Question

1．研究氮及其化合物的性質具有極為重要的意義．
（1）NO_x能形成酸雨，寫出NO₂轉化為HNO₃的化學方程式：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO
（2）在含Cu⁺離子的酶的活化中，亞硝酸根 （NO₂^-）離子可轉化為NO，寫出Cu⁺和亞硝酸根離子在酸性水溶液中反應的離子方程式Cu⁺+NO₂^-+2H⁺=Cu²⁺+NO↑+H₂O．
（3）將38.4g銅與150mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO₂混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L，請回答：
①NO₂的體積為3.36L．
②若銅與硝酸剛好反應完全，則原硝酸溶液的濃度為11.3mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮；
（2）Cu⁺具有還原性，NO₂^-具有氧化性，二者可發(fā)生氧化還原反應生成NO；
（3）①設NO的物質的量為x mol，則NO₂的物質的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$-x mol=（0.5-x ）mol，再根據(jù)得失電子守恒，銅失去電子數(shù)等于氮得到電子數(shù)，求出x，進而求出V（NO₂）；
②根據(jù)氮原子守恒，n（HNO₃）=n（被還原HNO₃）+n（Cu（NO₃）₂）×2，求出原硝酸溶液的濃度．

解答 解：（1）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）Cu⁺具有還原性，NO₂^-具有氧化性，二者可發(fā)生氧化還原反應生成NO，反應的離子方程式為Cu⁺+NO₂^-+2H⁺=Cu²⁺+NO↑+H₂O，
故答案為：Cu⁺+NO₂^-+2H⁺=Cu²⁺+NO↑+H₂O；
（3）設NO的物質的量為x mol，則NO₂的物質的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$-x mol=（0.5-x ）mol，
因為 Cu-2e-═Cu²⁺，HNO₃+e^-═NO₂，HNO₃+3e^-═NO
根據(jù)得失電子守恒有$\frac{38.4g}{64g/mol}$×2=xmol×3+（0.5-x ）mol×1，
解得 x=0.35mol
NO₂的體積為（0.5-0.35）mol×22.4L•mol^-1=3.36L，
因為HNO₃～NO、HNO₃～NO₂，所以，由氮元素守恒可知：n（被還原HNO₃）=n（NO）+n（NO₂）=0.5mol；
38.4g銅與150mL一定濃度的硝酸恰好完全反應，溶液中的溶質全部為Cu（NO₃）₂，
由氮原子守恒：n（HNO₃）=n（被還原HNO₃）+n（Cu（NO₃）₂）×2=0.5mol+$\frac{38.4g}{64g/mol}$×2=1.7mol，
則原硝酸溶液的濃度為：c（HNO₃）=$\frac{1.7mol}{0.150L}$=11.3mol•L^-1，
故答案為：3.36；11.3．

點評 本題考查硝酸的性質及根據(jù)性質進行計算、氮的氧化物的性質及其對環(huán)境的影響，硝酸具有強氧化性和酸性，可以和不活潑金屬如銅發(fā)生反應，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強氧化性，計算時注意守恒法的應用．