Question

10．如圖是氮元素的幾種價(jià)態(tài)與物質(zhì)類(lèi)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出N₂的一種用途做保護(hù)氣、保存糧食．
（2）HNO₃與上圖中的物質(zhì)C常用于檢驗(yàn)Cl^-的存在，則C的化學(xué)式為AgNO₃．
（3）實(shí)驗(yàn)室制取物質(zhì)B的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（4）NO₂與水反應(yīng)生成物質(zhì)A的化學(xué)方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（5）硝酸是一種強(qiáng)氧化性、腐蝕性的強(qiáng)酸，其還原產(chǎn)物因硝酸濃度的不同而有變化，從總體上說(shuō)，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數(shù)越少，濃硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO₂，稀硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO． 實(shí)驗(yàn)室中，常用Cu與濃HNO₃反應(yīng)制取NO₂，用Cu與稀HNO₃反應(yīng)制取NO．
（�。� 請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室中用Cu與濃HNO₃反應(yīng)制取NO₂的化學(xué)方程式：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，該反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是Cu，1mol氧化劑得到（填“得到”或“失去”）1 mol電子．
（ⅱ） 48.0g Cu與適量的濃HNO₃反應(yīng)，銅全部溶解后，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L的氣體（NO₂和NO的混合氣體），反應(yīng)中消耗HNO₃的物質(zhì)的量是C
A．1.5mol        B．2.0mol        C．2.5mol        D．3.0mol
（ⅲ） 實(shí)際上硝酸不僅可被還原為NO₂或NO，濃度更稀時(shí)硝酸還可以被還原為N₂O、N₂、NH₄NO₃等．請(qǐng)將3種物質(zhì)：FeSO₄、Fe（NO₃）₃和Fe₂（SO₄）₃分別填入下面對(duì)應(yīng)的橫線(xiàn)上，組成一個(gè)未配平的化學(xué)方程式．HNO₃+FeSO₄→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O
并配平其對(duì)應(yīng)的離子方程式：□Fe²⁺+□NO₃^-+□H⁺=□Fe³⁺+□N₂O↑+□H₂O
（ⅳ） 硝酸的還原產(chǎn)物NO、NO₂、N₂O等對(duì)環(huán)境均有副作用，為了可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)提出的一個(gè)新概念--“綠色化學(xué)”，它要求從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和技術(shù)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng)，則下列由單質(zhì)銅制取硝酸銅的方法可行且符合“綠色化學(xué)”的是B
A．Cu$\stackrel{NHO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
B．Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{HNO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
C．Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{H_{2}O}{→}$Cu（OH）${\;}_{{\;}_{2}}$$\stackrel{HNO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
D．Cu$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO₄$\stackrel{Ba（NO_{3}）_{2}}{→}$Cu（NO₃）

Answer 1

分析 由N元素化合價(jià)及對(duì)應(yīng)物質(zhì)種類(lèi)，可知B為氨氣、A為NO、C為硝酸鹽．
（1）氮?dú)獠换顫娗倚再|(zhì)較穩(wěn)定，可以做保護(hù)氣；
（2）C為硝酸鹽，HNO₃與物質(zhì)C常用于檢驗(yàn)Cl^-的存在，則C為硝酸銀；
（3）B為氨氣，實(shí)驗(yàn)室用氯化銨與氫氧化鈣制備氨氣，反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣與水；
（4）A為NO，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO；
（5）（�。� Cu與濃HNO₃反應(yīng)書(shū)寫(xiě)硝酸銅、NO₂與水；所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑得到電子，硝酸是氧化劑，結(jié)合N元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
（ⅱ） Cu與硝酸反應(yīng)生成Cu（NO₃）₂、NO₂、NO，根據(jù)Cu元素守恒計(jì)算n[Cu（NO₃）₂]，根據(jù)N元素守恒計(jì)算反應(yīng)中消耗HNO₃的物質(zhì)的量；
（ⅲ） 所給的物質(zhì)中，HNO₃中氮元素化合價(jià)位于最高價(jià)，具有氧化性，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物為N₂O，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒、原子守恒配平離子方程式；
（ⅳ） A．銅與硝酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一氧化氮、二氧化氮；
B．N元素被完全利用，沒(méi)有污染物生成，該途徑符合綠色化學(xué)原理；
C．氧化銅與水不反應(yīng)；
D．銅與稀硫酸不反應(yīng)，不能制得硫酸銅；銅與濃硫酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體．

解答 解：由N元素化合價(jià)及對(duì)應(yīng)物質(zhì)種類(lèi)，可知B為氨氣、A為NO、C為硝酸鹽．
（1）氮?dú)獠换顫娗倚再|(zhì)較穩(wěn)定，所以可作保護(hù)氣，能保存糧食，可以制備氨氣等，故答案為：做保護(hù)氣、保存糧食等；
（2）C為硝酸鹽，用AgNO₃、HNO₃檢驗(yàn)Cl^-的存在，則C為硝酸銀，故答案為：AgNO₃；
（3）B為氨氣，實(shí)驗(yàn)室用氯化銨與氫氧化鈣制備氨氣，反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣與水，反應(yīng)方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（4）A為NO，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO，反應(yīng)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）（�。� Cu與濃HNO₃反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，化學(xué)方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，該反應(yīng)中銅元素的化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，硝酸中氮元素的化合價(jià)由+5價(jià)降為+4，作氧化劑，1 mol氧化劑得到1mol電子，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；Cu；得到；1；
（ⅱ）n（NO₂）+n（NO）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，即被還原的硝酸的物質(zhì)的量為1mol，48.0 g Cu的物質(zhì)的量為$\frac{48g}{64g/mol}$=0.75mol，則生成n（Cu（NO₃）₂）=0.75mol，可知表現(xiàn)酸性的硝酸的物質(zhì)的量為0.75mol×2=1.5mol，則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為：1mol+1.5mol=2.5mol，故選：C；
（ⅲ） 所給的物質(zhì)中，HNO₃中氮元素化合價(jià)位于最高價(jià)，具有氧化性，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物為N₂O，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃，故發(fā)生的反應(yīng)為：HNO₃+FeSO₄→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O，配平后的離子方程式：8Fe²⁺+2NO₃^-+10H⁺=8Fe³⁺+N₂O↑+5H₂O；
故答案為：FeSO₄、Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃；8、2、10、8、1、5；
（ⅳ） A．銅與硝酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一氧化氮、二氧化氮等大氣污染物，故A錯(cuò)誤；
B．N元素被完全利用，沒(méi)有污染物生成，該途徑符合綠色化學(xué)原理，故B正確；
C．該流程中氧化銅與水不反應(yīng)，不能制得硝酸銅，故C錯(cuò)誤；
D．該途徑中銅與稀硫酸不反應(yīng)，不能制得硫酸銅；銅與濃硫酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，污染大氣，故D錯(cuò)誤，
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，屬于拼合型題目，涉及氮元素單質(zhì)化合物的性質(zhì)、氨氣制備、氧化還原反應(yīng)配平、化學(xué)計(jì)算、綠色化學(xué)等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用，難度中等．