Question

5．（1）铜既能与稀硝酸反应．也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：
Cu+HNO₃═Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （未配平）
①硝酸在该反应中的作用是氧化性和酸性，
②19.2g Cu被硝酸完全溶解后，若得到的NO和NO₂物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是0.9mol．
（2）①已知白磷和氯酸溶液可发生如下反应：
□P₄+□HClO₃+□18H₂O═□HCl+□H₃PO₄
配平上述反应方程式，并表示电子转移的方向和数目．
②白磷有毒，有实验室可采用CuSO₄溶液进行处理，其反应为：
11P₄+60CuSO₄+96H₂O═20Cu₃P+24H₃PO₄+60H₂SO₄
在该反应中30mol CuSO₄可氧化P₄的物质的量是1.5mol．
（3）新型纳米材料氧缺位铁酸锌（ZnFe₂O_x），常温下它能使工业废气中的氮的氧化物、SO₂等分解，减小工业废气对环境的影响，它可由铁酸锌（ZnFe₂O₄）经高温还原制得．转化流程如图所示：

若2mol ZnFe₂O_x与SO₂可生成0.75mol S，x=3.25．写出铁酸锌高温被H₂还原生成氧缺位铁酸锌的化学方程式4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4ZnFe₂O_3.25+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）①该反应硝酸中部分N元素化合价由+5价变为+2、+4价，部分N元素化合价不变，据此判断硝酸性质；
②利用电子守恒来计算作氧化剂的硝酸的物质的量，作酸性和作氧化剂的物质的量之和为参加反应的硝酸的物质的量；
（2）①该反应中P元素化合价由0价变为+5价、Cl元素化合价由+5价变为-1价，根据转移电子守恒及原子守恒配平方程式；
②根据转移电子守恒计算硫酸铜氧化白磷的物质的量；
（3）根据得失电子守恒和化学式中元素化合价代数和为零计算，铁酸锌高温下被氢气还原生成氧缺位铁酸锌和水．

解答 解：（1）①该反应硝酸中部分N元素化合价由+5价变为+2、+4价，部分N元素化合价不变，所以硝酸体现氧化性和酸性，故答案为：氧化性和酸性；
②n（Cu）=$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，
设NO的物质的量为n，得到的NO和NO₂物质的量相同，
由电子守恒可知，0.3mol×2=n×（5-2）+n×（5-4），
解得n=0.15mol，
由N原子守恒可知作氧化剂的硝酸为0.15mol+0.15mol=0.3mol，
由Cu（NO₃）₂可知，作酸性的硝酸为0.3mol×2=0.6mol，
则参加反应的硝酸的物质的量是0.3mol+0.6mol=0.9mol，
故答案为：0.9mol；
（2）①反应中P元素的化合价由0价升高到+5价，Cl元素的化合价由+5价降低到-1价，根据得失电子数目相等可知二者计量数之比为3：10，则结合质量守恒定律可知平衡后的化学方程式为3P₄+10HClO₃+18H₂O=10HCl+12H₃PO₄，
故答案为：3；10；18H₂O；10；12；
②30mol硫酸铜转移电子物质的量=30mol×（2-0）=60mol，氧化白磷物质的量=$\frac{60mol}{4×（5-0）}$=1.5mol，故答案为：1.5mol；
（3）新型纳米材料ZnFe₂O_X可由化合物ZnFe₂O₄经高温还原制得，若2mol ZnFe₂O_X与SO₂反应可生成0.75molS，则ZnFe₂O_X被还原为ZnFe₂O₄，令中铁元素的化合价为a，根据电子转移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.75mol×4，解得，a=2.25，利用化合价代数和为零，2+2.25×2=2x，解得x=3.25，
铁酸锌高温下被氢气还原生成氧缺位铁酸锌和水，该反应为4ZnFe₂O₄+3H₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4ZnFe₂O_3.25+3H₂O，
故答案为：3.25；4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4ZnFe₂O_3.25+3H₂O．

点评 本题涉及氧化还原反应计算、化学方程式的配平等知识点，较综合，把握题干中信息及发生的化学反应是解本题关键，题目难度较大．