- 氨硝酸硫酸
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(10分)下图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置,乙、丙是师生对演示实验改进后的装置:
(1) 写出铜和浓硝酸反应的离子方程式 。
(2)和甲装置相比,乙装置的优点有
(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了丙装置,做实验时先关闭弹簧夹
,再打开弹簧夹 ,才能使NO2气体充满②试管。
(4)当气体充满②试管后,将铜丝提起与溶液脱离,欲使烧杯中的水进入②试管应如何操
作 。
(5)②试管中的NO2和水充分反应后,所得溶液物质的量浓度的最大值是
(气体体积按标准状况计算)。
正确答案
(1)Cu + 4H+ + 2NO3_ = Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O (2分)
(2)①可以控制反应。(1分)②吸收NO2气体,防止污染环境。(1分)
(3)关闭c;打开a、b。(2分)
(4)先关闭b,再关闭a, 然后打开c,用手捂住(热水、热毛巾、加热)试管②。(合理答案均给分) (2分)
(5)1/22.4mol·L-1或0.045mol·L-1 (2分)
略
某氮肥厂,多年来生产碳铵化肥。由于工艺落后,设备老化,能耗高,产量低,产品单一,销路不畅,对环境污染严重,目前已资不抵债,无法进行设备更新和排污治理,面临倒闭困境。
(1)写出氮肥厂合成氨的化学方程式:____________________________________________。
(2)碳酸氢铵长期施于土壤中,一会破坏土壤的团粒结构,二会减少土壤微生物,从而造成土壤板结,降低地力和肥效,增加农业生产成本,这是造成产品滞销的主要原因之一。请写出复合肥磷酸二铵的分子式:__________________________。
(3)土壤中的硝化细菌分两类__________和__________。前者把氮氧化成亚硝酸的反应方程式为_____________________;后者把亚硝酸氧化成硝酸的过程是______________________。
(4)小氮肥厂对环境的污染主要包括三个方面:_____________对大气的污染,___________对土壤的污染,___________________对水体的污染。
(5)污水处理的设备和工艺很复杂,但其基本原理不过是对有害成分的_________、_________、__________和_____________。
正确答案
(1)N2+3H22NH3
(2)(NH4)2HPO4
(3)亚硝酸菌 硝酸菌 2NH3+3O22HNO2+2H2O ΔH<0 2HNO3+O2====2HNO3
(4)废气 粉尘\废渣(工业锅炉渣) 废水
(5)过滤 沉淀 吸附净化 化学分解
本题是工业上合成氨、生物分解氮肥及环保知识的综合。其中合成氨的知识教材上就有,磷酸二铵根据其名称也可以写出化学式,而硝化细菌则有硝酸菌和亚硝酸菌两种,合成氨工厂也有三废,即废水、废气和废渣,污水处理先经物理过滤、沉降等过程,再经化学分解等方法。
A、B、C、D、E是五种中学常见的单质,已知A、B、C、D在常温下均为气态,其中D能分别跟A、B、C在一定条件下两两化合,生成化合物X、Y、Z;A与B、C均不能直接化合,有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)回答下列问题:
⑴Z分子的空间构型为
⑵反应③中被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为 。
⑶Z和W在催化剂作用下,反应生成C和Y,这是一个很有实际意义的反应,可以消除W对环境的污染,该反应的方程式为 。
⑷将过量的E加到N的稀溶液中,若过程中转化的电子数目为3.02×1023个,则参加反应的E的物质的量为 mol。
⑸将Z和N反应后的产物溶于水中,则溶液的pH值(填“<”或“>”) 7,其原因是(用离子方程式表示) 。
正确答案
⑴三角锥形
⑵2:1
⑶4NH3+6NO==5N2+6H2O
⑷0.25
⑸< NH4++H2O==NH3·H2O
略
运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料,其方程式为:N2H4+O2=N2+2H2O,若将此反应设计成如图所示的原电池装置,请回答:
①负极反应式为: ▲ ;
②工作一段时间后正极附近溶液的pH变化为 ▲ (填“增大”“减小”或“不变”);
③若用该电池电解以石墨为电极的100mL氯化铜溶液,一段时间后,两极均收集到2.24L气体(已换算成标准状况下的体积),则原溶液中Cu2+的物质的量浓度为 ▲ 。
(2)在25℃时,向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,首先生成 ▲ 沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为 ▲ 。(已知25℃ Ksp[Mg (OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu (OH)2]=2.2×10-20)。
(3)在25℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH4+)= c(Cl-),则溶液显 ▲ 性(填“酸”“碱”或“中”),用含a的代数式表示NH3· H2O的电离常数kb= ▲ 。
正确答案
(11分)
(1)①N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O (2分) ②增大(1分)
③ 0.5 mol·L-1·(2分)(单位不写不给分)
(2)Cu(OH)2 (1分) Cu2++2NH3·H20= Cu(OH)2 ↓+2NH4+ (2分)
(3)中 (1分) , (2分)
略
(15分)已知硝酸铜溶液呈蓝色。但在铜与浓硝酸、稀硝酸反应的实验中,同学们发现,除了生成的气体颜色不相同外,最终溶液的颜色也不相同:前者呈绿色,而后者呈蓝色。
甲、乙二位同学为此进行了实验探究。
甲:在I、II两支试管中分别加入等体积的浓HNO3和稀HNO3,再向两支试管中分别投入等质量的铜片,充分反应后铜均无剩余。结果:I中溶液呈绿色,II中溶液呈蓝色。
乙:分别取I中的绿色溶液于两支试管Ⅲ、IV中,对试管Ⅲ进行多次振荡、静置,最终溶液颜色由绿色转变为深蓝色;向试管IV中缓缓加水并不停振荡,观察到溶液由绿色变为深蓝色,最后变为淡蓝色。
请回答下列问题:
(1)分别写出Cu与浓HNO3、稀HNO3反应的化学方程式:__________、__________。
(2)甲的实验_______(“能”或“不能”)说明溶液呈现不同的颜色与其物质的量浓度无关,这是因为充分反应后,I、II两试管中Cu(NO3)2溶液的物质的量浓度_______(填“相等”或“不相等”)。
(3)请你根据乙的实验,推测Cu与浓HNO3反应后溶液呈绿色的原因是________
_______________________________________________________________。
(4)请设计一个方案,验证你所得到的上述结论:____________________________。
正确答案
(1)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(2分)
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(2分)
(2)能(2分) 相等(2分)
(3)反应产生的NO2部分溶解于浓硝酸中呈黄色,与蓝色的硝酸铜溶液混合而使溶液呈绿色(3分)
(4)方案一:取Cu与浓HNO3反应后的绿色溶液,向其中通入足量的空气(或氧气),溶液颜色由绿色逐渐变为蓝绿色,最终变为蓝色。
方案二:取Cu与浓HNO3反应后的绿色溶液,加热,溶液颜色由绿色逐渐变为蓝绿色,最终变为蓝色(可任选其中一个作答)。(4分)
略
写出除去下列气体中少量杂质(括号内物质)的方法:
⑴N2(O2) ;⑵NO(NO2) ;
⑶CO2(HCl) ;⑷NH3(H2O) 。
正确答案
⑴通过灼热的铜网 ⑵通过盛水的洗气瓶 ⑶通过盛饱和NaHCO3的洗气瓶 ⑷通过盛碱石灰的干燥管。
⑴灼热的铜网可以除去O2 ⑵水与NO2反应生成NO ⑶NaHCO3与HCl反应生成CO2 ⑷碱石灰可吸收水份,作干燥剂。
某合成氨厂,日生产能力为30吨,现以NH3为原料生产NH4NO3,若硝酸车间的原料转化率为92%,氨被吸收为NH4NO3的吸收率为98%,则硝酸车间日生产能力应为多少吨才合理?
正确答案
硝酸车间日生产能力为52.76 t才合理。
解此题必须注意以下三点:
第一,合成氨厂日生产能力为30吨,现以NH3为原料生成NH4NO3.NH3的用途有两方面:一方面,用NH3氧化制HNO3,另一方面用NH3与制得的HNO3作用制NH4NO3。关键是计划好生产多少吨HNO3,才能使NH3原料最大限度地被利用。HNO3生产少了,则NH3不能全部被HNO3吸收,NH3浪费了,HNO3生产多了,HNO3又浪费了。所以设HNO3日生产能力为x吨,x吨HNO3需用多少吨NH3氧化制得,又可以吸收多少吨NH3生成NH4NO3,通过生产HNO3的数量把氨的两方面用途联系起来。
第二,氨氧化制硝酸中,其关系式如下:
4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
此反应中NO是被循环利用的,即NO又被氧化成NO2,再与水作用生成HNO3,因此NO2与水反应的化学方程式应为:
4NO2+2H2O+O2=4HNO3
所以氨氧化制硝酸的关系式如下:
NH3~NO~NO2~HNO3(NH3全部转化成HNO3)
第三,在实际生产过程中,氨不可能100%被氧化生成HNO3,也不可能100%被HNO3吸收生成硝酸铵,题给条件是NH3转化为硝酸的转化率为92%,氨被硝酸吸收的吸收率为98%,在数量关系上,我们必须掌握住一条原则,代入化学方程式的量必须是纯量.
设日产HNO3的质量为x,NH3用于生产HNO3的质量为y.
由各步反应方程式得氨氧化制HNO3的关系为:
NH3~NO~NO2~HNO3
17 63
y·92% x
y=
用于被HNO3吸收的NH3质量为(30 t-y):
30 t-y=30 t-
由 NH3 + HNO3 = NH4NO3
17 63
(30 t-)×98% x
得:[30t-17x/(63×92%)]·98%=17x/63
解之得:x=52.76 t。
计算题(5分)将32.64g铜与140一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合合气体在标准状况下的体积为11.2L.计算,
(1). NO、 NO2的体积分别为多少L ?
(2).待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmL a mol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+ 全部转化为沉淀,则原硝酸溶液中的浓度为多少mol/L?
正确答案
(5分)(1) 5.82 , 5.376 ,(每空1分)(2)(aV×10_3 +0.5)/0.14(3分)
略
(10分) 硝酸发生氧化还原反应的时候,一般硝酸浓度越稀,对应的还原产物中氮的化合价越低。现有一定量的铁粉和铝粉混合物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无任何气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入1 mol/L的NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)关系如下图所示。(提示:氢氧化铝不溶于弱酸弱碱,只溶于强酸强碱)
(9) 铁与极稀的硝酸发生反应时得还原产物可能是____________;该反应的化学方程式为______________________________________________________________。
(10)B的数值是:______________mol。
(11)C的数值是:______________mL。
正确答案
(10分) (1) NH4NO3(1分) 8Fe + 30 HNO3 = 8Fe(NO3)3 + 3NH4NO3 + 5H2O(3分)
(2) 8(3分)
(3) 7(3分)
略
(6分) 在氮的单质和常见化合物中:
(1)常用作保护气(如填充灯泡、焊接保护等)的物质是 ;
(2)能与酸反应生成盐,在常温下为气态的物质是 ;
(3)在通常状况下是晶体,易溶于水,可以作氮肥,遇碱会放出带刺激性气味气体。写出它们与NaOH等强碱溶液反应的离子方程式 。
正确答案
(1)N2,(2)NH3 (3)NH4++OH- NH3↑+H2O;
略
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