Question

【題目】研究氮及其化合物的性質，可以有效改善人類的生存環境。氮元素化合價——物質類別關系圖如下。

回答下列問題:

(1)在催化劑和加熱的條件下，物質A生成NO是工業制硝酸的重要反應，化學方程式是：__________

(2)在加熱條件下，物質C的濃溶液與碳單質反應，寫出反應的化學方程式: _______________；

(3)實驗室中，檢驗溶液中含有NH4+的操作方法是: __________________________；

(4)物質B為紅棕色氣體，寫出該物質與水反應的離子方程式_____________，當反應消耗3.36L (標準狀況) 物質B時，轉移電子的物質的量為__________________________。

(5)將32g銅與140 mL一定濃度的C溶液反應，銅完全溶解產生的氣體在標準狀況下的體積為11.2L。

①參加反應的C的物質的量為__________________________；

②待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmLamol·L-1 的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部轉化成沉淀，則原C溶液的濃度為________ mol·L-1

③欲使銅與C反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要通入O2_____mol。

Answer 1

【答案】4NH3+5O2 4NO+6H2O C+4HNO3（濃）CO2+4NO2+2H2O 取少量試液于試管中，加入氫氧化鈉溶液，稍微加熱，有濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體產生，證明溶液中含有NH4+ 3NO2+H2O＝2H++2NO3﹣+NO 0.1mol 1.5mol 0.5

【解析】

根據氮元素化合價——物質類別關系分析，A為氨氣，B為二氧化氮，C為硝酸，

（1）在催化劑和加熱的條件下，物質A生成NO，是氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水；

（2）在加熱條件下，物質C為硝酸，硝酸的濃溶液與碳單質反應生成二氧化碳、二氧化氮和水；

（3）銨根離子結合氫氧根離子受熱條件下反應生成氨氣，遇到濕潤的紅色石蕊試紙變藍；

（4）物質B為紅棕色氣體為NO2，二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，結合元素化合價變化計算電子轉移總數；

（5）①根據硝酸銅的化學式，和N原子守恒，求出參加反應的硝酸的物質的量；

②根據硝酸根離子守恒求出起酸作用的硝酸物質的量，根據N原子守恒求出作氧化劑的硝酸的物質的量，進而求出硝酸的物質的量濃度；

③分別求出混合氣體中NO和NO2的物質的量，根據電子得失守恒求解。

氮元素化合價一物質類別關系分析，A為氨氣，B為二氧化氮，C為硝酸，

（1）在催化劑和加熱的條件下，物質A生成NO，是氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O，故答案為：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）在加熱條件下，物質C為硝酸，硝酸的濃溶液與碳單質反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，反應的化學方程式為：C+4HNO3（濃）CO2+4NO2+2H2O，故答案為：C+4HNO3（濃）CO2+4NO2+2H2O；

（3）實驗室中，檢驗溶液中含有NH4+的操作方法是：取少量試液于試管中，加入氫氧化鈉溶液，稍微加熱，有濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體產生，證明溶液中含有NH4+，故答案為：取少量試液于試管中，加入氫氧化鈉溶液，稍微加熱，有濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體產生，證明溶液中含有NH4+；

（4）物質B為紅棕色氣體為NO2，二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應的離子方程式為：3NO2+H2O＝2H++2NO3﹣+NO，反應中氮元素化合價+4價變化為+5價和+2價，3mol二氧化氮反應電子轉移總數2mol，當反應消耗3.36L （標準狀況） 物質B時，物質的量＝＝0.15mol，轉移電子的物質的量為＝0.1mol，故答案為：3NO2+H2O＝2H++2NO3﹣+NO；0.1mol；

（5）①32g銅的物質的量為=0.5mol，標準狀況下的體積為11.2L的氣體物質的量為=0.5mol，根據硝酸銅的化學式，起酸作用的硝酸物質的量為20.5mol=1mol，根據N原子守恒，作氧化劑的硝酸的物質的量為0.5mol，所以參加反應的硝酸的物質的量為1mol+0.5mol=1.5mol；故答案為：1.5mol；

②將銅離子完全轉化為硝酸鈉時，根據鈉原子守恒得n(NaOH)=n(NaNO3)=0.001aVmol，根據硝酸根離子守恒得，起酸作用的硝酸物質的量=0.001aVmol，根據N原子守恒，作氧化劑的硝酸的物質的量=0.5mol，所以硝酸的物質的量濃度==mol/L，故答案為：；

③設混合氣體中NO和NO2的物質的量分別為xmol、ymol，則x+y=0.5，3x+y=0.52,解得x=0.25，y=0.25。設需要O2的物質的量為zmol，根據電子得失守恒得：0.253+0.251+0.52=4z，解得z=0.5。故答案為：0.5。