Question

（2011?黄山模拟）如图是各种不同密度的硝酸与铁反应（相同温度）时主要还原产物的分布图．请认真读图分析，回答有关问题．
（1）下列叙述中正确的是（填序号）

ABD

．
A．图中横坐标是硝酸的密度，硝酸的密度越大，其浓度越大
B．当还原剂和温度相同时，不同浓度的硝酸被还原的产物不是单一的，只是在某浓度时，以某种产物为主而已
C．硝酸的浓度越大，还原产物中N元素低化合价产物越多
D．当硝酸密度大于1.3g?cm^-3时，还原产物主要为NO、NO₂
（2）当硝酸溶液的密度为1.36g?cm^-3时，下列化学方程式中，能较准确表达Fe与过量硝酸反应的是（填序号）

B

．
A．2Fe+10HNO₃═2Fe（NO₃）₃+NO↑+3NO₂↑+5H₂O
B．4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O
C．3Fe+12HNO₃═2Fe（NO₃）₃+Fe（NO₃）₂+2NO↑+2NO₂↑+3H₂O
（3）密度为1.26g?cm^-3，质量分数为50.0%的硝酸，其物质的量浓度是

10

mol?L^-1．
（4）限用下列仪器、药品验证由铁和过量1.36g?cm^-3硝酸反应产生的气体中含有NO（不考虑N₂O₄）．设计一个合理而简单的实验方案（仪器可选择使用，N₂的用量可自由控制，加热装置和固定装置省略）．

第1步：反应并收集生成的气体：
①实验中气体发生装置应选择

B

（填装置序号），理由是

可利用N₂排除装置中的空气，以防NO被氧化

；
②装置的连接顺序是（填各装置接口的序号）：[

3

]→[

6

][

7

]→[8][9]→[

5

]；
③检查装置气密性后，开始反应．待E中充满红棕色气体，停止实验．
第2步：验证E中有NO．
④取下试管E，倒立在F中，轻轻摇动试管，
确认生成的气体中有NO的现象是

试管中液面高度低于试管容积的二分之一（或余气大于试管容积二分之一或余气体积等于三分之二或液面高度等于三分之一）

．

Answer 1

分析：（1）从图中可以看出，当其他条件一致时，在浓硝酸（密度为1.40g?cm^-3）中，主要产物NO₂，随着硝酸浓度逐渐降低，产物NO₂逐渐减少而NO的相对含量逐渐增多；当密度为1.25g?mL^-1时，主要产物是NO，其次是NO₂及少量的N₂O；当密度为1.15g?mL^-1时，NO与NH₄⁺的相对含量几乎相等；当HNO₃的浓度降到密度为1.05g?mL^-1时，NH₄⁺离子成为主要产物，凡有硝酸参加的氧化还原反应都比较复杂，往往同时生成多种还原产物；硝酸的密度越大、浓度越大，其还原产物中氮元素化合价越高；
（2）Fe与过量硝酸反应得到的含铁化合物是硝酸铁，不含硝酸亚铁；
（3）根据物质的量浓度和质量分数之间的关系公式c=

1000ρw%

M

来计算回答；
（4）①根据NO易被氧化来分析；
②根据实验的目的和各部分的作用确定连接顺序；
④二氧化氮和水之间反应生成硝酸和一氧化氮来回答．

解答：解：（1）A．由图象可以看出，硝酸的浓度越大时，生成物的化合价越高，对应的硝酸的密度也越大，故A正确；
B．由图象可以看出，在相同温度和浓度时，硝酸的还原产物不止一种，故B正确；
C．由图象可以看出，还原产物中NH₄⁺的物质的量分数随硝酸密度减少而增大，铵根离子中氮元素化合价最低是-3价，故C错误；
D、当硝酸溶液的密度为1.36g?mL^-1时，由图象可看出，生成的NO和NO₂物质的量相等，且硝酸密度大于1.3g?cm^-3时，还原产物主要为NO、NO₂，故D正确．
故选：ABD；
（2）当硝酸溶液的密度为1.36g?mL^-1时，由图象可看出，生成的NO和NO₂物质的量相等，且硝酸过量时，得到的含铁化合物是硝酸铁，不含硝酸亚铁，反应的化学方程式应为4Fe+18HNO₃═4Fe（NO₃）₃+3NO↑+3NO₂↑+9H₂O，
故答案为：B；
（3）密度为1.26g?cm^-3，质量分数为50.0%的硝酸，其物质的量浓度是c=

1000×1.26×50%

63

=10（mol/L），故答案为：10；
（4）①因NO易被氧化，若装置中存在氧气则不能说明NO的存在，所以反应前先通入N₂目的是排尽装置中的空气，防止NO被氧化，
故答案为：B；N₂排除装置中的空气，以防NO被氧化；
②A中铁与浓硝酸反应NO₂进入C浓硫酸干燥，然后进入F冰水混合物冷却使二氧化氮液化分离，剩余的NO进入D与氧气反应，最后连接尾气处理装置，所以仪器连接顺序为：3-6-7-8-9-5，
故答案为：3、6、7、5；
④二氧化氮和水之间反应生成硝酸和一氧化氮，即3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，如果生成气体中含有一氧化氮，则试管中液面高度低于试管容积的二分之一（或余气大于试管容积二分之一．或余气体积等于三分之二或液面高度等于三分之一），
故答案为：试管中液面高度低于试管容积的二分之一（或余气大于试管容积二分之一．或余气体积等于三分之二或液面高度等于三分之一）．

点评：本体综合考查学生含氮化合物的性质知识，注意知识的迁移和应用是解题的关键，难度不大．