2017春高二化学鲁科版选修二检测：1.3 氨氧化法制硝酸

课时训练3　氨氧化法制硝酸
基础夯实
1.3NO2+H2O2HNO3+NO为工业上氨催化氧化法制硝酸的反应之一,该反应中NO2的作用是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　
A.只作氧化剂
B.只作还原剂
C.既作氧化剂又作还原剂
D.既不作氧化剂又不作还原剂
答案：C
2.在常温下四个容积相同的抽空的密闭容器内,分别注入下列各组气体(先注入一种,再注入另一种),全部气体注入完毕后,容器中的压强从大到小的顺序是
(　　)
①2
mol一氧化碳和1
mol氧气　②2
mol硫化氢和1
mol
二氧化硫　③2
mol一氧化氮和2
mol氧气④2
mol氨气和1
mol氯化氢
A.①>③>④>②
B.③>①>④>②
C.③>④>①>②
D.①=③>④>②
答案：A3.无色的混合气体甲中可能会有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种。将100
mL气体甲经过如下图实验处理,最终得到酸性溶液,而气体几乎无剩余,则气体甲的组成可能为(　　)
A.NH3、NO2、N2
B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO2、CO2
D.NO、CO2、N2
答案：B4.下列反应既属于离子反应,又属于氧化还原反应的是
(　　)A.4NH3+5O24NO+6H2O
B.2NO+O22NO2
C.3NO2+H2O2HNO3+NO
D.N2O3+2NaOH2NaNO2+H2O
解析：A、B两项反应不属于离子反应;D项反应不属于氧化还原反应。
答案：C
5.工业制硝酸的其中一步反应为氨的氧化,反应方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
ΔH<0,有关该反应的说法正确的是(　　)
A.反应达到平衡后,3v正(NH3)=2v逆(H2O)
B.反应处于平衡状态时,c(NH3)·c(O2)=c(NO)·c(H2O)
C.其他条件不变,温度越高,氨的转化率越高
D.增大压强是加快反应速率并提高NO产率的有效措施
解析：反应达到平衡后,3v正(NH3)=2v逆(H2O),各组分浓度不变,故A正确;反应处于平衡状态时,体系中各组分的浓度不变,与c(NH3)·c(O2)和c(NO)·c(H2O)是否相等无关,故B错误;该反应正反应方向是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,温度越高,氨的转化率越低,故C错误;由于增大压强,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮生产量减小,所以寻找合适的催化剂及提高氧气的浓度是加快反应速率并提高NO产率的有效措施,故D错误。
答案：A
6.已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,现有m
mol
NO2和n
mol
NO组成的混合气体,需用NaOH溶液使其完全吸收至无气体剩余。已知NaOH物质的量浓度为a
mol·L-1,则需该NaOH溶液的体积是(　　)
A.
L
B.
L
C.
L
D.
L
解析：根据气体全部被吸收,生成的盐是NaNO3和NaNO2,可知钠原子的物质的量等于氮原子的物质的量,即n(NaOH)=n(NO2)+n(NO)=(m+n)
mol,所以NaOH溶液的体积为
L。
答案：D
7.将m
g氨通过氨氧化法完全制成硝酸,且将硝酸全部溶解在反应中生成的水里制成浓硝酸,其质量分数为
(　　)
A.77.8%
B.50%
C.63.5%
D.98%
解析：根据4NH3+5O24NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O4HNO3得关系式:NH3+2O2HNO3+H2O,故溶液相当于1
mol水中溶解1
mol
HNO3,故质量分数为×100%≈77.8%。
答案：A
8.某化学小组的同学设计了如图所示的实验装置。
将氨气与过量的氧气通入硬质玻璃管中,管中装有Cr2O3催化剂,用酒精灯加热。
(1)氨气催化氧化的化学方程式是　　　　　　　　;试管内气体变为红棕色,该反应的化学方程式是

　。
(2)停止反应后,立即关闭试管的两个活塞,一段时间后,将试管浸入冰水中,试管内气体颜色　　　　,原因是　。
答案：(1)4NH3+5O24NO+6H2O　2NO+O22NO2　(2)变浅　存在2NO2N2O4的平衡,降温平衡右移
能力提升
9.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)某温度下体积为200
L的氨合成塔中,测得如下数据:
时间/h浓度/mol·L-1
0
1
2
3
4
N2
1.500
1.400
1.200
c1
c1
H2
4.500
4.200
3.600
c2
c2
NH3
0
0.200
0.600
c3
c3
根据表中数据计算0~2小时内N2的平均反应速率为　　　　mol·L-1·h-1。若起始时与平衡时的压强之比为a,则N2的转化率为　　　　(用含a的代数式表示)。
(2)氨气和氧气从145
℃就开始反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图):
已知:4NH3+5O24NO+6H2O
K1=1×1053(900
℃)
4NH3+3O22N2+6H2O
K2=1×1069(900
℃)
温度较低时以生成　　　　为主,温度高于900
℃时,NO产率下降的原因是　。
吸收塔中需要补充空气的原因是　。
(3)尾气处理时小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂,此法运行费用低,吸收效果好,不产生二次污染,吸收后尾气中NO和NO2的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧化物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,请写出有关反应化学方程式: 　。
解析：(1)由反应速率的计算表达式,可求出v(N2)=(1.5
mol·L-1-1.2
mol·L-1)/2
h=0.15
mol·L-1·h-1。设N2转化x
mol·L-1。
由同温、同体积时,压强之比等于物质的量之比得:=a,解得x=3,φ(N2)=×100%=2×100%。(2)从题图中不难读出低温生成N2,高温生成NO,但当高于900
℃时,反应逆向移动,故NO的产率减小。再通入空气,相当于增加反应物,平衡正向移动,NH3的转化率进一步提高,使硝酸产量增加。(3)根据题中信息,可写出反应物和产物,关键运用化合价和原子守恒来配平。
答案：(1)0.15　2(1-1/a)×100%
(2)N2　生成NO的反应为放热反应,升高温度转化率下降　进一步与NO反应生成硝酸
(3)NO+NO2+H2O2HNO2、CO(NH2)2+2HNO2CO2↑+2N2↑+3H2O
10.如图是模拟工业制硝酸原理的实验装置。先用酒精灯对硬质玻璃管里的三氧化二铬加热,然后把空气鼓入盛有浓氨水的锥形瓶,当三氧化二铬保持红热状态时,移去酒精灯。根据题意回答问题:
(1)硬质玻璃管里发生反应的化学方程式为
　　　　,当三氧化二铬红热时,移去酒精灯,原因是　。
(2)圆底烧瓶里的实验现象是　,
鼓入空气的作用是　。
(3)实验结束后,在圆底烧瓶内壁上有时会看到少量无色晶体,写出生成该晶体的化学方程式:
　。
(4)新制的三氧化二铬催化效果较好。实验室一般用加热分解(NH4)2Cr2O7的方法制三氧化二铬,反应的化学方程式为　。
(5)工业上要获得浓度较大的硝酸,往往在稀硝酸中加入吸水剂硝酸镁,然后　　　　(填一种操作名称),实验室里保存浓硝酸的方法是　。
解析：(1)氨气具有还原性,在催化剂作用下可与氧气反应被氧化为NO;该反应是放热反应,反应放出的热量可以使反应持续进行。(2)产生的一氧化氮能和氧气反应生成红棕色的NO2,鼓入空气有利于氨气的逸出,同时提供氧气。(3)NO2与水反应生成HNO3,NH3与HNO3反应生成了NH4NO3:NH3+HNO3NH4NO3。(4)(NH4)2Cr2O7中铵根中的氮是负三价,有还原性,重铬酸根中的铬是正六价,有氧化性,会发生自身氧化还原反应,氮元素化合价升高为0价,铬元素化合价降低为+3价,分别生成氮气和氧化铬。(5)硝酸和硝酸镁溶液,可以采取蒸馏的方法分离;浓硝酸不稳定,易分解,应盛于棕色瓶中,密封放于阴暗处。
答案：(1)4NH3+5O24NO+6H2O　该反应是放热反应,反应放出的热量可以使反应持续进行
(2)有红棕色气体产生　提供氧气且促进氨的逸出
(3)NH3+HNO3NH4NO3
(4)(NH4)2Cr2O7N2↑+Cr2O3+4H2O
(5)蒸馏　盛于棕色瓶中,密封置于阴暗处
11.(1)一定温度、压强下,一盛满NO2的试管倒置于盛足量水的水槽里,充分反应后试管中水的体积占试管容积的　　　　。
(2)相同状况下,30
mL
N2和NO2的混合气体通入倒立于水槽里盛满水的量筒中,剩余气体16
mL,则原混合气体中N2与NO2的体积比是　　　　　　　。
(3)NO和NO2盛满一试管倒置于盛足量水的水槽里,气体体积缩小为原来的3/5,则NO与NO2体积比是　　　　　　　。
(4)一定条件下,将等体积的NO和NO2混合气体充满试管,倒置于盛足量水的水槽里,充分反应后,剩余气体的体积为原总体积的　　　　。
(5)一定条件下,将等体积的O2和NO混合气体充满试管,倒置于盛足量水的水槽里,充分反应后,剩余气体的体积为原总体积的　　　　。
(6)一定条件下,将等体积的O2和NO2混合气体充满试管,倒置于盛足量水的水槽里,充分反应后,剩余气体的体积为原总体积的　　　　。
解析：(1)3NO2+H2O2HNO3+NO
3
1
最后剩余1体积的NO。
(2)3NO2+H2O2HNO3+NO　　ΔV
3
1
2
V
　　(30
mL-16
mL)
V(NO2)=21
mL,V(N2)=9
mL
V(N2)∶V(NO2)=3∶7。
(3)同(2)利用差量法计算。
(4)设NO和NO2的体积都为V。
3NO2+H2O2HNO3+NO
3
1
V
则V(余)∶V(原)=∶2V=2∶3。
(5)设NO和O2都为V。
4NO+3O2+2H2O4HNO3
4
3
V
V
V(余)∶V(原)=∶2V=1∶8。
(6)同(5)解法。
答案：(1)　(2)3∶7　(3)2∶3　(4)　(5)　
(6)