硝酸在有机合成.医药化工.化纤等行业应用非常广泛．工业上用氨催化氧化法可生产硝酸.其生产过程可表示为:4NH3+5O2$\stackrel{催化剂.△}{→}$4NO+6H2O----①4NO+3O2+2H2O→4HNO3----②完成下列计算:(1)密度为1.4g/cm3的65% 的浓硝酸的物质的量浓度为14.44mol/L.要配制3mol/L的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．硝酸在有机合成、医药化工、化纤等行业应用非常广泛．工业上用氨催化氧化法可生产硝酸，其生产过程可表示为：
4NH₃+5O₂$\stackrel{催化剂，△}{→}$4NO+6H₂O----①4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃----②
完成下列计算：
（1）密度为1.4g/cm³的65% 的浓硝酸的物质的量浓度为14.44mol/L，要配制3mol/L的稀硝酸100ml，则需此浓硝酸20.8mlml．
（2）如果以一定量的氨气在一密闭容器中与足量氧气发生上述反应，冷却后所得溶液中溶质的质量分数是78%．
（3）现以1.70吨液氨为原料生产硝酸，然后加入4.50吨水，得到密度为1.31g/cm³的硝酸，该硝酸的物质的量浓度是10.40mol/L．（假设生产过程中反应物和生成物均无损耗）
（3）硝酸工业尾气中的NO、NO₂属于大气的主要污染物．已知1m³硝酸工业的尾气中含3160mg NO_x，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．
①如果用NaOH溶液完全吸收NO_x，至少需要补充标准状况下的富氧空气多少升？（富氧空气中O₂的体积分数为0.25）（写出计算过程）
②如果用氨催化还原法，即用氨作还原剂，将NO、NO₂转化为氮气直接排入空气中，需要氨气的质量为多少克？（写出计算过程）

分析（1）根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算出质量分数为65%、密度为1.4g/cm³的浓硝酸的浓度，然后根据溶液稀释前后溶质的物质的量不变计算出配制3mol/L的硝酸100mL，需要该浓硝酸的体积；
（2）4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O①与4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃②相加得到4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，据此计算硝酸的质量分数；
（3）质量转化为物质的量，依据NH₃～HNO₃，计算硝酸的物质的量，依据V=$\frac{m}{V}$计算硝酸溶液的密度，依据公式C=$\frac{n}{V}$计算硝酸的物质的量浓度；
（4）①设混合气体中含有xmolNO，ymolNO₂，依据题干条件n（NO）：n（NO₂）=9：1，及总质量为3160mg，计算两种气体的物质的量，
氢氧化钠与一氧化氮气体、二氧化氮混合气体反应，方程式为：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，反应后剩余气体为一氧化氮，将剩余其一般氧化为二氧化氮，依据得失电子守恒计算氧化一氧化氮用的氧气的体积，依据富氧空气中氧气的含量计算需要富氧空气的体积；
②依据得失电子守恒可知NO、NO2中氮原子变为氮气中0价的N 得到电子总数等于NH3中-3价的N变为氮气中0价的N失去电子总数，据此解答．

解答解：（1）质量分数为65%、密度为1.4g/cm³的浓硝酸的浓度为：c=$\frac{1000×1.4×65%}{63}$mol/L=14.4mol/L，
溶液稀释前后溶质的物质的量不变，则：C_浓•V_浓=C_稀•V_稀
14.4mol/L•V_浓=3mol/L•0.1L
解得：V_浓=0.0208L=20.8ml，
故答案为：14.44 mol/L； 20.8 ml；
（2）4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O①与4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃②相加得到4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，所以硝酸的质量分数为：$\frac{4×63}{4×63+4×18}$×100%=0.78；
故答案为：78%；
（3）1.70吨液氨的物质的量为：$\frac{1.7×1{0}^{6}}{17}$=0.1×10⁶mol，依据转化关系4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，可知生成的硝酸的物质的量为0.1×10⁶mol；消耗氧气的物质的量为：0.2×10⁶mol；依据方程式4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，可知硝酸溶液的质量=液氨的质量+水的质量+消耗氧气的质量=1.70×10⁶+4.50×10⁶+×32×0.2×10⁶=12.6×10⁶（g）
该硝酸溶液的体积V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{12.6×1{0}^{6}}{1.31×1{0}^{3}}$=9.62×10³（L），则C（HNO₃）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.1×1{0}^{6}}{9.62×1{0}^{3}}$=10.40（mol/L）；
故答案为：10.40；

（4）①由题意可知：n（NO）：n（NO₂）=9：1，及总质量为3160mg，设设混合气体中含有xmolNO，ymolNO₂，
则：x：y=9：1；30x+46y=3.16；解得x=0.09；y=0.01；
与一氧化氮气体、二氧化氮混合气体反应，方程式为：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，
1 1
0.01mol 0.01mol
剩余NO物质的量为0.09mol-0.01mol=0.08mol，要想完全被吸收，则只需要用氧气氧化0.04molNO生成0.04mol二氧化氮，依据得失电子守恒得：0.04mol
×（4-2）=n（O₂）×4，解得n（O₂）=0.02mol，标况下体积为：0.02mol×22.4L/mol=0.448L，
而富氧空气中O₂的体积分数为0.25，所以需要富氧空气的体积为：0.448L÷0，25=1.792L；
答：至少需要补充标准状况下的富氧空气1.792L；
②由①知1m³硝酸工业的尾气中含3160mg NO_x，含有NO0.09mol，含有NO₂0.01mol，如果用氨催化还原法，即用氨作催化剂，将NO、NO₂转化为氮气直接排入空气中，设需要氨气的物质的量为：n（NH₃）则依据得失电子守恒可知：0.09mol×（2-0）+0.01mol×（4-0）=n（NH₃）×（0-（-3）），
解得n（NH₃）=$\frac{0.22}{3}$（mol）
其质量为：$\frac{0.22}{3}$mol×17g/mol=1.25g；
答：氨气的质量为1.25g．

点评本题考查了有关方程式的计算，明确方程式中各物质的物质的量的关系及物质的性质是解题关键，注意原子个数、得失电子数守恒规律的应用，题目难度较大．

练习册系列答案

化学式	电离常数（25℃）
HCN	K=4.9×10^-10
CH₃COOH	K=1.8×10^-5
H₂CO₃	K₁=4.3×10^-7、K₂=5.6×10^-11

①25℃时，等浓度的NaCN溶液、Na₂CO₃溶液和CH₃COONa溶液，溶液的pH由大到小的顺序为Na₂CO₃＞NaCN＞CH₃COONa（填化学式）．
②25℃时，在0.5mol/L 的醋酸溶液中由醋酸电离出的c（H⁺）约是由水电离出的c（H⁺）的9×10⁸倍．

18．向FeCl₃溶液中滴入下列试剂，能产生红褐色沉淀的是（　　）

H₂SO₄溶液

15．聚甲基丙烯酸酯纤维广泛用于制作光导纤维．已知A为某种聚甲基丙烯酸酯纤维的单体，其转化关系如下：

请按要求回答下列问题：
（1）反应①、②的反应类型分别为加聚反应、水解反应或取代反应．
（2）B所含官能团的结构简式：

；检验其宫能团所用化学试剂有溴的四氯化碳（或酸性高锰酸钾溶液）、碳酸氢钠溶液（或石蕊试剂）．
（3）H是C的同系物，比C的相对分子质量大14，其核磁共振氢谱仅有2个吸收峰，H的名称（系统命名）为2，2一二甲基丙酸．
（4）写出下列反应的化学方程式：
④：

．
⑦：（CH₃）₂CHCOOH+CH₃CH₂OH

（CH₃）₂CHCOOCH₂CH₃+H₂O．
（5）写出同时符合下列条件的B的同分异构体的结构简式：

．
①能与NaOH水溶液反应；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱有三组吸收峰，且峰面积之比为1：1：4．
（6）已知：

请以甲苯为原料（其它原料任选）合成聚酯G即

，方框内写中间体的结构简式，在“→”上方或下方写反应所需条件或试剂．

2．常温下，某溶液中由水电离的c（OH^-）=1×10^-3mol/L，该溶液可能是（　　）
①硫化氢的溶液 ②氯化铝溶液 ③硫酸铁的溶液 ④氢氧化钠溶液．

12．

利用如图装置可以进行实验并能达到实验目的是（　　）

选项	实验目的	X中试剂	Y中试剂
A	用MnO₂和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl₂	饱和食盐水	浓硫酸
B	用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO	水	浓硫酸
C	验证电石与饱和食盐水反应生成的气体的性质并收集	CuSO₄溶液	KMnO₄ 溶液
D	CaCO₃和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO₂	饱和NaHCO₃溶液	浓硫酸

	A．	X难溶于水		B．	X的分子式为C₁₁H₁₄O₂
	C．	组成为-C₄H₉的烃基有3种		D．	X能发生加成反应、取代反应

16．将下列各组物质按酸、碱、盐分类顺序排列，其中正确的是（　　）

	A．	硫酸、纯碱、漂白粉		B．	硫酸、烧碱、小苏打
	C．	硫酸氢钠、生石灰、醋酸钠		D．	磷酸、熟石灰、苛性钠

17．最常见的塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得，反应的化学方程式及装置图（部分装置省略）如图1：

已知：正丁醇沸点118℃，纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体，沸点340℃，酸性条件下，温度超过180℃时易发生分解．由邻苯二甲酸酐、正丁醇制备邻苯二甲酸二丁酯实验操作流程如下：
①向三颈烧瓶内加入30g（0.2mol）邻苯二甲酸酐，22g（0.3mol）正丁醇以及少量浓硫酸．
②搅拌，升温至105℃，持续搅拌反应2小时，保温至反应结束．
③冷却至室温，将反应混合物倒出．通过工艺流程中的操作X，得到粗产品．
④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液（粗酯）→圆底烧瓶→减压蒸馏，经过处理得到产品20.85g．
请回答以下问题：
（1）步骤②中不断从分水器下部分离出产物水的目的是有利于反应向生成邻苯二甲酸二丁酯的方向移动，提高产率．判断反应已结束的方法是分水器中的水位高度基本保持不变时（或者冷凝管中不再有液体滴下）．
（2）上述实验可能生成的副产物的结构简式为CH₂=CHCH₂CH₃、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等（填一种即可）
（3）操作X中，应先用5%Na₂CO₃溶液洗涤粗产品．纯碱溶液浓度不宜过高，更不能使用氢氧化钠；若使用氢氧化钠溶液，对产物有什么影响？（用化学方程式表示）

+2NaOH$\stackrel{△}{→}$

+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH．
（4）操作X中，分离出产物的操作中必须使用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯．
（5）粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低．
（6）本实验中，邻苯二甲酸二丁酯（式量是278）的产率为50%．

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