Question

7．氨和硝酸都是重要的化学品．
（1）画出采用氨催化氧化法合成硝酸的反应原理流程图：（要求注明试剂、反应条件）NH₃$→_{高温O_{2}}^{催化剂}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃
（示例：S$→_{O_{2}}^{燃烧}$SO₂$→_{△O_{2}}^{催化剂}$SO₃…）
（2）向饱和氯化钠和浓氨水的混合溶液中通入过量CO₂从而析出NaHCO₃晶体，是侯氏制碱法的关键步骤，用一个化学方程式表示该反应原理NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl．在0.1mol/L的稀氨水中，下列式子成立的是AD．
A．c（NH₃•H₂O）+c（NH₃）+c（NH₄⁺）=0.1mol/L
B．c（NH₃•H₂O）＞c（NH₃）+c（NH₄⁺）
C．c（H⁺）＞c（OH^-）
D．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）
（3）A是中学化学常见气体，打开装有A的集气瓶，瓶口出现白雾，将A与氨气混合，立即出现大量白烟，生成物质B，则A的分子式为HCl，物质B中所含的化学键类型有极性共价键、离子键、配位键．
（4）将6.4g铜粉投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，产生标准状况下的混合气体3.36L，其中两种成分气体的体积比为1：5，反应中总共消耗的硝酸0.35mol．
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐渐加入铁粉至过量．假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n（气体）随n（Fe）变化的示意图，并标出n（气体）的最大值．
（6）氨气和硝酸生产的氮肥硝酸铵受热或受撞击容易分解，若分解时只生成两种氧化物，写出该反应的化学方程式NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）氨催化氧化法合成硝酸的反应原理是氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮；
（2）向饱和氯化钠和浓氨水的混合溶液中通入过量CO₂从而析出NaHCO₃晶体，得到氯化铵溶液；在0.1mol/L的稀氨水中存在电离平衡和化学平衡，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，溶液中存在物料守恒和电荷守恒，据此分析；
（3）A是中学化学常见气体，打开装有A的集气瓶，瓶口出现白雾，将A与氨气混合，立即出现大量白烟为氯化铵固体颗粒，A气体为HCl气体，氯化铵为离子化合物；
（4）设NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总体积、电子转移守恒列方程，再根据在相同状态下，气体的体积之比等于物质的量之比来求算；根据守恒，硝酸的物质的量为：2n（Cu）+n（NO）+n（NO₂）‘
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐渐加入铁粉至过量，发生的反应为Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，Fe+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂，生成气体最大为1mol，消耗铁1mol，据此画出图象；
（6）硝酸铵中含有氮、氢、氧三种元素，根据质量守恒定律中元素种类不变的特点可知生成的另一种氧化物中含有氢元素，即该氧化物是水，因此硝酸铵在撞击条件下反应生成一氧化二氮和水．

解答 解：（1）氨催化氧化法合成硝酸的反应原理是氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，流程图为：NH₃$→_{高温O_{2}}^{催化剂}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃，
故答案为：NH₃$→_{高温O_{2}}^{催化剂}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃；
（2）向饱和氯化钠和浓氨水的混合溶液中通入过量CO₂从而析出NaHCO₃晶体，得到氯化铵溶液，反应的化学方程式为：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
在0.1mol/L的稀氨水中存在电离平衡，
A．溶液中存在物料守恒即氮元素守恒，c（NH₃•H₂O）+c（NH₃）+c（NH₄⁺）=0.1mol/L，故A正确；
B．溶液中溶质主要是一水合氨，一水合氨存在化学平衡和电离平衡，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，c（NH₃•H₂O）＞c（NH₃）+c（NH₄⁺），故B正确；
C．一水合氨电离NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，是弱碱c（H⁺）＜c（OH^-），故C错误；
D．溶液中存在电荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-），故D正确；
故答案为：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl； ABD；  
（3）A是中学化学常见气体，打开装有A的集气瓶，瓶口出现白雾，将A与氨气混合，立即出现大量白烟为氯化铵固体颗粒，NH₃+HCl=NH₄Cl，A气体为HCl气体，氯化铵为离子化合物，铵根离子中含极性共价键、配位键，铵根离子和氯离子间形成离子键，
故答案为：HCl；极性共价键、离子键、配位键；       
（4）6.4g铜的物质的量为$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，在反应中失去的电子的物质的量为2×0.1mol=0.2mol，3.36L混合气体的物质的量为$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol
令NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：
x+y=0.15mol ①
3x+y=0.1mol×2  ②
解得x=0.025，y=0.125，
在相同状态下，气体的体积之比等于物质的量之比，故生成的NO和NO₂的体积之比为0.025：0.125=1：5，
根据元素守恒，硝酸的物质的量为：2n（Cu）+n（NO）+n（NO₂）=0.1mol×2+$\frac{1}{6}$×0.15mol+$\frac{5}{6}$×0.15=0.35mol，
故答案为：1：5；0.35；
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐渐加入铁粉至过量，发生的反应为Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，Fe+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂，生成气体最大为1mol，消耗铁1mol，n（气体）随n（Fe）变化的图象为：，
故答案为：
（6）硝酸铵中含有氮、氢、氧三种元素，根据质量守恒定律中元素种类不变的特点可知生成的另一种氧化物中含有氢元素，即该氧化物是水，因此硝酸铵在撞击条件下反应生成一氧化二氮和水，该反应的化学方程式为：NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．
故答案为：NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．

点评 本题考查了氮及其化合物性质，氧化还原反应电子守恒计算，图象绘制等知识，掌握基础是解题关键，题目难度中等．