Question

3．工業(yè)上硝酸的制備和自然界中硝酸的生成既有相同之處，又有區(qū)別．路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑，路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電高能固氮過程中硝酸的生成途徑．

（1）寫出N₂的一種用途做保護(hù)氣（或保存糧食、制氨氣等）．
（2）實驗室制取物質(zhì)NH₃的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）寫出工業(yè)制硝酸第③步反應(yīng)化學(xué)方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（4）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，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． 實驗室中，常用Cu與濃HNO₃反應(yīng)制取NO₂，用Cu與稀HNO₃反應(yīng)制取NO．
（�。┱垖懗鰧嶒炇抑杏肅u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）實際上硝酸不僅可被還原為NO₂或NO，濃度更稀時硝酸還可以被還原為N₂O、N₂、NH₄NO₃等．請將3種物質(zhì)：FeSO₄、Fe（NO₃）₃和Fe₂（SO₄）₃分別填入下面對應(yīng)的橫線上，組成一個未配平的化學(xué)方程式．
HNO₃+FeSO₄+→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O
寫出對應(yīng)離子方程式8Fe²⁺+2NO₃^-+10H⁺=8Fe³⁺+N₂O↑+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）氮氣的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，故可用氮氣做保護(hù)氣、保存糧食、制氨氣等；
（2）實驗室中用氫氧化鈣和氯化銨加熱反應(yīng)制取氨氣，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）工業(yè)制硝酸第③步為二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；
（4）（ⅰ）銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮與水；所含元素化合價升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)；氧化劑獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合N元素化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子；
（ⅱ）銅和硝酸反應(yīng)，隨著濃度的減少，硝酸的還原產(chǎn)物的價態(tài)越低，銅和濃硝酸反應(yīng)生成NO₂，而與稀硝酸反應(yīng)時則生成NO，故生成的氣體可能只有NO₂或NO₂和NO混合物，由于每個氣體分子都含有1個N原子，故氣體的物質(zhì)的量等于被還原的硝酸的物質(zhì)的量，根據(jù)生成硝酸銅的物質(zhì)的量可知表現(xiàn)酸性的硝酸的物質(zhì)的量，這兩部分硝酸的質(zhì)量即為消耗的硝酸的質(zhì)量；
（ⅲ）所給的物質(zhì)組合中，HNO₃中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應(yīng)還原產(chǎn)物為NO₂，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃，根據(jù)氫原子守恒，水在生成物中，配平完成方程式，再改寫成離子方程式．

解答 解：（1）由于氮氣的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，焊接金屬時可以用氮氣做保護(hù)氣，儲存糧食時也可以用氮氣代替空氣，避免糧食變質(zhì)，工業(yè)合成氨中以氮氣為原料，
故答案為：做保護(hù)氣（或保存糧食、制氨氣等）；
（2）實驗室中用氫氧化鈣與氯化銨加熱反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水，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；
（3）工業(yè)制硝酸第③步反應(yīng)為二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（4）（�。┿~與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮與水，反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
反應(yīng)中Cu元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，硝酸是氧化劑，獲得電子，其化合價由+5降低為+4，故1mol硝酸完全其氧化劑作用，轉(zhuǎn)移電子為1mol，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；Cu；得到； 1；
（ⅱ）銅和硝酸反應(yīng)，隨著濃度的減少，硝酸的還原產(chǎn)物的價態(tài)越低，銅和濃硝酸反應(yīng)生成NO₂，而與稀硝酸反應(yīng)時則生成NO，故生成的氣體可能只有NO₂或NO₂和NO混合物，由于每個氣體分子都含有1個N原子，故氣體的物質(zhì)的量等于被還原的硝酸的物質(zhì)的量，
n（氣體）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，即被還原的硝酸的物質(zhì)的量為1mol，
n（Cu）=$\frac{48g}{64g/mol}$=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：1.0mol+1.5mol=2.5mol，
故答案為：C；
（ⅲ） 所給的物質(zhì)組合中，HNO₃中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應(yīng)還原產(chǎn)物為NO₂，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃，根據(jù)氫原子守恒，水在生成物中，配平后發(fā)生的反應(yīng)為：30HNO₃+24FeSO₄=8Fe（NO₃）₃+8Fe₂（SO₄）₃+3N₂O+15H₂O，改寫成離子方程式為：8Fe²⁺+2NO₃^-+10H⁺=8Fe³⁺+N₂O↑+5H₂O，
故答案為：FeSO₄；→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃；8Fe²⁺+2NO₃^-+10H⁺=8Fe³⁺+N₂O↑+5H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)基本概念、計算與配平及含氮化合物的綜合應(yīng)用等知識，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力，注意掌握氧化還原反應(yīng)的配平方法，明確含氮化合物的知識及其應(yīng)用．