Question

【题目】研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价——物质类别关系图如下。

回答下列问题:

(1)在催化剂和加热的条件下，物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应，化学方程式是：__________

(2)在加热条件下，物质C的浓溶液与碳单质反应，写出反应的化学方程式: _______________；

(3)实验室中，检验溶液中含有NH4+的操作方法是: __________________________；

(4)物质B为红棕色气体，写出该物质与水反应的离子方程式_____________，当反应消耗3.36L (标准状况) 物质B时，转移电子的物质的量为__________________________。

(5)将32g铜与140 mL一定浓度的C溶液反应，铜完全溶解产生的气体在标准状况下的体积为11.2L。

①参加反应的C的物质的量为__________________________；

②待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol·L-1 的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原C溶液的浓度为________ mol·L-1

③欲使铜与C反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要通入O2_____mol。

Answer 1

【答案】4NH3+5O2 4NO+6H2O C+4HNO3（浓）CO2+4NO2+2H2O 取少量试液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，有湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，证明溶液中含有NH4+ 3NO2+H2O＝2H++2NO3﹣+NO 0.1mol 1.5mol 0.5

【解析】

根据氮元素化合价——物质类别关系分析，A为氨气，B为二氧化氮，C为硝酸，

（1）在催化剂和加热的条件下，物质A生成NO，是氨气的催化氧化生成一氧化氮和水；

（2）在加热条件下，物质C为硝酸，硝酸的浓溶液与碳单质反应生成二氧化碳、二氧化氮和水；

（3）铵根离子结合氢氧根离子受热条件下反应生成氨气，遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝；

（4）物质B为红棕色气体为NO2，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，结合元素化合价变化计算电子转移总数；

（5）①根据硝酸铜的化学式，和N原子守恒，求出参加反应的硝酸的物质的量；

②根据硝酸根离子守恒求出起酸作用的硝酸物质的量，根据N原子守恒求出作氧化剂的硝酸的物质的量，进而求出硝酸的物质的量浓度；

③分别求出混合气体中NO和NO2的物质的量，根据电子得失守恒求解。

氮元素化合价一物质类别关系分析，A为氨气，B为二氧化氮，C为硝酸，

（1）在催化剂和加热的条件下，物质A生成NO，是氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，故答案为：4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）在加热条件下，物质C为硝酸，硝酸的浓溶液与碳单质反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应的化学方程式为：C+4HNO3（浓）CO2+4NO2+2H2O，故答案为：C+4HNO3（浓）CO2+4NO2+2H2O；

（3）实验室中，检验溶液中含有NH4+的操作方法是：取少量试液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，有湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，证明溶液中含有NH4+，故答案为：取少量试液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，有湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，证明溶液中含有NH4+；

（4）物质B为红棕色气体为NO2，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为：3NO2+H2O＝2H++2NO3﹣+NO，反应中氮元素化合价+4价变化为+5价和+2价，3mol二氧化氮反应电子转移总数2mol，当反应消耗3.36L （标准状况） 物质B时，物质的量＝＝0.15mol，转移电子的物质的量为＝0.1mol，故答案为：3NO2+H2O＝2H++2NO3﹣+NO；0.1mol；

（5）①32g铜的物质的量为=0.5mol，标准状况下的体积为11.2L的气体物质的量为=0.5mol，根据硝酸铜的化学式，起酸作用的硝酸物质的量为20.5mol=1mol，根据N原子守恒，作氧化剂的硝酸的物质的量为0.5mol，所以参加反应的硝酸的物质的量为1mol+0.5mol=1.5mol；故答案为：1.5mol；

②将铜离子完全转化为硝酸钠时，根据钠原子守恒得n(NaOH)=n(NaNO3)=0.001aVmol，根据硝酸根离子守恒得，起酸作用的硝酸物质的量=0.001aVmol，根据N原子守恒，作氧化剂的硝酸的物质的量=0.5mol，所以硝酸的物质的量浓度==mol/L，故答案为：；

③设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为xmol、ymol，则x+y=0.5，3x+y=0.52,解得x=0.25，y=0.25。设需要O2的物质的量为zmol，根据电子得失守恒得：0.253+0.251+0.52=4z，解得z=0.5。故答案为：0.5。