Question

7．氨和硝酸都是重要的化學(xué)品．
（1）畫(huà)出采用氨催化氧化法合成硝酸的反應(yīng)原理流程圖：（要求注明試劑、反應(yīng)條件）NH₃$→_{高溫O_{2}}^{催化劑}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃
（示例：S$→_{O_{2}}^{燃燒}$SO₂$→_{△O_{2}}^{催化劑}$SO₃…）
（2）向飽和氯化鈉和濃氨水的混合溶液中通入過(guò)量CO₂從而析出NaHCO₃晶體，是侯氏制堿法的關(guān)鍵步驟，用一個(gè)化學(xué)方程式表示該反應(yīng)原理NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl．在0.1mol/L的稀氨水中，下列式子成立的是AD．
A．c（NH₃•H₂O）+c（NH₃）+c（NH₄⁺）=0.1mol/L
B．c（NH₃•H₂O）＞c（NH₃）+c（NH₄⁺）
C．c（H⁺）＞c（OH^-）
D．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）
（3）A是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)氣體，打開(kāi)裝有A的集氣瓶，瓶口出現(xiàn)白霧，將A與氨氣混合，立即出現(xiàn)大量白煙，生成物質(zhì)B，則A的分子式為HCl，物質(zhì)B中所含的化學(xué)鍵類(lèi)型有極性共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵．
（4）將6.4g銅粉投入一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的混合氣體3.36L，其中兩種成分氣體的體積比為1：5，反應(yīng)中總共消耗的硝酸0.35mol．
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐漸加入鐵粉至過(guò)量．假設(shè)生成的氣體只有一種，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中畫(huà)出n（氣體）隨n（Fe）變化的示意圖，并標(biāo)出n（氣體）的最大值．
（6）氨氣和硝酸生產(chǎn)的氮肥硝酸銨受熱或受撞擊容易分解，若分解時(shí)只生成兩種氧化物，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）氨催化氧化法合成硝酸的反應(yīng)原理是氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮；
（2）向飽和氯化鈉和濃氨水的混合溶液中通入過(guò)量CO₂從而析出NaHCO₃晶體，得到氯化銨溶液；在0.1mol/L的稀氨水中存在電離平衡和化學(xué)平衡，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，溶液中存在物料守恒和電荷守恒，據(jù)此分析；
（3）A是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)氣體，打開(kāi)裝有A的集氣瓶，瓶口出現(xiàn)白霧，將A與氨氣混合，立即出現(xiàn)大量白煙為氯化銨固體顆粒，A氣體為HCl氣體，氯化銨為離子化合物；
（4）設(shè)NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者總體積、電子轉(zhuǎn)移守恒列方程，再根據(jù)在相同狀態(tài)下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比來(lái)求算；根據(jù)守恒，硝酸的物質(zhì)的量為：2n（Cu）+n（NO）+n（NO₂）‘
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐漸加入鐵粉至過(guò)量，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，F(xiàn)e+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂，生成氣體最大為1mol，消耗鐵1mol，據(jù)此畫(huà)出圖象；
（6）硝酸銨中含有氮、氫、氧三種元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律中元素種類(lèi)不變的特點(diǎn)可知生成的另一種氧化物中含有氫元素，即該氧化物是水，因此硝酸銨在撞擊條件下反應(yīng)生成一氧化二氮和水．

解答 解：（1）氨催化氧化法合成硝酸的反應(yīng)原理是氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，流程圖為：NH₃$→_{高溫O_{2}}^{催化劑}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃，
故答案為：NH₃$→_{高溫O_{2}}^{催化劑}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃；
（2）向飽和氯化鈉和濃氨水的混合溶液中通入過(guò)量CO₂從而析出NaHCO₃晶體，得到氯化銨溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
在0.1mol/L的稀氨水中存在電離平衡，
A．溶液中存在物料守恒即氮元素守恒，c（NH₃•H₂O）+c（NH₃）+c（NH₄⁺）=0.1mol/L，故A正確；
B．溶液中溶質(zhì)主要是一水合氨，一水合氨存在化學(xué)平衡和電離平衡，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，c（NH₃•H₂O）＞c（NH₃）+c（NH₄⁺），故B正確；
C．一水合氨電離NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，是弱堿c（H⁺）＜c（OH^-），故C錯(cuò)誤；
D．溶液中存在電荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-），故D正確；
故答案為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl； ABD；  
（3）A是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)氣體，打開(kāi)裝有A的集氣瓶，瓶口出現(xiàn)白霧，將A與氨氣混合，立即出現(xiàn)大量白煙為氯化銨固體顆粒，NH₃+HCl=NH₄Cl，A氣體為HCl氣體，氯化銨為離子化合物，銨根離子中含極性共價(jià)鍵、配位鍵，銨根離子和氯離子間形成離子鍵，
故答案為：HCl；極性共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵；       
（4）6.4g銅的物質(zhì)的量為$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，在反應(yīng)中失去的電子的物質(zhì)的量為2×0.1mol=0.2mol，3.36L混合氣體的物質(zhì)的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol
令NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
x+y=0.15mol ①
3x+y=0.1mol×2  ②
解得x=0.025，y=0.125，
在相同狀態(tài)下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故生成的NO和NO₂的體積之比為0.025：0.125=1：5，
根據(jù)元素守恒，硝酸的物質(zhì)的量為：2n（Cu）+n（NO）+n（NO₂）=0.1mol×2+$\frac{1}{6}$×0.15mol+$\frac{5}{6}$×0.15=0.35mol，
故答案為：1：5；0.35；
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐漸加入鐵粉至過(guò)量，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，F(xiàn)e+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂，生成氣體最大為1mol，消耗鐵1mol，n（氣體）隨n（Fe）變化的圖象為：，
故答案為：
（6）硝酸銨中含有氮、氫、氧三種元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律中元素種類(lèi)不變的特點(diǎn)可知生成的另一種氧化物中含有氫元素，即該氧化物是水，因此硝酸銨在撞擊條件下反應(yīng)生成一氧化二氮和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．
故答案為：NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氮及其化合物性質(zhì)，氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算，圖象繪制等知識(shí)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．