Question

12．近年來，許多專家對石灰氮重新進(jìn)行了深入研究，這也使得石灰氮這一古老的肥料又煥發(fā)了新的活力．石灰氮是由Ca、N、C等三種元素組成的鹽，其含鈣、氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%、35%．石灰氮完全水解后的產(chǎn)物是固體A和氣體B，其中B是制取氮肥的主要原料．固體A在高溫下分解生成D和氣體C．B的催化氧化產(chǎn)物為E和F，F(xiàn)繼續(xù)氧化后的產(chǎn)物G遇到E生成一種工業(yè)強(qiáng)酸．將G和F的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亞硝酸的水溶液，該反應(yīng)可表示如下：G+F+H₂O=2HNO₂（已配平）．請回答下列問題：
（1）石灰氮的化學(xué)式為CaCN₂．
（2）寫出足量B和C與飽和氯化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
（3）亞硝酸（HNO₂）是一種與醋酸酸性相當(dāng)?shù)娜跛幔�很不穩(wěn)定，通常在室溫下立即分解．在酸性條件下，當(dāng)NaNO₂與KI按物質(zhì)的量1：1恰好完全反應(yīng)，且I^-被氧化為I₂時(shí)，含氮產(chǎn)物為NO（填化學(xué)式）．要得到穩(wěn)定HNO₂溶液，可以往冷凍的濃NaNO₂溶液中加入或通入某種物質(zhì)，下列物質(zhì)不適合使用是bde（填序號）．
a．磷酸     b．二氧化碳    c．稀硫酸    d．二氧化硫     e．次氯酸
（4）工業(yè)廢水中的NO₂^-可用鋁粉除去．已知此反應(yīng)體系中包含Al、NaAlO₂、NaNO₂、NaOH、NH₃、H₂O六種物質(zhì)．寫出上述反應(yīng)的離子方程式：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑．若改用電解法將廢水中NO₂^-轉(zhuǎn)換為N₂除去，N₂將在陰極（填電極名稱）生成．
（5）某研究小組學(xué)生提出檢驗(yàn)火柴頭上KClO₃實(shí)驗(yàn)方案如下：

有關(guān)的離子反應(yīng)方程式為ClO₃^-+3NO₂^-+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^-．
（6）在（5）方案基礎(chǔ)上，要確定火柴頭中含KClO₃，還需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作為進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，若火焰呈紫色，則說明火柴頭中含有KClO₃．

Answer 1

分析 鈣、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%、l5%，則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%，可知n（Ca）：n（C）：n（N）=$\frac{50%}{40}$：$\frac{15%}{12}$：$\frac{35%}{14}$=1：1：2，則分子式為CaCN₂，
石灰氮完全水解的產(chǎn)物是A和B，其中B是制取氮肥的主要原料，因N為-3價(jià)，則水解生成碳酸鈣和氨氣，即A為CaCO₃，B為NH₃；
A在高溫下分解生成C和D，通常狀況下，C為氣體，應(yīng)為CO₂，D為CaO；
B的催化氧化產(chǎn)物為E和F，應(yīng)分別為NO和H₂O；
F繼續(xù)氧化后的產(chǎn)物G遇到E生成一種工業(yè)強(qiáng)酸，判斷F為NO，G為NO₂，E為H₂O；
將G為NO₂和F為NO的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亞硝酸的水溶液，該反應(yīng)可表示如下G+F+H₂O=2HNO₂（已配平），化學(xué)方程式為NO₂+NO+H₂O=2HNO₂；依據(jù)推斷分析回答，
（1）石灰氮的化學(xué)式CaCN₂；
（2）足量B和C與飽和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨；
（3）在酸性條件下，當(dāng)NaNO₂與KI按物質(zhì)的量1：1恰好完全反應(yīng)，且I^-被氧化為I₂時(shí)，結(jié)合電子守恒分析氮元素被還原產(chǎn)物；在酸性條件下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如果通入二氧化硫，會(huì)被亞硝酸氧化為硫酸，即二氧化硫具有還原性，亞硝酸具有氧化性導(dǎo)致，次氯酸具有強(qiáng)氧化性能氧化亞硝酸鈉；
（4）亞硝酸鈉具有氧化性，金屬鋁只有還原性，發(fā)生的反應(yīng)是亞硝酸鈉和金屬鋁之間的反應(yīng)，即Al+NaNO₂+NaOH=NH₃•H₂O+NaAlO₂，鋁元素化合價(jià)從0價(jià)升高到+3價(jià)，若改用電解法將廢水中NO₂^-轉(zhuǎn)換為N₂除去需要發(fā)生還原反應(yīng)得到電子，電解池中陰極反應(yīng)還原反應(yīng)；
（5）亞硝酸根離子具有還原性，能還原氯酸根離子生成氯離子，氯離子和酸性硝酸銀溶液反應(yīng)生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；
（6）要確定火柴頭中含KClO₃，還需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢驗(yàn)鉀離子的存在，可以利用焰色反應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；

解答 解：鈣、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%、l5%，則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%，可知n（Ca）：n（C）：n（N）=$\frac{50%}{40}$：$\frac{15%}{12}$：$\frac{35%}{14}$=1：1：2，則分子式為CaCN₂，
石灰氮完全水解的產(chǎn)物是A和B，其中B是制取氮肥的主要原料，因N為-3價(jià)，則水解生成碳酸鈣和氨氣，即A為CaCO₃，B為NH₃；
A在高溫下分解生成C和D，通常狀況下，C為氣體，應(yīng)為CO₂，D為CaO；
B的催化氧化產(chǎn)物為E和F，應(yīng)分別為NO和H₂O；
F繼續(xù)氧化后的產(chǎn)物G遇到E生成一種工業(yè)強(qiáng)酸，判斷F為NO，G為NO₂，E為H₂O；
將G為NO₂和F為NO的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亞硝酸的水溶液，該反應(yīng)可表示如下G+F+H₂O=2HNO₂（已配平），化學(xué)方程式為NO₂+NO+H₂O=2HNO₂；
（1）鈣、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%、l5%，則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%，可知n（Ca）：n（C）：n（N）=$\frac{50%}{40}$：$\frac{15%}{12}$：$\frac{35%}{14}$=1：1：2，則分子式為CaCN₂，
故答案為：CaCN₂ ；
（2）足量B為NH₃，C為CO₂，與飽和氯化鈉溶液的反應(yīng)是化工生產(chǎn)中生產(chǎn)某種重要化工產(chǎn)品的重要反應(yīng)，是侯德榜制堿，反應(yīng)化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）碘離子被氧化為碘單質(zhì)時(shí)，所有的碘元素化合價(jià)升高了2價(jià)，消耗碘離子是2mol，亞硝酸鈉中氮元素化合價(jià)是+3價(jià)，2mol的亞硝酸鈉得到2mol電子時(shí)，
則需氮元素的化合價(jià)降為+2價(jià)，所以產(chǎn)物中含氮的物質(zhì)為NO；濃NaNO₂溶液中通入二氧化碳，會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉，在酸性條件下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如果通入二氧化硫，會(huì)被亞硝酸氧化為硫酸，即二氧化硫具有還原性，亞硝酸具有氧化性導(dǎo)致，次氯酸具有強(qiáng)氧化性能氧化亞硝酸鈉；
故答案為：NO； b d e；
（4）亞硝酸鈉具有氧化性，金屬鋁只有還原性，發(fā)生的反應(yīng)是亞硝酸鈉和金屬鋁之間的反應(yīng)，即Al+NaNO₂+NaOH=NH₃•H₂O+NaAlO₂，鋁元素化合價(jià)從0價(jià)升高到+3價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑，若改用電解法將廢水中NO₂^-轉(zhuǎn)換為N₂除去需要發(fā)生還原反應(yīng)得到電子，電解池中在陰極得到電子生成氮?dú)猓?br />故答案為：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑；陰極；
（5）KClO₃具有強(qiáng)氧化性，亞硝酸鈉具有還原性，二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯離子，氯離子和硝酸銀溶液反應(yīng)生成不溶于稀硝酸的氯化銀白色沉淀，離子反應(yīng)方程式為：ClO₃^-+3NO₂^-+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^-，
故答案為：ClO₃^-+3NO₂^-+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^-；
（6）在（5）方案基礎(chǔ)上，要確定火柴頭中含KClO₃，還需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作為：進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，若火焰呈紫色，則說明火柴頭中含有KClO₃，
故答案為：進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，若火焰呈紫色，則說明火柴頭中含有KClO₃；

點(diǎn)評 本題考通過探究物質(zhì)的組成，考查了物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，正確分析題干信息明確實(shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，是一道質(zhì)量較好的題目．