Question

15．氮及其化合物在生产实践及化学实验中应用广泛．
（1）实验室常用Cu和稀硝酸反应可以制备NO气体，其反应的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；NO气体应用排水集气方法收集．
（2）NO、NO₂等氮的氧化物会对大气产生污染，可用NH₃处理．实验室制取NH₃的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；用NH₃处理NO₂可使之转化为对大气无污染的产物，该反应的化学方程式8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O．
（3）将在标准状况下收集的一试管NO₂倒置于盛水的水槽中，假设试管中溶液不扩散，则试管中溶液的物质的量浓度为0.045mol/L．
（4）将单质铜投入到稀硫酸中，看不到明显现象，但接着向混合体系中加入一定量下列②④⑤ （填物质编号）物质后，可看到铜逐步溶解．
①浓H₂SO₄      ②H₂O₂       ③BaCl₂       ④KNO₃       ⑤FeCl₃．

Answer 1

分析 （1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水；NO气体难溶于水和空气中氧气易发生反应；
（2）实验室制备氨气是利用氢氧化钙和氯化铵固体加热反应得到，氨气和二氧化氮反应生成氮气和水；
（3）将盛有NO₂的试管倒扣水中，NO₂能和水发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，所剩余气体的体积的体积为原来气体体积的$\frac{1}{3}$，生成硝酸为原来的$\frac{2}{3}$，溶液体积为$\frac{2}{3}$，根据生成的硝酸的物质的量和所得溶液的体积来计算硝酸的浓度；
（4）铜与稀硫酸不反应，加入某种物质后能溶解，说明所加物质在酸性条件下具有强氧化性，可与铜发生氧化还原反应生成可溶性铜盐，以此解答即可．

解答 解：（1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，NO气体难溶于水和空气中氧气易发生反应，不能用排空气方法收集，只能用排水取气法收集，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；排水集气；
（2）实验室用氢氧化钙与氯化铵加热反应制取氨气，化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，用NH₃处理NO₂可使之转化为对大气无污染的产物，该反应的化学方程式为：8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O； 8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O；
（3）将盛有NO₂的试管倒扣水中，NO₂能和水发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，则有：
               3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
                3，2            1
 设二氧化氮体积为3L，则生成硝酸物质的量=$\frac{2L}{22.4L/mol}$，得到硝酸溶液体积2L，则试管中溶液的物质的量浓度=$\frac{\frac{2L}{22.4L/mol}}{2L}$=0.045mol/L，故答案为：0.045mol/L；
（4）铜片不溶于非氧化性酸中，但稀硫酸中加入硝酸钾后，溶液中存在H⁺和NO₃^-，相当于稀硝酸，铜片能溶于稀硝酸中，发生发生反应：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，①浓H₂SO₄，铜和浓硫酸加热反应，加入不能溶解铜，
②H₂O₂ 加入后会发生反应  Cu+H₂SO₄+H₂O₂=CuSO₄+2H₂O，铜溶解，
 ③BaCl₂  加入不能溶解铜，
④KNO₃  加入形成稀硝酸能溶解铜，发生发生反应：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
 ⑤FeCl₃具有氧化性能溶解铜，发生反应2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：②④⑤．

点评 本题考查了氧化还原反应、定量计算、离子方程式和化学方程式书写等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．