Question

20．氨和硝酸都是重要的工業(yè)原料．
（1）標準狀況下，將500L氨氣溶于水形成1L氨水，則此氨水的物質的量濃度為22.3mol/L（保留三位有效數(shù)字）．工業(yè)上常用過量氨水吸收二氧化硫，該反應的化學方程式為SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O（或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₃）．
（2）氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中合成硝酸的主要途徑．合成的第一步是將氨和空氣的混合氣通過灼熱的鉑銠合金網(wǎng)，在合金網(wǎng)的催化下，氨被氧化成一氧化氮，該反應的化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O．
下列反應中的氨與氨氧化法中的氨作用相同的是BC．
A．2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑B．2NH₃+3CuO=3Cu+N₂+3H₂O
C．4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O    D．HNO₃+NH₃=NH₄NO₃
工業(yè)中的尾氣（假設只有NO和NO₂）用燒堿進行吸收，反應的離子方程式為2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O和NO+NO₂+2OH^-=□2NO₂^-+H₂O（配平該方程式）．
（3）向27.2g Cu和Cu₂O的混合物中加入某濃度的稀HNO₃ 500mL，反應過程中產(chǎn)生的氣體只有NO．固體完全溶解后，在所得溶液（金屬陽離子只有Cu²⁺）中加入1L 1mol/L 的NaOH溶液使金屬離子恰好完全沉淀，此時溶液呈中性，所得沉淀質量為39.2g．
①Cu與稀HNO₃反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
②Cu與Cu₂O 的物質的量之比為2：1．
③HNO₃的物質的量濃度為2.4mol/L．
（4）有H₂SO₄和HNO₃的混合溶液20mL，加入0.25mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液時，生成沉淀的質量w（g）和Ba（OH）₂溶液的體積V（mL）的關系如圖所示（C 點混合液呈中性）．則原混合液中H₂SO₄的物質的量濃度為0.25mol/L，HNO₃的物質的量濃度為1mol/L．

Answer 1

分析 （1）500L氨氣的物質的量為：$\frac{500L}{22.4L/mol}$=22.32mol，溶于水形成1L氨水，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$；二氧化硫與氨氣反應生成亞硫酸銨；
（2）氨催化氧化生成一氧化氮和水；反應方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O 中，氨氣是還原劑；根據(jù)質量守恒和得失電子守恒配平；
（3）①Cu與稀HNO₃反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，離子反應方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
②所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據(jù)銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，設Cu、Cu₂O的物質的量分別為x、y，則
$\left\{\begin{array}{l}{64x+144y=27.2}\\{x+2y=0.4}\end{array}\right.$，進行計算；
③Cu和Cu₂O與稀硝酸反應生成硝酸銅，0.2molCu完全反應失去0.4mol電子，0.1molCu₂O完全反應失去0.2mol電子，總共生成0.6mol電子，由電子守恒，生成NO的物質的量為$\frac{0.6mol}{（5-2）}$=0.2mol，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子恰好完全沉淀，反應后的溶質為硝酸鈉，則溶液中的硝酸根離子的物質的量為n（NO₃^-）=n（NaOH）=1mol/L×1L=1mol，則硝酸的總物質的量為1mol+0.2mol=1.2mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$進行計算；
（4）由圖可知，加入20mLBa（OH）₂溶液時，硫酸鋇沉淀達最大值，故根據(jù)方程式計算硫酸的物質的量；由圖可知，PH=7時，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知n（H⁺）=n（OH^-），據(jù)此計算原溶液中含有的n（H⁺），進而計算硝酸的電離產(chǎn)生的氫離子物質的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算硫酸、硝酸的物質的量濃度；

解答 解：（1）500L氨氣的物質的量為：$\frac{500L}{22.4L/mol}$=22.32mol，溶于水形成1L氨水，c=$\frac{n}{V}$=$\frac{22.32mol}{1L}$=22.32mol/L；二氧化硫與氨氣反應生成亞硫酸銨，反應的化學方程式為：SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O（或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₃），故答案為：22.3；SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O（或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₃）；
（2）氨催化氧化生成一氧化氮和水，反應方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，
A．反應2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑中，氨氣是氧化劑，故正確；B．反應2NH₃+3CuO=3Cu+N₂+3H₂O中，氨氣是還原劑，故正確；
C．反應4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O中，氨氣是還原劑，故正確； D．反應HNO₃+NH₃=NH₄NO₃是非氧化還原反應，故錯誤；由質量守恒和得失電子守恒，配平為：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；BC； 2NO₂^-；
（3）①Cu與稀HNO₃反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，離子反應方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
②所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據(jù)銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，設Cu、Cu₂O的物質的量分別為x、y，則
$\left\{\begin{array}{l}{64x+144y=27.2}\\{x+2y=0.4}\end{array}\right.$，解得x=0.2，y=0.1，
所以Cu與Cu₂O 的物質的量之比為2：1，故答案為：2：1；
③Cu和Cu₂O與稀硝酸反應生成硝酸銅，0.2molCu完全反應失去0.4mol電子，0.1molCu₂O完全反應失去0.2mol電子，總共生成0.6mol電子，由電子守恒，生成NO的物質的量為$\frac{0.6mol}{（5-2）}$=0.2mol，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子恰好完全沉淀，反應后的溶質為硝酸鈉，則溶液中的硝酸根離子的物質的量為n（NO₃^-）=n（NaOH）=1mol/L×1L=1mol，則硝酸的總物質的量為1mol+0.2mol=1.2mol，硝酸的濃度為$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，故答案為：2.4；2.4（2分）
（4）由圖可知，0～20mLBa（OH）₂溶液發(fā)生H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+H₂O，20mL～60mLBa（OH）₂溶液發(fā)生發(fā)生H⁺+OH^-═H₂O，
由圖可知，加入20mLBa（OH）₂溶液時，硫酸鋇沉淀達最大值，設硫酸的物質的量為x，則：
H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+H₂O
   1            1 
   x  0.02L×0.25mol•L^-1
故x=0.02L×0.25mol•L^-1=0.005mol，
硫酸的物質的量濃度為$\frac{0.005mol}{0.02L}$=0.25mol•L^-1，
由圖可知，PH=7時，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知原溶液中含有的n（H⁺）=n（OH^-）=2×0.06L×0.25mol•L^-1=0.03mol，故n（HNO₃）=0.03mol-0.005mol×2=0.02mol，
故原溶液中HNO₃的物質的量濃度=$\frac{0.02mol}{0.02L}$=1mol/L，故答案為：0.25；1．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握電子守恒、原子守恒為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度中等．