Question

1．如图1是各种不同密度的硝酸与铁反应（相同温度）时主要还原产物的分布图．请认真读图分析，回答有关问题．
（1）下列叙述中正确的是（填序号）BCD．
A．图中横坐标是硝酸的密度，硝酸的密度越大，其浓度越小．
B．当还原剂和温度相同时，不同浓度的硝酸被还原的产物不是单一的，只是在某浓度时，以某种产物为主而已．
C．硝酸的浓度越大，还原产物中N元素低化合价产物越少．
D．当硝酸密度大于1.3g•cm^-3时，还原产物主要为NO、NO₂
（2）当硝酸溶液的密度为1.36g•cm^-3时，Fe与过量硝酸反应的化学方程式是4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O．
（3）限用下列仪器、药品验证由铁和过量1.36g•cm^-3硝酸反应产生的气体中含有NO（不考虑N₂O₄）．设计一个合理而简单的实验方案（如图2，仪器可选择使用，N₂的用量可自由控制，加热装置和固定装置省略）．

第1步：反应并收集生成的气体：
①实验中气体发生装置应选择B（填装置序号），理由是N₂排除装置中的空气，以防NO被氧化．
②装置的连接顺序是（填各装置接口的序号）：[3]→[6][7]→[8][9]→[5]．
③检查装置气密性后，开始反应．待E中充满红棕色气体，停止实验．
第2步：验证E中有NO．
④取下试管E，倒立在F中，轻轻摇动试管．
确认生成的气体中有NO的现象是余气体积等于试管容积的三分之一．
（4）某工厂生产硝酸的流程简要表示如图3：

①氧化炉中反应的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO+6H₂O．
②工业上通常用质量分数为15%的Na₂CO₃水溶液（密度1.16g•mL^-1）作为NO_x吸收剂，它的物质的量浓度为1.64 mol•L^-1（保留2位小数）．

Answer 1

分析 （1）从图中可以看出，当其他条件一致时，在浓硝酸（密度为1.40g•cm^-3）中，主要产物NO₂，随着硝酸浓度逐渐降低，产物NO₂逐渐减少而NO的相对含量逐渐增多；当密度为1.25g•mL^-1时，主要产物是NO，其次是NO₂及少量的N₂O；当密度为1.15g•mL^-1时，NO与NH₄⁺的相对含量几乎相等；当HNO₃的浓度降到密度为1.05g•mL^-1时，NH₄⁺离子成为主要产物，凡有硝酸参加的氧化还原反应都比较复杂，往往同时生成多种还原产物；硝酸的密度越大、浓度越大，其还原产物中氮元素化合价越高；
（2）Fe与过量硝酸反应得到的含铁化合物是硝酸铁，不含硝酸亚铁；
（3）①根据NO易被氧化来分析；
②根据实验的目的和各部分的作用确定连接顺序；
④二氧化氮和水之间反应生成硝酸和一氧化氮；
（4）①氧化炉中反应为氧气的催化氧化，生成一氧化氮和水；
②根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算碳酸钠溶液物质的量浓度．

解答 解：（1）A．硝酸的密度越大、浓度越大，故A错误；
B．由图象可以看出，在相同温度和浓度时，硝酸的还原产物不止一种，以某种产物为主，故B正确；
C．由图象可以看出，还原产物中NH₄⁺的物质的量分数随硝酸密度增大而减小，铵根离子中氮元素化合价最低是-3价，故C正确；
D、当硝酸溶液的密度为1.36g•mL^-1时，由图象可看出，生成的NO和NO₂物质的量相等，且硝酸密度大于1.3g•cm^-3时，还原产物主要为NO、NO₂，故D正确；
故选：BCD；
（2）当硝酸溶液的密度为1.36g•mL^-1时，由图象可看出，生成的NO和NO₂物质的量相等，且硝酸过量时，得到的含铁化合物是硝酸铁，不含硝酸亚铁，反应的化学方程式应为4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O，故答案为：4Fe+18HNO₃=4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O；
（3）①因NO易被氧化，若装置中存在氧气，则不能说明NO的存在，所以反应前先通入N₂目的是排尽装置中的空气，防止NO被氧化，
故答案为：B；N₂排除装置中的空气，以防NO被氧化；
②A中铁与浓硝酸反应NO₂进入C浓硫酸干燥，然后进入F冰水混合物冷却使二氧化氮液化分离，剩余的NO进入D与氧气反应，最后连接尾气处理装置，所以仪器连接顺序为：3-6-7-8-9-5，
故答案为：3；6；7；5；
④二氧化氮和水之间反应生成硝酸和一氧化氮，即3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，如果生成气体中含有一氧化氮，则试管中余气体积等于试管容积的三分之一；
故答案为：余气体积等于试管容积的三分之一；
（4）①氧化炉中反应为氧气的催化氧化，生成一氧化氮和水，方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO+6H₂O；
②该碳酸钠溶液物质的量浓度为$\frac{1000×1.16×0.15}{106}$mol/L=1.64mol/L，故答案为：1.64．

点评 本题综合考查学生含氮化合物的性质，注意知识的迁移与运用和应用是解题的关键，难度不大．