Question

1．如圖1是各種不同密度的硝酸與鐵反應(yīng)（相同溫度）時主要還原產(chǎn)物的分布圖．請認(rèn)真讀圖分析，回答有關(guān)問題．
（1）下列敘述中正確的是（填序號）BCD．
A．圖中橫坐標(biāo)是硝酸的密度，硝酸的密度越大，其濃度越小．
B．當(dāng)還原劑和溫度相同時，不同濃度的硝酸被還原的產(chǎn)物不是單一的，只是在某濃度時，以某種產(chǎn)物為主而已．
C．硝酸的濃度越大，還原產(chǎn)物中N元素低化合價產(chǎn)物越少．
D．當(dāng)硝酸密度大于1.3g•cm^-3時，還原產(chǎn)物主要為NO、NO₂
（2）當(dāng)硝酸溶液的密度為1.36g•cm^-3時，F(xiàn)e與過量硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O．
（3）限用下列儀器、藥品驗證由鐵和過量1.36g•cm^-3硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含有NO（不考慮N₂O₄）．設(shè)計一個合理而簡單的實驗方案（如圖2，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(yīng)并收集生成的氣體：
①實驗中氣體發(fā)生裝置應(yīng)選擇B（填裝置序號），理由是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(yīng)．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(rèn)生成的氣體中有NO的現(xiàn)象是余氣體積等于試管容積的三分之一．
（4）某工廠生產(chǎn)硝酸的流程簡要表示如圖3：

①氧化爐中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO+6H₂O．
②工業(yè)上通常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的Na₂CO₃水溶液（密度1.16g•mL^-1）作為NO_x吸收劑，它的物質(zhì)的量濃度為1.64 mol•L^-1（保留2位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）從圖中可以看出，當(dāng)其他條件一致時，在濃硝酸（密度為1.40g•cm^-3）中，主要產(chǎn)物NO₂，隨著硝酸濃度逐漸降低，產(chǎn)物NO₂逐漸減少而NO的相對含量逐漸增多；當(dāng)密度為1.25g•mL^-1時，主要產(chǎn)物是NO，其次是NO₂及少量的N₂O；當(dāng)密度為1.15g•mL^-1時，NO與NH₄⁺的相對含量幾乎相等；當(dāng)HNO₃的濃度降到密度為1.05g•mL^-1時，NH₄⁺離子成為主要產(chǎn)物，凡有硝酸參加的氧化還原反應(yīng)都比較復(fù)雜，往往同時生成多種還原產(chǎn)物；硝酸的密度越大、濃度越大，其還原產(chǎn)物中氮元素化合價越高；
（2）Fe與過量硝酸反應(yīng)得到的含鐵化合物是硝酸鐵，不含硝酸亞鐵；
（3）①根據(jù)NO易被氧化來分析；
②根據(jù)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(yīng)生成硝酸和一氧化氮；
（4）①氧化爐中反應(yīng)為氧氣的催化氧化，生成一氧化氮和水；
②根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$計算碳酸鈉溶液物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）A．硝酸的密度越大、濃度越大，故A錯誤；
B．由圖象可以看出，在相同溫度和濃度時，硝酸的還原產(chǎn)物不止一種，以某種產(chǎn)物為主，故B正確；
C．由圖象可以看出，還原產(chǎn)物中NH₄⁺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨硝酸密度增大而減小，銨根離子中氮元素化合價最低是-3價，故C正確；
D、當(dāng)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(zhì)的量相等，且硝酸密度大于1.3g•cm^-3時，還原產(chǎn)物主要為NO、NO₂，故D正確；
故選：BCD；
（2）當(dāng)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(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O，故答案為：4Fe+18HNO₃=4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O；
（3）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(yīng)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(yīng)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(yīng)，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(yīng)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，則試管中余氣體積等于試管容積的三分之一；
故答案為：余氣體積等于試管容積的三分之一；
（4）①氧化爐中反應(yīng)為氧氣的催化氧化，生成一氧化氮和水，方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO+6H₂O；
②該碳酸鈉溶液物質(zhì)的量濃度為$\frac{1000×1.16×0.15}{106}$mol/L=1.64mol/L，故答案為：1.64．

點評 本題綜合考查學(xué)生含氮化合物的性質(zhì)，注意知識的遷移與運用和應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度不大．