题目内容
氨、硝酸、硝酸铵、硝酸铜是重要的化工产品．工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如流程图：
请回答下列问题：
（1）吸收塔中通入空气的作用是 ．下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是 ．
A．浓硫酸 B．氯化钙 C．生石灰 D．硝酸亚铁
（2）制硝酸尾气中的氮氧化物常用尿素[CO（NH2）2]作为吸收剂，其主要的反应为：NO、NO2混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（NH2）2]反应生成CO2和N2，请写出反应的化学方程式： 、 ．
（3）在氧化炉里，催化剂存在时氨气和氧气反应：4NH3+5O2═4NO+6H2O 4NH3+3O2═2N2+6H2O
在不同温度时生成产物如图一所示．在氧化炉里，反应温度通常控制在800℃～900℃的理由是 ．
（4）如图二所示装置可用于电解NO制备 NH4NO3，电解总反应方程式为 ，需补充氨气的理由是 ．
（5）工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体（化学式为Cu（NO3）2?3H2O，摩尔质量为242g/mol）．
已知：25℃、1.01×105Pa时，在密闭容器发生反应：2NO2?N2O4，达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L．
现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应，制得5.00L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体（25℃、1.01×105Pa），理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为 g．
请回答下列问题：
（1）吸收塔中通入空气的作用是
A．浓硫酸 B．氯化钙 C．生石灰 D．硝酸亚铁
（2）制硝酸尾气中的氮氧化物常用尿素[CO（NH2）2]作为吸收剂，其主要的反应为：NO、NO2混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO（NH2）2]反应生成CO2和N2，请写出反应的化学方程式：
（3）在氧化炉里，催化剂存在时氨气和氧气反应：4NH3+5O2═4NO+6H2O 4NH3+3O2═2N2+6H2O
在不同温度时生成产物如图一所示．在氧化炉里，反应温度通常控制在800℃～900℃的理由是
（4）如图二所示装置可用于电解NO制备 NH4NO3，电解总反应方程式为
（5）工业上通常用铜与浓硝酸反应制得光谱纯硝酸铜晶体（化学式为Cu（NO3）2?3H2O，摩尔质量为242g/mol）．
已知：25℃、1.01×105Pa时，在密闭容器发生反应：2NO2?N2O4，达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L．
现用一定量的Cu与足量的浓高纯度硝酸反应，制得5.00L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体（25℃、1.01×105Pa），理论上生成光谱纯硝酸铜晶体的质量为
考点：工业制取硝酸,化学方程式的有关计算,电解原理
专题：
分析：（1）吸收塔中通入空气的作用是利用氧气将NO、NO2等氧化为硝酸；硝酸镁加入到蒸馏塔中作吸水剂据此分析；
（2）尾气中的氧化物主要为NO、NO2，由题目信息可知，二者与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成CO2和N2，然后配平；
（3）由图可知，在800℃～900℃时，NO的产率很高；
（4）工业上电解NO制备 NH4NO3，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO3-，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH4+，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，结合电极方程式解答该题．
（5）根据达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L，求出5L混合气体中N2O4和NO2的物质的量，然后根据在氧化还原反应中得失电子数守恒，求出反应掉的铜的物质的量，即可求出生成光谱纯硝酸铜晶体的物质的量和质量．
（2）尾气中的氧化物主要为NO、NO2，由题目信息可知，二者与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成CO2和N2，然后配平；
（3）由图可知，在800℃～900℃时，NO的产率很高；
（4）工业上电解NO制备 NH4NO3，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO3-，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH4+，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，结合电极方程式解答该题．
（5）根据达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L，求出5L混合气体中N2O4和NO2的物质的量，然后根据在氧化还原反应中得失电子数守恒，求出反应掉的铜的物质的量，即可求出生成光谱纯硝酸铜晶体的物质的量和质量．
解答：
解：（1）吸收塔中通入空气的作用是利用空气中的氧气将NO、NO2等氧化为硝酸；硝酸镁加入到蒸馏塔中作吸水剂，浓硫酸能吸水，而且难挥发，所以选用浓硫酸，故答案为：将NO、NO2等氧化为硝酸，A；
（2）由题目信息可知，NO、NO2二者混合物与水反应生成亚硝酸，反应方程式为NO+NO2+H2O=2HNO2；
亚硝酸再与尿素反应生成CO2和N2，反应方程式为CO（NH2）2+2HNO2═CO2↑+2N2↑+3H2O，
故答案为：NO+NO2+H2O=2HNO2；CO（NH2）2+2HNO2═CO2↑+2N2↑+3H2O．
（3）由图可知，在800℃～900℃时，副产物N2的产率较低，而NO的产率很高，故答案为：800～900℃时副产物N2的产率较低，NO的产率很高；
（4）电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H2O
3NH4NO3+2HNO3，补充氨气能将电解过程中生成的硝酸转化为硝酸铵，
故答案为：8NO+7H2O
3NH4NO3+2HNO3，能电解过程中生成的硝酸转化为硝酸铵；
（5）根据达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L，故5L混合气体中的NO2的物质的量n=CV=0.04mol/L×5L=0.2mol，N2O4的物质的量n=CV=0.01mol/L×5L=0.05mol．
设反应掉的铜的物质的量为Xmol，根据铜与浓硝酸反应时得失电子数守恒，即铜失去的电子的物质的量等于硝酸得到的电子的物质的量，可得：
2X=0.2mol×1+0.05mol×2
解得X=0.15mol
而Cu～Cu（NO3）2?3H2O，故生成的Cu（NO3）2?3H2O的物质的量为0.15mol，故质量m=nM=0.15mol×242g/mol=36.3g，
故答案为：36.3g．
（2）由题目信息可知，NO、NO2二者混合物与水反应生成亚硝酸，反应方程式为NO+NO2+H2O=2HNO2；
亚硝酸再与尿素反应生成CO2和N2，反应方程式为CO（NH2）2+2HNO2═CO2↑+2N2↑+3H2O，
故答案为：NO+NO2+H2O=2HNO2；CO（NH2）2+2HNO2═CO2↑+2N2↑+3H2O．
（3）由图可知，在800℃～900℃时，副产物N2的产率较低，而NO的产率很高，故答案为：800～900℃时副产物N2的产率较低，NO的产率很高；
（4）电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H2O
| ||
故答案为：8NO+7H2O
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（5）根据达到平衡时，c（NO2）=0.0400mol/L，c（N2O4）=0.0100mol/L，故5L混合气体中的NO2的物质的量n=CV=0.04mol/L×5L=0.2mol，N2O4的物质的量n=CV=0.01mol/L×5L=0.05mol．
设反应掉的铜的物质的量为Xmol，根据铜与浓硝酸反应时得失电子数守恒，即铜失去的电子的物质的量等于硝酸得到的电子的物质的量，可得：
2X=0.2mol×1+0.05mol×2
解得X=0.15mol
而Cu～Cu（NO3）2?3H2O，故生成的Cu（NO3）2?3H2O的物质的量为0.15mol，故质量m=nM=0.15mol×242g/mol=36.3g，
故答案为：36.3g．
点评：本题考查了硝酸的工业制法和根据得失电子数守恒来解题，综合性较强，难度适中．
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②晶体尚带蓝色，即停止加热
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