Question

镁与硝酸的反应中，测得其气体产物有H₂，NO，NO₂，溶液中产物有Mg（NO₃）₂，NH₄NO₃和H₂O，生成这些产物的HNO₃的浓度范围为：
H₂：C＜6.6mol/L；  N₂和NH₄⁺：C＜10mol/L；NO：0.1mol/L＜C＜10mol/L； NO₂：C＞0.1mol/L，各气体产物成分及含量随HNO₃浓度变化曲线如图．
a．写出1g Mg与12mol/L的HNO₃反应的化学方程式：

 

；
b．若960mg Mg与1L 4mol/L的HNO₃反应，收集到224mL气体（S．T．P）气体，写出化学反应方程式：

 

．

Answer 1

考点：硝酸的化学性质

专题：元素及其化合物

分析：a．根据图象可知当硝酸浓度大于10.0mol/L时，气体产物只有NO₂，根据得失电子守恒和原子守恒写出方程式；
b．960mg Mg与1L 4mol/L的HNO₃反应，Mg的物质的量比较少，反应中硝酸过量，由图象可知：n（NO）：n（N₂）：n（NO₂）：n（H₂）=5：3：1：1，同时还原产物还有NH₄⁺，根据Mg失去电子总数与气体得到电子数之差，求出NH₄⁺的量，再通过原子守恒配平方程．

解答： 解：a据图象可知当硝酸浓度大于10.0mol/L时，气体产物只有NO₂，Mg+HNO₃→Mg（NO₃）₂+NO₂↑+H₂O，反应中HNO₃→NO₂，N元素从+5价降到+4价得到1个电子，Mg→Mg（NO₃）₂，Mg元素从0价升到+2价失去2个电子，所以Mg的计量数为1，NO₂的计量数为2，再根据原子守恒配平：Mg+4HNO₃=Mg（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
故答案为：Mg+4HNO₃=Mg（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
b.960mg Mg与1L  4.0mol/L的HNO₃充分反应，Mg的物质的量比较少为0.04mol，失去电子数为0.04mol×2=0.08mol，HNO₃的物质的量为4mol，反应中硝酸过量，
由图象可知：n（NO）：n（N₂）：n（NO₂）：n（H₂）=5：3：1：1，同时还原产物还有NH₄⁺，
0.04molMg失去电子为0.08mol，反应生成气体为n=0.01mol，其中n（NO）=0.01mol×

5

10

=0.005mol，n（N₂）=0.01mol×

3

10

=0.003mol，n（NO₂）=0.01mol×

1

10

=0.001mol，
n（H₂）=0.01mol×

1

10

=0.001mol，则气体得到电子数为0.005mol×3+0.003mol×5×2+0.001mol×1+0.001mol×2=0.048mol，
则生成NH₄⁺时N元素得到的电子为0.08mol-0.048mol=0.032mol，所以生成NH₄⁺的量为0.032mol×

1

8

=0.004mol，
所以n（NO）：n（N₂）：n（NO₂）：n（H₂）：n（NH₄⁺）：n（Mg）=5：3：1：1：4：40，
所以NO、N₂、NO₂、H₂、NH₄NO₃、Mg的计量数分别为5、3、1、1、4、40，再由原子守恒得方程为：40Mg+100HNO₃=5NO↑+3N₂↑+H₂↑+NO₂↑+4NH₄NO₃+40Mg（NO₃）₂+41H₂O；
故答案为：40Mg+100HNO₃=5NO↑+3N₂↑+H₂↑+NO₂↑+4NH₄NO₃+40Mg（NO₃）₂+41H₂O．

点评：本题考查了化学方程式的书写，题目难度较大，准确把握图象给出信息、熟知硝酸的性质、氧化还原反应得失电子守恒是解题关键．