第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第4课时 含氮化合物的转化、计算和综合实验
一.单选题
1．下列说法中正确的是( )
A．所有铵盐受热均可以分解，但产物不一定有NH3
B．加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝
D．铵盐易溶于水，其水溶液只能与碱反应，不能与酸反应
2．在通风橱中进行下列实验：
步骤
现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止
下列说法中不正确的是( )
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应
C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
D．红棕色气体的成分是NO2
3．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2、②NO2和O2、③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是( )
A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2
4．把3体积的NO2气体，依次通过下列3个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液，②浓硫酸，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是(同温、同压下测定)( )
A．1体积NO B．2体积NO2和0.5体积O2
C．2体积O2 D．0.25体积O2
5．同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确，这些方案中不可行的是( )
A．加水稀释该绿色溶液，观察溶液颜色变化
B．加热该绿色溶液，观察溶液颜色变化
C．向该绿色溶液中通入氮气，观察溶液颜色变化
D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化
6．某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实验装置。
下列说法不正确的是( )
A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气
B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol
D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理
7．锌和某浓度的HNO3溶液反应时，若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2∶5，产物有硝酸锌、X和水，则X可能是( )
A．NO B．N2O C．N2O3 D．NO2
8.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 ( )
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B 常温下,Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中 无明显现象 Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上 试纸变蓝色 浓HNO3具有酸性
9.下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是 ( )
A.若A为硫单质,则Y可能是H2O2
B.若A为氮气,则D是硝酸
C.若B为一氧化氮,则A一定是氮气
D.若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠
10.下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是 ( )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.①②③④ C.②③⑥ D.①④⑤
11.用下面装置制备干燥的NH3,下列说法不正确的是 ( )
A.装置①,锥形瓶中的固体可能是碱石灰
B.装置②,作用是干燥NH3
C.装置③,可以收集NH3
D.装置④,作用是尾气处理
12.下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是 ( )
二.非选择题
13．非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：
(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是________；
②在工业生产中，B气体的大量排放被雨水吸收后会形成________而污染环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是：A________________；C________________。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式：_______________________。该反应________(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
14．为了探究几种气态氧化物的性质，某同学设计以下实验。
用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体，倒置在水槽中。然后，分别缓慢通入适量氧气或氯气，如图所示。一段时间，A、B装置中集气瓶充满溶液，C装置中集气瓶里还有气体。
A B C
(1)如果装置A中通入氧气恰好使液体充满集气瓶，假设瓶内液体不向外扩散。
①写出总反应的化学方程式：____________________________；
该实验对工业上生产硝酸的启示是______________________。
②假设实验条件下，气体摩尔体积为a L·mol－1，计算集气瓶里溶液的物质的量浓度为________________。
(2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液，通入氧气后，实验现象可能为__________________________________；
发生反应的化学方程式为_______________________________；
C装置实验可以探究酸雨变化过程。
(3)溶液充满集气瓶后，在B水槽里滴加硝酸钡溶液，可能观察到的现象为________________________；
写出有关离子方程式：__________________________________。
证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是___________________。
15.氨在人类的生产和生活中有着广泛的应用。某化学兴趣小组利用图1装置探究氨气的有关性质。
(1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填序号),B的作用是_____________
_______________________________________________________。
a.碱石灰 b.生石灰 c.浓硫酸 d.烧碱溶液
(2)连接好装置并检验装置的气密性后,装入试剂,然后应先________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
Ⅰ.打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入氨水
Ⅱ.加热装置C
(3)实验中观察到C中CuO粉末变红,D中无水硫酸铜变蓝,并收集到一种单质气体,则该反应相关化学方程式为________________________________。该反应证明氨气具有________性。
(4)该实验缺少尾气吸收装置,图2中能用来吸收尾气的装置是________(填装置序号)。
(5)氨气极易溶于水,若标准状况下,将2.24 L的氨气溶于水配成1 L溶液,所得溶液的物质的量浓度为________ mol·L-1。
16．亚硝酸钠(NaNO2)是工业盐的主要成分，在漂白、电镀等方面应用广泛。已知：室温下，2NO＋Na2O2===2NaNO2，以木炭、浓硝酸、Na2O2为主要原料制备亚硝酸钠的装置如图所示。(加热装置及部分夹持装置已略去)
回答下列问题：
(1)A装置中反应的化学方程式为________________。
(2)B装置的作用是______________________。
(3)充分反应后，C中生成的固体除NaNO2外，还可能生成________(填化学式)，为避免杂质的生成，应在B、C之间加一个装置，该装置和所盛放试剂的名称分别是________。
(4)D装置用于尾气处理，写出D中反应的离子方程式：____________________________________。 第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第4课时 含氮化合物的转化、计算和综合实验
一.单选题
1．下列说法中正确的是( )
A．所有铵盐受热均可以分解，但产物不一定有NH3
B．加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝
D．铵盐易溶于水，其水溶液只能与碱反应，不能与酸反应
[答案]A
[解析] 铵盐受热都分解，但不一定产生氨气，如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2、H2O等，A正确；NH4Cl受热分解生成氨气与HCl，NaHCO3受热分解得到Na2CO3固体，B错误；Fe2＋比NH更易结合OH－，因而加入少量NaOH溶液不会产生NH3，C错误；NH4HCO3、(NH4)2S等溶液均能与酸反应，D错误。
2．在通风橱中进行下列实验：
步骤
现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止
下列说法中不正确的是( )
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应
C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
D．红棕色气体的成分是NO2
[答案] C
3．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2、②NO2和O2、③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是( )
A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2
[答案]D
[解析] 可假设试管体积均为2V，则每种气体的体积均为V。当倒置于水槽中时：①中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝V；②中发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则剩余气体(O2)的体积V2＝V；③中气体与水不反应，故试管中气体体积V3＝2V。综上所述：V3>V1>V2。
4．把3体积的NO2气体，依次通过下列3个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液，②浓硫酸，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是(同温、同压下测定)( )
A．1体积NO B．2体积NO2和0.5体积O2
C．2体积O2 D．0.25体积O2
[答案]D
[解析] ①3体积的NO2通入NaHCO3溶液中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、NaHCO3＋HNO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑，生成2体积CO2和1体积NO；②1体积NO、2体积CO2和水蒸气通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，余下1体积NO和2体积CO2；③2体积CO2与Na2O2发生反应2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，生成1体积O2，NO与O2反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2，生成1体积NO2，剩余0.5体积O2，这两种气体通入水中，发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，NO2完全反应，剩余0.25体积O2。
5．同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确，这些方案中不可行的是( )
A．加水稀释该绿色溶液，观察溶液颜色变化
B．加热该绿色溶液，观察溶液颜色变化
C．向该绿色溶液中通入氮气，观察溶液颜色变化
D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化
[答案]A
[解析] A项，加入水，c(Cu2＋)变小，同时水也会与溶液中可能溶有的NO2反应生成HNO3，故不能得出溶液呈绿色的原因，不可行；B、C项操作都是赶出溶液中可能溶有的NO2，对c(Cu2＋)大小无影响，可行；D项，向无NO2的硝酸铜溶液中通入NO2后，通过观察溶液颜色变化，可得出结论，可行。
6．某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实验装置。
下列说法不正确的是( )
A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气
B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol
D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理
[答案]D
[解析] 研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，先利用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化，滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，在B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，C中收集到NO气体，最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气，A正确；A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，B正确；B中发生反应为：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因此由B中发生的反应知当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol，C正确；NO不溶于水，C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理，D错误。
7．锌和某浓度的HNO3溶液反应时，若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2∶5，产物有硝酸锌、X和水，则X可能是( )
A．NO B．N2O C．N2O3 D．NO2
[答案]B
[解析] 锌和某浓度的硝酸溶液发生氧化还原反应，参加反应的锌和硝酸的物质的量之比为2∶5，假设锌为4 mol，生成4 mol硝酸锌，表现酸性的硝酸的物质的量为8 mol，反应后Zn被氧化为＋2价，设硝酸还原产物中氮元素为x价，则根据得失电子守恒可知4 mol×(2－0)＝(10－8)mol×(5－x)，解得x＝＋1，即还原产物为N2O，B正确。
8.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 ( )
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B 常温下,Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中 无明显现象 Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上 试纸变蓝色 浓HNO3具有酸性
[答案]B
[解析] 稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色,A错误;常温下,Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化,生成致密的氧化物保护膜阻止了反应进行,B正确;Al箔能与稀HNO3反应放出气体,C错误;用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上,一段时间后试纸褪色,D错误。
9.下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是 ( )
A.若A为硫单质,则Y可能是H2O2
B.若A为氮气,则D是硝酸
C.若B为一氧化氮,则A一定是氮气
D.若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠
[答案]C
[解析] 若A为硫单质,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸,二氧化硫具有还原性,H2O2具有氧化性,二者可发生氧化还原反应生成硫酸,A正确;若A为氮气,则B为一氧化氮,C为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D是硝酸,B正确;若B为一氧化氮,氨气发生催化氧化可生成一氧化氮,则A可能为氨气,C错误;若B为氧化钠,则C为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故D一定是氢氧化钠,D正确。
10.下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是 ( )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.①②③④ C.②③⑥ D.①④⑤
[答案]A
[解析] 根据物质类别及其与N元素化合价的关系可知:a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2、e是N2O5、f是HNO3、g是HNO2、h是NH3·H2O、i是铵盐,其中氮元素显-3价和+5价,则i为NH4NO3。在雷电作用下N2与O2反应产生NO,属于氮的固定,①正确;N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,因此反应不需要加入氧化剂就可以实现,②错误;NH3与O2在催化剂存在条件下加热发生反应产生NO,NO与O2发生反应产生NO2,NO2与H2O反应产生HNO3、NO,均发生了N元素被氧化的反应,③正确;g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,属于中间价态,因此既具有氧化性,也具有还原性,同时也能与碱发生中和反应产生盐和水,④错误;d是NO2,f是HNO3,浓硝酸具有强氧化性,可与Cu、C等还原剂发生氧化还原反应产生NO2气体,将HNO3转化为NO2,⑤正确;f是HNO3,h是NH3·H2O,i是NH4NO3,HNO3与NH3·H2O发生反应产生NH4NO3和水,⑥正确。
11.用下面装置制备干燥的NH3,下列说法不正确的是 ( )
A.装置①,锥形瓶中的固体可能是碱石灰
B.装置②,作用是干燥NH3
C.装置③,可以收集NH3
D.装置④,作用是尾气处理
【解析】选C。装置①为制备装置,分液漏斗中装有浓氨水,浓氨水易挥发,锥形瓶中的固体可以为碱石灰,碱石灰遇水放热,促进浓氨水挥发,故A正确;装置②为干燥装置,氨气用碱石灰来干燥,故B正确;装置③为收集装置,是向上排空气法,氨气的密度比空气小,应该短管进长管出,故C错误;装置④为尾气处理装置,氨气极易溶于水,用水来吸收多余的氨气,故D正确。
12.下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是 ( )
【解析】选B。浓硝酸与铜反应可用于制取二氧化氮,选项A正确;二氧化氮能与水反应,不能用水净化二氧化氮,选项B错误;二氧化氮的密度大于空气,用向上排空气法收集时导管长进短出,选项C正确;二氧化氮能与氢氧化钠溶液反应,可以用氢氧化钠溶液吸收尾气,选项D正确。
二.非选择题
13．非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：
(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是________；
②在工业生产中，B气体的大量排放被雨水吸收后会形成________而污染环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是：A________________；C________________。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式：_______________________。该反应________(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
[解析] (1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，则B是SO2，C是SO3，D是H2SO4；若大量排放SO2，则会形成酸雨。
(2)若C是红棕色气体，则C为NO2，B为NO，A为N2，D为HNO3，浓硝酸可与Cu反应：4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。此反应有元素化合价升降变化，属于氧化还原反应。
[答案] (1)①H2SO4 ②酸雨
(2)①N2 NO2 ②Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 属于
14．为了探究几种气态氧化物的性质，某同学设计以下实验。
用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体，倒置在水槽中。然后，分别缓慢通入适量氧气或氯气，如图所示。一段时间，A、B装置中集气瓶充满溶液，C装置中集气瓶里还有气体。
A B C
(1)如果装置A中通入氧气恰好使液体充满集气瓶，假设瓶内液体不向外扩散。
①写出总反应的化学方程式：____________________________；
该实验对工业上生产硝酸的启示是______________________。
②假设实验条件下，气体摩尔体积为a L·mol－1，计算集气瓶里溶液的物质的量浓度为________________。
(2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液，通入氧气后，实验现象可能为__________________________________；
发生反应的化学方程式为_______________________________；
C装置实验可以探究酸雨变化过程。
(3)溶液充满集气瓶后，在B水槽里滴加硝酸钡溶液，可能观察到的现象为________________________；
写出有关离子方程式：__________________________________。
证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是___________________。
[解析] (1)①A装置中集气瓶里发生的反应有：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2，总反应的化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。工业上，利用二氧化氮与水反应制硝酸，为了充分利用原料，防止排放大气污染物NO，应向吸收器中通入足量空气，使氮元素全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为V L，二氧化氮气体体积为V L，n(NO2)＝＝ mol，最后充满液体，HNO3溶液体积为V L，c(HNO3)＝＝ mol·L－1。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸，通入氧气反应后，生成硫酸(强酸)，溶液红色变深。(3)氯气在水中将二氧化硫氧化成硫酸，检验氯离子前要除去SO。
[答案] (1)①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 在吸收器里充入足量空气 ② mol·L－1
(2)红色由浅变深 2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4
(3)出现白色沉淀 Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋、Ba2＋＋SO===BaSO4↓ 取少量反应后的溶液于试管中，向试管里加入过量的硝酸钡溶液，待沉淀完全后，静置，取上层清液滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则说明原溶液中含有Cl－
15.氨在人类的生产和生活中有着广泛的应用。某化学兴趣小组利用图1装置探究氨气的有关性质。
(1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填序号),B的作用是_____________
_______________________________________________________。
a.碱石灰 b.生石灰 c.浓硫酸 d.烧碱溶液
(2)连接好装置并检验装置的气密性后,装入试剂,然后应先________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
Ⅰ.打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入氨水
Ⅱ.加热装置C
(3)实验中观察到C中CuO粉末变红,D中无水硫酸铜变蓝,并收集到一种单质气体,则该反应相关化学方程式为________________________________。该反应证明氨气具有________性。
(4)该实验缺少尾气吸收装置,图2中能用来吸收尾气的装置是________(填装置序号)。
(5)氨气极易溶于水,若标准状况下,将2.24 L的氨气溶于水配成1 L溶液,所得溶液的物质的量浓度为________ mol·L-1。
【解析】(1)装置A是制备氨气的发生装置,浓氨水滴入固体碱石灰或氧化钙或固体氢氧化钠都可以生成氨气,浓硫酸和氨气发生反应,氨气易溶于烧碱溶液,不能选择浓硫酸、氢氧化钠溶液制备氨气,所以A装置中试剂可以为:a.碱石灰,b.生石灰;B装置中的碱石灰是吸收水蒸气,干燥氨气。
(2)连接好装置并检验装置的气密性后,装入试剂,打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入氨水发生反应生成氨气。
(3)实验中观察到C中CuO粉末变红证明生成铜,D中无水硫酸铜变蓝说明生成水,并收集到一种单质气体,依据氧化还原反应分析,氧化铜氧化氨气为氮气,氧化铜被还原为铜,反应的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;氮元素化合价升高为0价,NH3作还原剂具有还原性。
(4)氨气极易溶于水吸收尾气需要防止倒吸,图2中能用来吸收尾气的装置是Ⅱ、Ⅲ,装置Ⅰ易发生倒吸。
(5)氨气极易溶于水,若标准状况下,将2.24 L的氨气溶于水配成1 L溶液,溶质氨气物质的量为0.1 mol,所得溶液的物质的量浓度==0.1 mol·L-1。
答案:(1)ab 吸收水蒸气干燥氨气 (2)Ⅰ (3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 还原 (4)Ⅱ、Ⅲ(5)0.1
16．亚硝酸钠(NaNO2)是工业盐的主要成分，在漂白、电镀等方面应用广泛。已知：室温下，2NO＋Na2O2===2NaNO2，以木炭、浓硝酸、Na2O2为主要原料制备亚硝酸钠的装置如图所示。(加热装置及部分夹持装置已略去)
回答下列问题：
(1)A装置中反应的化学方程式为________________。
(2)B装置的作用是______________________。
(3)充分反应后，C中生成的固体除NaNO2外，还可能生成________(填化学式)，为避免杂质的生成，应在B、C之间加一个装置，该装置和所盛放试剂的名称分别是________。
(4)D装置用于尾气处理，写出D中反应的离子方程式：____________________________________。
[解析] (1)A装置中浓硝酸与木炭发生反应，化学方程式为C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(2)将A装置中产生的NO2通入水中，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以B装置的作用是将NO2转化为NO。(3)B中出来的NO气体中可能会混有CO2、水蒸气，分别与Na2O2反应生成Na2CO3、NaOH，所以C中生成的固体除NaNO2外，还可能生成Na2CO3、NaOH；为避免杂质的生成，可以在B、C之间加一个干燥管(或U形管)，所盛放的试剂应该为碱石灰，用于吸收混合气体中的CO2和水蒸气。(4)D装置中盛放的是酸性KMnO4溶液，用于尾气处理，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可得D装置中反应的离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O。
[答案] (1)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(2)将NO2转化为NO
(3)Na2CO3、NaOH 干燥管、碱石灰
(4)5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O
15．将6.4 g铜加入50 mL a mol·L－1的硝酸溶液中，铜全部溶解，得到NO2和NO的混合气体。将反应后溶液稀释至100 mL，测得NO的浓度为3 mol·L－1。
(1)混合气体中NO2和NO的总物质的量为________mol(用含a的式子表示)。
(2)稀释后的溶液中H＋的物质的量浓度为__________mol·L－1。
(3)若a＝9，则收集到NO2和NO混合气体在标准状况下体积为________L。
[解析] 因为得到NO2和NO混合气体，说明原硝酸溶液为浓HNO3。发生的反应有：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O和3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。由n(Cu)＝＝0.1 mol和反应后溶液中含有n(NO)＝0.1 L×3 mol·L－1＝0.3 mol可知：说明反应完毕后还有HNO3剩余。剩余n(HNO3)为0.3 mol－0.1 mol×2＝0.1 mol。
(1)由氮原子守恒得n(NO2)＋n(NO)＝n(HNO3)总－n(NO)余＝(0.05a－0.3) mol。
(2)因为与Cu2＋组合的n(NO)＝2n(Cu2＋)＝2×＝0.2 mol，故溶液中与H＋结合的n(NO)＝0.3 mol－0.2 mol＝0.1 mol，则c(H＋)＝＝1.0 mol·L－1。
(3)当a＝9时，硝酸的总物质的量为0.45 mol，则收集到混合气体的总物质的量为：0.45 mol－0.3 mol＝0.15 mol，V(NOx)＝0.15 mol×22.4 L·mol－1＝3.36 L。
[答案] (1)0.05a－0.3 (2)1.0 (3)3.36
