题目内容
NH3催化氧化法生产硝酸,HNO3是极其重要的化工原料.工业上制备HNO3采用NH3催化氧化法、是将中间产生的NO2在密闭容器中多次循环用水吸收制备的.
用此方法制备的HNO3为稀HNO3,将它用水稀释或蒸馏、浓缩可制得不同浓度的HNO3.实验证明:不同浓度的HNO3与同一金属反应可生成不同的还原产物.例如,镁与硝酸反应实验中,测得其气体产物有H2、N2,NO、NO2,液体产物有Mg(NO3)2,NH4NO3和H2O.生成这些产物的HNO3浓度范围为:
H2:c<6.6 mol·L-1;N2和NH4+:c<10 mol·L-1;NO:0.1 mol·L-1<c<10 mol·L-1;NO2:c>0.1 mol·L-1.各气体产物成分及含量随HNO3浓度变化曲线如图所示.
①写出Mg与11mol·L-1的HNO3反应的方程式.
②960 mg Mg与0.1 L 4 mol·L-1的HNO3恰好完全反应,收集到224 mL气体(标准状况),试通过计算写出反应方程式.
解析:
由图像知当硝酸浓度大于10 mol·L-1时,其还原产物为NO2,则可写出 Mg+4HNO3Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O n(Mg)==0.04 moL n(气体)==0.01 moL 由图像可知n(NO)∶n(N2)∶n(NO2)∶n(H2)=5∶3∶1∶1,则n(NO)=0.005 mol.n(N2)=0.003 mol,n(NO2)=0.001 mol,n(H2)=0.001 mol;同时还原产物还有NH4+,设其物质的量为y,由电子得失守恒关系:2×0.04=3×0.005+10×0.003+1×0.001+2×0.001+8yy=0.004即NH4NO3为0.004 mol;由镁元素原子个数守恒,可知生成Mg(NO3)2 0.04 mol,最后可写出: 40Mg+100HNO35NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O. |