题目内容

6．硝酸按是一种常用的化肥，其工业生产流程如图，请回答下列问题．

（1）写出反应容器B中发生反应的化学方程式：4NH3+5O2 $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O
（2）吸收塔C中通入空气的目的是将一氧化氮氧化成二氧化氮 C、D两个反应容器中发生的反应，属于氧化还原反应的是C（填反应容器代号）．
（3）浓硝酸一般保存在徐色试剂瓶里，并放置在阴凉处，用化学方程式解释原因：4HNO3$\frac{\underline{\;见光或受热\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O
（4）3.04g铜镁合金完全溶解于100mL密度为1.40g•mL-1、质量分数为63%的浓硝酸中得到NO2和N2O4的混合气体2240mL（标准状况），向反应后的溶液中加入2.00mol•L-1NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到5.08g沉淀．则
①加入Na0H 溶液的体积至少640mL
②该合金中铜与镁的物质的量之比是2：1
③NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%．

分析 （1）氨气的催化氧化生成一氧化氮和水；
（2）吸收塔C中通入空气的目的是将一氧化氮氧化成二氧化氮；C中是一氧化氮转化成硝酸，D中是氨气与硝酸反应生成硝酸铵，只有C中有元素的化合价的改变，据此判断；
（3）浓硝酸见光或受热易分解，所以应放置在阴凉处；
（4）①根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓硝酸的物质的量，根据n=cV可计算硝酸总物质的量，金属离子全部沉淀时，反应后溶质为硝酸钠，根据氮元素守恒计算硝酸钠的物质的量，根据钠离子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO3），再根据V=$\frac{n}{c}$计算需要氢氧化钠溶液的体积；
②金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁，故沉淀中氢氧根的质量为2.54g-1.52g=1.02g，根据电荷守恒可知，金属提供的电子物质的量等于氢氧根的物质的量，令铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，根据提供的电子物质的量与二者质量之和列方程计算x、y的值，据此解答；
③根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算NO2和N2O4混合气体的物质的量，令二氧化氮的物质的量为amol，表示出四氧化二氮的物质的量，根据电子转移守恒列方程计算．

解答 解：（1）B中氨气转化为NO的化学方程式为：4NH3+5O2 $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O，
故答案为：4NH3+5O2 $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O；
（2）在整个生产流程中，吸收塔C中通入空气的目的是将一氧化氮氧化成二氧化氮，C中NO转化为NO2是氧化还原反应，而硝酸吸收氨气生成硝酸氨是非氧化还原反应，
故答案为：将一氧化氮氧化成二氧化氮；C；
（3）浓硝酸见光或受热易分解，所以应放置在阴凉处，分解的化学方程式为4HNO3 $\frac{\underline{\;见光或受热\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O，
故答案为：4HNO3 $\frac{\underline{\;见光或受热\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O；
（4）①该浓硝酸密度为1.40g/mL、质量分数为63%，故该浓硝酸的物质的量浓度为 $\frac{1000×1.4×63%}{63}$mol/L=14mol/L，
金属离子全部沉淀时，反应后溶质为硝酸钠，根据氮元素守恒可知，硝酸钠的物质的量为0.05L×14mol/L-0.04mol-（0.05-0.04）mol×2=0.64mol，根据钠离子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO3）=0.64mol，故需要氢氧化钠溶液的体积为 $\frac{0.64mol}{1mol•{L}^{-1}}$=0.64L=640mL，
故答案为：640；
②金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁，故沉淀中氢氧根的质量为2.54g-1.52g=1.02g，氢氧根的物质的量为 $\frac{1.02g}{17g•mo{l}^{-1}}$=0.06mol，根据电荷守恒可知，金属提供的电子物质的量等于氢氧根的物质的量，即金属提供电子为0.06mol，
令铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，则：$\left\{\begin{array}{l}{2x+2y=0.06}\\{64x+24y=1.52}\end{array}\right.$    解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.02}\\{y=0.01}\end{array}\right.$，故合金中铜与镁的物质的量之比是0.02mol：0.01mol=2：1，
故答案为：2：1；
③标况下，NO2和N2O4混合气体的物质的量为 $\frac{1.12L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.05mol，令二氧化氮的物质的量为amol，则四氧化二氮的物质的量为（0.05-a）mol，根据电子转移守恒可知，a×1+（0.05-a）×2×1=0.06，解得a=0.04，NO2的体积分数=$\frac{0.04mol}{0.05mol}$×100%=80%，
故答案为：80%．

点评 本题以工业合成硝酸铵为载体，考查了氧化还原反应的判断以及常见方程式的书写，题目难度中等，注意守恒法在计算题中的运用．

练习册系列答案
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