题目内容

【题目】硝酸是重要的氧化剂,铁、铜是生活中常见的金属.

1FeCu混合物与65%的硝酸反应会产生大量NO2,该反应使用的硝酸的物质的量浓度为______mol/L(已知ρ=1.4g/cm3).

2)各为0.1molCuFe混合物与足量的某浓度的硝酸反应产生4.48L气体(标准状况下),则该反应消耗的硝酸为______mol

34.4gFeCu混合物与过量的硝酸反应,放出的气体与标准状况下的1.12L的氧气混合后通入水中恰好被完全吸收,则其中铜的质量为______g

4FeCu混合物共有a mol,其中铜的物质的量分数为X,将该混合物全部投入b mol的硝酸中使其充分反应,假定硝酸的还原产物仅有NO

①若溶液中金属离子只有Fe2+Cu2+时,则b的取值范围是______(用ax表示).

②若x=0.2时,溶液Fe2+Fe3+的物质的量相等时,在标准状况下产生NO 6.72L,求ab的值.(写出简要的计算过程)___________

【答案】14.44 0.7 1.6 b≤ a的值为0.375b的值为1.2

【解析】

(1)依据溶液中溶质物质的量浓度和溶质质量分数的换算关系计算得到,c=

(2)铜和铁与足量硝酸反应发生氧化还原反应,硝酸被还原为氮氧化物,金属被氧化为硝酸盐,依据氮元素守恒计算元硝酸溶液的浓度;

(3)铜、铁与过量的硝酸反应生成硝酸铜、硝酸铁与氮的氧化物,氮的氧化物与氧气、水反应生成硝酸,纵观整个过程,金属提供的电子等于氧气获得的电子,根据二者质量与电子转移列方程计算.根据m=nM计算铜的质量;

(4)①当溶液中的金属离子只有Fe2+Cu2+时,说明Cu恰好完全反应或者有剩余,而HNO3Fe则完全反应(如果有硝酸剩余,则Fe2+则会被进一步氧化为Fe3+;如果有Fe剩余,则会和Cu2+继续反应),HNO3→NON3电子,设被还原的HNO3y mol,总计得3y mol电子,Cu→Cu2+Cu2电子,设参加反应的Cuz mol,总计失2z mol电子,

Fe→Fe2+Fe2电子,参加反应的Fea(1x)mol,总计失2a(1x)mol电子,根据得失电子总数相等,所以:3y=2z+2a(1x) ①,反应中起酸作用的硝酸生成Fe(NO32Cu(NO3)2,起氧化剂作用的硝酸生成NO,由N元素守恒,所以有:y+2a(1x)+2z=b ②,联立方程,消去y,可得b的表达式(用axz表示),参加反应的Cu的物质的量z的取值大于0,最大为ax,带入b的表达式计算;

x=0.2,溶液中Fe3+Fe2+的物质的量相等时,Cu全部为铜离子,根据得失电子守恒和氮原子守恒计算。

(1)FeCu混合物与65%的硝酸反应会产生大量NO2,该反应使用的硝酸的物质的量浓度==14.44mol/L

(2)各为0.1molCuFe混合物与足量的某浓度的硝酸反应产生4.48L气体(标准状况下),物质的量n==0.2mol,铜和铁与足量硝酸反应发生氧化还原反应,硝酸被还原为氮氧化物,金属被氧化为硝酸盐,Cu(NO3)2Fe(NO3)3,氮元素守恒计算,则该反应消耗的硝酸物质的量=0.1mol×2+0.1mol×3+0.2mol=0.7mol

(3)铜、铁与过量硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银铁与氮的氧化物,氮的氧化物与氧气、水反应生成硝酸,纵观整个过程,金属提供的电子等于氧气获得的电子,n(O2)==0.05mol,设CuFe的物质的量分别为xy,则:根据质量列方程:x×64g/mol+y×56g/mol=4.4g根据电子守恒列方程:2x+3×y=0.05mol×4,解得:x=0.025moly=0.05mol m(Cu)=0.025mol×64g/mol=1.6g

(4)①当溶液中的金属离子只有Fe2+Cu2+时,说明Cu恰好完全反应或者有剩余,而HNO3Fe则完全反应(如果有硝酸剩余,则Fe2+则会被进一步氧化为Fe3+;如果有Fe剩余,则会和Cu2+继续反应),HNO3→NON3电子,设被还原的HNO3y mol,总计得3y mol电子,Cu→Cu2+Cu2电子,设参加反应的Cuz mol,总计失2z mol电子,Fe→Fe2+Fe2电子,参加反应的Fea(1x)mol,总计失2a(1x)mol电子,根据得失电子总数相等,所以:3y=2z+2a(1x) ①,反应中起酸作用的硝酸生成Fe(NO3)2Cu(NO3)2,起氧化剂作用的硝酸生成NO,由N元素守恒,所以有:y+2a(1x)+2z=b ②,联立方程,消去y,整理得b=8z+,参加反应的Cu的物质的量z的取值大于0,最大为ax,带入中,可得b≤

x=0.2,溶液中Fe3+Fe2+的物质的量相等时,Cu全部为铜离子,所以参加反应的Cu0.2amolFe3+Fe2+的物质的量各为0.4amolHNO3→NON3电子,产生6.72LNO气体即0.3mol,总计得0.9 mol电子,Cu→Cu2+Cu2电子,则失0.4a mol电子,Fe→Fe2+Fe2电子,则失0.8amol电子,Fe→Fe3+Fe3电子,则失1.2amol电子,根据得失电子总数相等,所以:0.9=0.4a+0.8a+1.2a,解得a=0.375mol,根据氮原子守恒可知:b=2n(Cu2+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)+2n(NO)=2×0.2×0.375+2×0.4×0.375+3×0.4×0.375+0.3=1.2mol

练习册系列答案
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(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx

CH4(g)4NO2(g)==4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H1=-574 kJ/mol

CH4(g)4NO(g)==2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H2=-1160 kJ/mol

写出CH4(g)NO2(g)反应生成N2(g)CO2(g)H2O(g)的热化学方程式:_________________

(2)脱碳。

方法一:在恒容密闭容器中将CO2转化为甲醇:CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)

①下列条件可以判定该反应到达平衡状态的是_________(填字母)

A2v(H2)v(CH3OH) B.容器内气体的密度不变

C.容器内压强不变 D.反应不再释放热量

方法二:让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)CO2(g)2CO(g) H,测得压强、温度对CO的体积分数[φ(CO)]的影响如图所示,回答下列问题:

图中p1p2p3的大小关系是_________________,图中abc三点对应的平衡常数KaKbKc大小关系是____________

9001.013MPa时,1molCO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为V LCO2的转化率为______(保留一位小数),该反应的平衡常数K_________

方法三:用NaOH溶液吸收CO2

④在NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,所得溶液中c(HCO32):c(CO32)=4:1,此时溶液的pH=_______(已知:室温下,H2CO3K1=4×107K2=5×1011lg2=0.3)

(3)脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后,与一定量氨气、空气反应,生成(NH4)2SO4(NH4)2SO4水溶液呈酸性的原因是_______________(用离子方程式表示);室温时,向(NH4)2SO4溶液中滴入NaOH溶液至溶液呈中性,则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na)____c(NH3·H2O)(“=”)

【题目】请回答以下问题

1)某温度时,测得pH11Ba(OH)2溶液浓度是0.005mol·L1

①该温度下水的离子积常数Kw________

②在此温度下,将pH12Ba(OH)2溶液Va LpH2的硫酸Vb L混合。若所得混合液为中性,则VaVb________

225 ℃时,部分物质的电离平衡常数如下表所示。请回答下列问题:

化学式

CH3COOH

H2CO3

HClO

电离平衡常数

1.8×10—5

K14.3×107 K25.6×1011

3.0×108

①下列说法正确的是__________

A25 ℃时,向CH3COOH溶液中加入适量的NaOH溶液,CH3COOH的电离程度增大,电离平衡常数不变

B0.1molL-1 CH3COOH溶液加水稀释,稀释后的溶液中水的电离程度减小

C0.1molL-1 HClO溶液和0.1molL-1 NaClO溶液等体积混合呈溶液碱性

D.碳酸氢钠溶液中阴阳离子数目相等

同浓度的CH3COOHCOCO32-ClO结合H的能力由强到弱的顺序为___

25 ℃时,某CH3COOHCH3COOK混合溶液呈中性,则该混合溶液中:=________

3)煤燃烧排放的烟气含有SO2NO,采用碱性的NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。在鼓泡反应器中通入含有SO2NO的烟气,反应温度为323 KNaClO2溶液浓度为5×103mol·L1。反应10min后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子

SO42

SO32

NO3

NO2

Cl

c/mol·L1

8.35×104

6.87×106

1.5×104

1.2×105

3.4×103

①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式______

②如果采用Ca(ClO)2替代NaClO2,其脱硫效果会更好。试从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO2具有的优点是________

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