山模擬）如圖是各種不同密度的硝酸與鐵反應（相同溫度）時主要還原產物的分布圖．請認真讀圖分析，回答有關問題．
（1）下列敘述中正確的是（填序號）

ABD

．
A．圖中橫坐標是硝酸的密度，硝酸的密度越大，其濃度越大
B．當還原劑和溫度相同時，不同濃度的硝酸被還原的產物不是單一的，只是在某濃度時，以某種產物為主而已
C．硝酸的濃度越大，還原產物中N元素低化合價產物越多
D．當硝酸密度大于1.3g?cm^-3時，還原產物主要為NO、NO₂
（2）當硝酸溶液的密度為1.36g?cm^-3時，下列化學方程式中，能較準確表達Fe與過量硝酸反應的是（填序號）

B

．
A．2Fe+10HNO₃═2Fe（NO₃）₃+NO↑+3NO₂↑+5H₂O
B．4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O
C．3Fe+12HNO₃═2Fe（NO₃）₃+Fe（NO₃）₂+2NO↑+2NO₂↑+3H₂O
（3）密度為1.26g?cm^-3，質量分數為50.0%的硝酸，其物質的量濃度是

10

mol?L^-1．
（4）限用下列儀器、藥品驗證由鐵和過量1.36g?cm^-3硝酸反應產生的氣體中含有NO（不考慮N₂O₄）．設計一個合理而簡單的實驗方案（儀器可選擇使用，N₂的用量可自由控制，加熱裝置和固定裝置省略）．

第1步：反應并收集生成的氣體：
①實驗中氣體發生裝置應選擇

B

（填裝置序號），理由是

可利用N₂排除裝置中的空氣，以防NO被氧化

；
②裝置的連接順序是（填各裝置接口的序號）：[

3

]→[

6

][

7

]→[8][9]→[

5

]；
③檢查裝置氣密性后，開始反應．待E中充滿紅棕色氣體，停止實驗．
第2步：驗證E中有NO．
④取下試管E，倒立在F中，輕輕搖動試管，
確認生成的氣體中有NO的現象是

試管中液面高度低于試管容積的二分之一（或余氣大于試管容積二分之一或余氣體積等于三分之二或液面高度等于三分之一）

．

Answer 1

分析：（1）從圖中可以看出，當其他條件一致時，在濃硝酸（密度為1.40g?cm^-3）中，主要產物NO₂，隨著硝酸濃度逐漸降低，產物NO₂逐漸減少而NO的相對含量逐漸增多；當密度為1.25g?mL^-1時，主要產物是NO，其次是NO₂及少量的N₂O；當密度為1.15g?mL^-1時，NO與NH₄⁺的相對含量幾乎相等；當HNO₃的濃度降到密度為1.05g?mL^-1時，NH₄⁺離子成為主要產物，凡有硝酸參加的氧化還原反應都比較復雜，往往同時生成多種還原產物；硝酸的密度越大、濃度越大，其還原產物中氮元素化合價越高；
（2）Fe與過量硝酸反應得到的含鐵化合物是硝酸鐵，不含硝酸亞鐵；
（3）根據物質的量濃度和質量分數之間的關系公式c=

1000ρw%

M

來計算回答；
（4）①根據NO易被氧化來分析；
②根據實驗的目的和各部分的作用確定連接順序；
④二氧化氮和水之間反應生成硝酸和一氧化氮來回答．

解答：解：（1）A．由圖象可以看出，硝酸的濃度越大時，生成物的化合價越高，對應的硝酸的密度也越大，故A正確；
B．由圖象可以看出，在相同溫度和濃度時，硝酸的還原產物不止一種，故B正確；
C．由圖象可以看出，還原產物中NH₄⁺的物質的量分數隨硝酸密度減少而增大，銨根離子中氮元素化合價最低是-3價，故C錯誤；
D、當硝酸溶液的密度為1.36g?mL^-1時，由圖象可看出，生成的NO和NO₂物質的量相等，且硝酸密度大于1.3g?cm^-3時，還原產物主要為NO、NO₂，故D正確．
故選：ABD；
（2）當硝酸溶液的密度為1.36g?mL^-1時，由圖象可看出，生成的NO和NO₂物質的量相等，且硝酸過量時，得到的含鐵化合物是硝酸鐵，不含硝酸亞鐵，反應的化學方程式應為4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O，
故答案為：B；
（3）密度為1.26g?cm^-3，質量分數為50.0%的硝酸，其物質的量濃度是c=

1000×1.26×50%

63

=10（mol/L），故答案為：10；
（4）①因NO易被氧化，若裝置中存在氧氣則不能說明NO的存在，所以反應前先通入N₂目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化，
故答案為：B；N₂排除裝置中的空氣，以防NO被氧化；
②A中鐵與濃硝酸反應NO₂進入C濃硫酸干燥，然后進入F冰水混合物冷卻使二氧化氮液化分離，剩余的NO進入D與氧氣反應，最后連接尾氣處理裝置，所以儀器連接順序為：3-6-7-8-9-5，
故答案為：3、6、7、5；
④二氧化氮和水之間反應生成硝酸和一氧化氮，即3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，如果生成氣體中含有一氧化氮，則試管中液面高度低于試管容積的二分之一（或余氣大于試管容積二分之一．或余氣體積等于三分之二或液面高度等于三分之一），
故答案為：試管中液面高度低于試管容積的二分之一（或余氣大于試管容積二分之一．或余氣體積等于三分之二或液面高度等于三分之一）．

點評：本體綜合考查學生含氮化合物的性質知識，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，難度不大．