Question

7．氨和硝酸都是重要的化學(xué)品．
（1）畫出采用氨催化氧化法合成硝酸的反應(yīng)原理流程圖：（要求注明試劑、反應(yīng)條件）NH₃$→_{高溫O_{2}}^{催化劑}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃
（示例：S$→_{O_{2}}^{燃燒}$SO₂$→_{△O_{2}}^{催化劑}$SO₃…）
（2）向飽和氯化鈉和濃氨水的混合溶液中通入過量CO₂從而析出NaHCO₃晶體，是侯氏制堿法的關(guān)鍵步驟，用一個化學(xué)方程式表示該反應(yīng)原理NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl．在0.1mol/L的稀氨水中，下列式子成立的是AD．
A．c（NH₃•H₂O）+c（NH₃）+c（NH₄⁺）=0.1mol/L
B．c（NH₃•H₂O）＞c（NH₃）+c（NH₄⁺）
C．c（H⁺）＞c（OH^-）
D．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）
（3）A是中學(xué)化學(xué)常見氣體，打開裝有A的集氣瓶，瓶口出現(xiàn)白霧，將A與氨氣混合，立即出現(xiàn)大量白煙，生成物質(zhì)B，則A的分子式為HCl，物質(zhì)B中所含的化學(xué)鍵類型有極性共價鍵、離子鍵、配位鍵．
（4）將6.4g銅粉投入一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的混合氣體3.36L，其中兩種成分氣體的體積比為1：5，反應(yīng)中總共消耗的硝酸0.35mol．
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐漸加入鐵粉至過量．假設(shè)生成的氣體只有一種，請在坐標(biāo)系中畫出n（氣體）隨n（Fe）變化的示意圖，并標(biāo)出n（氣體）的最大值．
（6）氨氣和硝酸生產(chǎn)的氮肥硝酸銨受熱或受撞擊容易分解，若分解時只生成兩種氧化物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）氨催化氧化法合成硝酸的反應(yīng)原理是氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮；
（2）向飽和氯化鈉和濃氨水的混合溶液中通入過量CO₂從而析出NaHCO₃晶體，得到氯化銨溶液；在0.1mol/L的稀氨水中存在電離平衡和化學(xué)平衡，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，溶液中存在物料守恒和電荷守恒，據(jù)此分析；
（3）A是中學(xué)化學(xué)常見氣體，打開裝有A的集氣瓶，瓶口出現(xiàn)白霧，將A與氨氣混合，立即出現(xiàn)大量白煙為氯化銨固體顆粒，A氣體為HCl氣體，氯化銨為離子化合物；
（4）設(shè)NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者總體積、電子轉(zhuǎn)移守恒列方程，再根據(jù)在相同狀態(tài)下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比來求算；根據(jù)守恒，硝酸的物質(zhì)的量為：2n（Cu）+n（NO）+n（NO₂）‘
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐漸加入鐵粉至過量，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，F(xiàn)e+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂，生成氣體最大為1mol，消耗鐵1mol，據(jù)此畫出圖象；
（6）硝酸銨中含有氮、氫、氧三種元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律中元素種類不變的特點可知生成的另一種氧化物中含有氫元素，即該氧化物是水，因此硝酸銨在撞擊條件下反應(yīng)生成一氧化二氮和水．

解答 解：（1）氨催化氧化法合成硝酸的反應(yīng)原理是氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，流程圖為：NH₃$→_{高溫O_{2}}^{催化劑}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃，
故答案為：NH₃$→_{高溫O_{2}}^{催化劑}$NO$\stackrel{O_{2}}{→}$NO₂$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO₃；
（2）向飽和氯化鈉和濃氨水的混合溶液中通入過量CO₂從而析出NaHCO₃晶體，得到氯化銨溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
在0.1mol/L的稀氨水中存在電離平衡，
A．溶液中存在物料守恒即氮元素守恒，c（NH₃•H₂O）+c（NH₃）+c（NH₄⁺）=0.1mol/L，故A正確；
B．溶液中溶質(zhì)主要是一水合氨，一水合氨存在化學(xué)平衡和電離平衡，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，c（NH₃•H₂O）＞c（NH₃）+c（NH₄⁺），故B正確；
C．一水合氨電離NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，是弱堿c（H⁺）＜c（OH^-），故C錯誤；
D．溶液中存在電荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-），故D正確；
故答案為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl； ABD；  
（3）A是中學(xué)化學(xué)常見氣體，打開裝有A的集氣瓶，瓶口出現(xiàn)白霧，將A與氨氣混合，立即出現(xiàn)大量白煙為氯化銨固體顆粒，NH₃+HCl=NH₄Cl，A氣體為HCl氣體，氯化銨為離子化合物，銨根離子中含極性共價鍵、配位鍵，銨根離子和氯離子間形成離子鍵，
故答案為：HCl；極性共價鍵、離子鍵、配位鍵；       
（4）6.4g銅的物質(zhì)的量為$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，在反應(yīng)中失去的電子的物質(zhì)的量為2×0.1mol=0.2mol，3.36L混合氣體的物質(zhì)的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol
令NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
x+y=0.15mol ①
3x+y=0.1mol×2  ②
解得x=0.025，y=0.125，
在相同狀態(tài)下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故生成的NO和NO₂的體積之比為0.025：0.125=1：5，
根據(jù)元素守恒，硝酸的物質(zhì)的量為：2n（Cu）+n（NO）+n（NO₂）=0.1mol×2+$\frac{1}{6}$×0.15mol+$\frac{5}{6}$×0.15=0.35mol，
故答案為：1：5；0.35；
（5）向含4mol HNO₃的稀溶液中，逐漸加入鐵粉至過量，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，F(xiàn)e+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂，生成氣體最大為1mol，消耗鐵1mol，n（氣體）隨n（Fe）變化的圖象為：，
故答案為：
（6）硝酸銨中含有氮、氫、氧三種元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律中元素種類不變的特點可知生成的另一種氧化物中含有氫元素，即該氧化物是水，因此硝酸銨在撞擊條件下反應(yīng)生成一氧化二氮和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．
故答案為：NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂O↑+2H₂O．

點評 本題考查了氮及其化合物性質(zhì)，氧化還原反應(yīng)電子守恒計算，圖象繪制等知識，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．