题目内容

某同学设计如图所示装置来试验用粗铁粒与某浓度稀硝酸反应制取NO气体．
（1）当打开开关a，关闭开关b时，A中干燥管中观察到的实验现象是
 
，烧杯B中盛的是
 
溶液．当
 
时关闭开关a，打开开关b，此时C中用排水法收集NO气体．当C中收满气体后，关闭开关b，装置A中观察到的现象是
 
．
（2）将a mol Fe与含b mol HNO3的稀溶液充分反应后，若硝酸的还原产物只有NO．试讨论分析烧杯A中最后溶液的主要阳离子组成及其物质的量，将结果填入表中未完成的空格中．
a
b
取值范围		 最终溶液中的阳离子及其物质的量
＜
1
4
 
=
1
4
 a mol Fe3+
大于
1
4
小于
3
8
 
=
3
8
 a mol Fe2+
＞
3
8
 
考点：硝酸的化学性质,铁的化学性质
专题：实验题,氮族元素
分析：（1）当打开开关a，关闭开关b时，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与装置内氧气反应生成红棕色的NO2，由于氮氧化物有毒，不能排放到空气中，B中为氢氧化钠溶液，可用于吸收气体，防止污染环境，NO不溶于水，可用排水法收集；
（2）涉及反应有Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO+2H2O；3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO+4H2O，根据反应的方程式计算．
解答： 解：（1）当打开开关a，关闭开关b时，铁与稀硝酸反应生成NO，NO与装置内氧气反应生成红棕色的NO2，由于氮氧化物有毒，不能排放到空气中，B中为氢氧化钠溶液，可用于吸收气体，防止污染环境，当体又变无色时，说明NO2全被吸收，关闭开关a，打开开关b，此时C中用排水法收集NO气体．当C中收满气体后，关闭开关b，装置A中压强不断增大，观察到的现象是烧杯中液面上升、干燥管内液面下降、干燥管中固体与溶液脱离接触，
故答案为：产生无色气体，逐渐变红棕色；NaOH；气体又变无色；烧杯中液面上升、干燥管内液面下降、干燥管中固体与溶液脱离接触；
（2）将a mol Fe与含b mol HNO3的稀溶液充分反应后，发生反应有Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO+2H2O；3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO+4H2O，
①如
a
b
＜
1
4
，说明硝酸过量，则反应有溶液存在Fe3+、H+，其中n（Fe3+）=amol，有方程式可知消耗4amol硝酸，则剩余n（ H+）=（b-4a）mol；
②如
a
b
=
1
4
，只发生Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO+2H2O，二者恰好反应，反应后n（Fe3+）=amol；
③如
a
b
大于
1
4
小于
3
8
，说明发生Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO+2H2O；3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO+4H2O，
设两个反应分别消耗的Fe为xmol、ymol，
则
x+y=a
4x+
8
3
y=b
，解之得，x=
3b
4
-2a，y=3a-
3b
4
，
④如
a
b
=
3
8
，恰好发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO+4H2O，反应后溶液中含有a mol Fe2+，
⑤如
a
b
＞
3
8
，说明铁过量，只发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO+4H2O，反应后溶液中含有
3b
8
molFe2+，
故答案为：
a
b
取值范围		 最终溶液中的阳离子及其物质的量
＜
1
4
 a mol Fe3+ （b-4a）mol H+
=
1
4
 a mol Fe3+
大于
1
4
小于
3
8
 （
3b
4
-2a）mol Fe3+，（3a-
3b
4
）mol Fe2+
=
3
8
 a mol Fe2+
＞
3
8
3b
8
molFe2+
点评：本题考查硝酸的性质，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握相关方程式的书写，根据方程式计算，难度中等．
练习册系列答案
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下列说法正确的是（　　）
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甲、乙、丙为常见单质，乙、丙两元素在周期表中位于同一主族．X、A、B、C、D、E、F、G均为常见的化合物，其中A和X的摩尔质量相同，A、G的焰色反应为黄色．在一定条件下，各物质相互转化关系如图．
 
 请回答：
（1）写化学式：丙
 
、E
 

（2）X的电子式为
 
   
（3）写出A与H2O反应的化学反应方程式：
 

（4）写出B与G溶液反应生成F的离子方程式：
 
 
（5）在如图的反应中，不属于氧化还原反应的是（填序号）
 
．
对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施．
（1）含氰废水中的CN-有剧毒．
①CN-中C元素显+2价，N元素显-3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是
 
，共用电子对偏向N原子，N元素显负价．
②在微生物的作用下，CN-能够被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3，该反应的离子方程式为
 
．
（2）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以利用微生物电池除去，其原理如图1所示．
①B是电池的
 
极（填“正”或“负”）；②A极的电极反应式为
 
．
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图2所示（图中“HA”表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子）．
①阳极的电极反应式为
 
．
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：
 
．
③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH-可忽略不计．400mL 10g?L-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g?L-1（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为
 
L．（乳酸的摩尔质量为90g?mol-1）
在电解炼铝过程中加入冰晶石（用“A”代替），可起到降低Al2O3熔点的作用．冰晶石的生产原理为2Al（OH）3+12HF+3Na2CO3═2A+3CO2↑+9H2O．根据题意完成下列填空：
（1）冰晶石的化学式为
 
，含有离子键、
 
等化学键．
（2）生成物中含有10个电子的分子是
 
（写分子式），该分子的空间构型为
 
，中心原子的杂化方式为
 
．
（3）反应物中电负性最大的元素为
 
（填元素符号），写出其原子最外层的电子排布图
 
．
（4）冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图甲所示，●位于大立方体的顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处所代表的微粒是
 
（填微粒符号）．
（5）Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示：

若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，则一个晶胞中Al原子的数目为
 
个； Al晶体的密度为
 
（用字母表示）．
向NaOH（aq）滴入HCOOH（aq）的过程中，所得到的混合溶液中离子浓度的大小关系可能正确的是（　　）
A、c（OH-）=c（Na+）＞c（HCOO-）＞c（H+）
B、c（Na+）=c（HCOO-）
C、c（Na+）＞c（HCOO-）＞c（OH-）＞c（H+）
D、c（H+）＞c（HCOO-）＞c（Na+）＞c（OH-）
下列两种物质间发生反应，消耗等物质的量的酸，产生气体最多的是（　　）
A、木炭与浓硝酸
B、铜与稀硝酸
C、锌与稀硫酸
D、木炭与浓硫酸
室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是（　　）
A、在pH=0的溶液中：Cl-、Na+、K+、C6H5-O-（C6H5一为苯基）
B、加入铝屑有氢气放出的溶液中：NH4+、K+、HCO3-、Br-
C、在H2SO3溶液中：HSO3-、K+、Cl-、Ba2+
D、在葡萄糖（C6H12O6）溶液中：SO42-、MnO4-、K+、H+

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