题目内容

14．地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题，某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程，理想的脱氮原理为：4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O．
（1）研究发现：随着KNO3溶液酸性的减弱，对应还原产物中氮元素的化合价越低．课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验，没有观察到气体生成，则该条件下KNO3的还原产物可能是NH4+（化学式）．
（2）实验发现：反应一段时间后，反应体系中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是ab．
a．生成的Fe2+水解   b．Fe2+被氧化生成Fe3+     c．Fe2+被还原成Fe
（3）该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响．
可能用到的试剂和仪器：粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等．
①设计实验方案：在不同的自变量（温度、铁粉颗粒的大小）时，测定相同条件下硝酸根离子浓度的变化量（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）．
②参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据：数据用字母表示）．
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c（NO3-）
             物理量

实验序号		V（2.0mol/L KNO3）/
mL		…
1a…
2a…
3a…
③进一步的研究表明：将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中，可以明显提高脱氮速率，其原因是活性炭和铁构成了无数个微小的原电池．

分析 （1）随着KNO3溶液酸性的减弱，对应还原产物中氮元素的化合价越低，但没有观察到气体生成，说明生成铵盐；
（2）结合Fe2+的性质，氧化还原反应发生但亚铁离子的浓度不变说明亚铁离子发生反应，而亚铁离子是弱离子可能因水解而减少，亚铁离子具有还原性，可能因氧化还反应而减少，来分析解答；
（3）①可以通过单位时间内硝酸根离子的浓度变化量或者根据消耗相同量的硝酸根离子所需的时间，来体现反应速率快慢；
②测定相同时间内同体积同浓度的硝酸钾与硫酸与相同质量的粗铁粉反应硝酸根离子浓度的变化，对反应速率的影响，或者同体积同浓度的硝酸钾与硫酸与相同质量的粗铁粉反应消耗相同浓度的硝酸根离子来测定反应所需的时间；
③构成原电池加快化学反应的速度，由此分析解答．

解答 解：（1）随着KNO3溶液酸性的减弱，对应还原产物中氮元素的化合价越低，但没有观察到气体生成，说明生成铵盐，所以该条件下KNO3的还原产物可能是铵盐，故答案为：NH4+；
（2）a．生成的Fe2+水解，导致Fe2+的浓度却没有增大，故正确；
b．Fe2+被氧化生成Fe3+，导致Fe2+的浓度却没有增大，故正确；
c．单质铁与Fe2+不反应，故错误；
故选：ab；
（3）①可以通过单位时间内硝酸根离子的浓度变化量或者根据消耗相同量的硝酸根离子所需的时间，来体现反应速率快慢，故答案为：通过单位时间内硝酸根离子的浓度变化量；
②测定相同时间内同体积同浓度的硝酸钾与硫酸与相同质量的粗铁粉反应硝酸根离子浓度的变化，对反应速率的影响，或者同体积同浓度的硝酸钾与硫酸与相同质量的粗铁粉反应消耗相同浓度的硝酸根离子来测定反应所需的时间，故答案为：

物理量

实验序号		V（2.0mol/L KNO3）/mLV（0.1mol/L H2SO4）/mLT（水浴温度）/℃m（粗颗粒铁粉）/gm（细颗粒铁粉）/g硝酸根离子浓度的变化量t（反应时间）
①abT1c0 t
②abT2c0 t
③abT10c t
；
③活性炭和铁构成了无数个微小的原电池，构成原电池加快化学反应的速度，故答案为：活性炭和铁构成了无数个微小的原电池．

点评 本题考查元素化合物的性质、化学反应速率、和电化学等问题，综合性较强，设计实验步骤，注意语言的条理性和严密性．

练习册系列答案
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4．某化学兴趣小组用铜和浓硫酸制取SO2，并依次检验SO2具有酸性氧化物的性质和还原性、漂白性、氧化性，所用仪器如图所示（图中连接胶管、夹持和加热装置省略）：

查阅资料可知，HSO3- 的酸性强弱与H2CO3相近．请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应的化学方程式是：ACu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）上述装置的接口连接顺序依次是a→f→e→c→b→g→h→d（填导管接口字母）．
（3）证明SO2具有氧化性的现象是E试管中溶液变浑浊；证明SO2具有还原性的实验中，反应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O=SO42-+2Br-+4H+．
（4）C试管中NaOH溶液的作用是吸收未反应完的SO2，以免污染空气，CCl4的作用是防止溶液倒吸．
5．下列有关多电子原子的叙述中，正确的是（　　）
A．在一个多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子
B．在一个多电子原子中，不可能有两个能量相同的电子
C．在一个多电子原子中，N层上的电子能量肯定比M层上的电子能量高
D．某个多电子原子的3p能级上仅有两个电子，它们的自旋状态必然相反
2．氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途，NH3、HNO3等是重要化工产品．
（1）合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭、水和空气为原料来制取的．其主要反应是：①2C+O2→2CO   ②C+H2O（g）→CO+H2   ③CO+H2O（g）→CO2+H2
某次生产中将焦炭、H2O（g）和空气（设空气中N2和O2的体积比为4：1，下同）混合反应，所得气体产物经分析，组成如下表：表中x=44m3，实际消耗了30 kg焦炭．
气体CON2CO2H2O2
体积（m3）（标准状况）x2012601.0
（2）汽车尾气会排放氮的氧化物污染环境．已知气缸中生成NO的反应为：N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空气含有0.8molN2和0.2molO2，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡．测得NO为8×10-4mol．计算该温度下的平衡常数K=$\frac{[NO]^{2}}{[{N}_{2}]•[{O}_{2}]}$=4×10-6（写出表达式，并计算出结果）；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移．
（3）SO2和氮的氧化物都是空气中的有害气体，已知：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1
2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H=-113.0kJ•mol-1
则反应NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol-1．
（4）25℃时，电离平衡常数：
化学式H2CO3HClOH2C4H4O6（酒石酸）
电离平衡常数K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11		3.0×10-8K1=9.1×10-4
K2=4.3×10-5
回答下列问题：
a．常温下，将0.1mol/L的次氯酸溶液与0.1mol/L的碳酸钠溶液等体积混合，所得溶液中各种离子浓度关系正确的是BCE
A．c（Na+）＞c（ClO-）＞c（HCO3-）＞c（OH-）
B．c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（ClO-）＞c（H+）
C．c（Na+）═c（HClO）+c（ClO-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）+c（CO32-）
D．c（Na+）+c（H+）═c（ClO-）+c（HCO3-）+2c（CO32-）
E．c（HClO）+c（H+）+c（H2CO3）═c（OH-）+c（CO32-）
b.0.1mol/L的酒石酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH为6，则c（HC4H4O6-）+2c（C4H4O62-）=（0.05+10-6-10-8）mol/L．（列出计算式）
9．下列说法中，正确的是（　　）
A．中和反应反应热的测定实验中，将环形玻璃搅拌棒换成环形铜丝搅拌棒测定出来的中和热值偏大
B．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6KJ/mol
C．将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-38.6KJ/mol
D．HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3KJ/mol，则H2SO4和Ca（OH）2反应的反应热△H=-（2×57.3）KJ/mol
19．碱金属元素原子最外层的电子都是1个，在化学反应它们容易失去1个电子；碱金属元素中金属性最强的是Cs，原子半径最小的是Li．卤族元素原子最外层的电子都是7个，在化学反应它们容易得到1个电子；在卤族元素中非金属性最强的是F，原子半径最小的是F．
6．元素X、Y可组成化学式为XY2的离子化合物，则X、Y的原子序数可能是（　　）
A．11和16B．6和8C．12和17D．20和9
3．下列结论错误的是（　　）
①微粒半径：r（K+）＞r（Al3+）＞r（S2-）＞r（Cl-） 
②氢化物的稳定性：HF＞HCl＞H2S＞PH3＞SiH4
③还原性：S2-＞Cl-＞Br-＞I-
④氧化性：Cl2＞S＞Se＞Te
⑤酸性：H2SO4＞H3PO4＞H2CO3＞HClO     
⑥非金属性：O＞N＞P＞Si
⑦金属性：Be＜Mg＜Ca＜K．
A．①B．①③C．②③④⑤⑥⑦D．①③⑤
4．无色的气体甲，可能含NO、O2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成可能为（　　）
A．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N2

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