Question

12．氮及其化合物与人们的生活息息相关，请回答下列有关问题．
（1）实验室可用铜与浓硝酸反应制取NO₂，其离子方程式是Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
（2）为防止环境污染，可用碱液吸收氮的氧化物．
NO与NO₂按物质的量之比1：1被NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该反应的化学方程式是NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．
（3）汽车尾气和硝酸工厂的尾气中含有NO和NO₂．同温同压下，3.5L NH₃恰好将3.0L NO和NO₂的混合气完全转化为N₂，则原混合气中NO和NO₂的体积比是1；3．
（4）含有1mol HNO₃的稀硝酸分别与不同的质量的铁粉反应，所得氧化产物a、b与铁粉物质的量的关系如图所示，则b
是Fe（NO₃）₂，n₃=0.375，p=0.15．

Answer 1

分析 （1）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO₂与水；
（2）NO与NO₂发生反应为归中反应，根据N元素的化合价可知应生成NaNO₂；
（3）氮氧化物与氨气发生的反应是氧化还原反应，氮氧化物把氨气氧化为氮气，本身被还原为氮气，可以利用反应方程式通过设未知列方程组计算；也可以根据氧化还原反应的电子守恒计算；也可以利用平均值法计算；
（4）向稀硝酸中加入铁粉时，开始先生成Fe（NO₃）₃，当铁过量时，过量的铁再与 Fe（NO₃）₃反应生成 Fe（NO₃）₂，反应涉及两个方程式．

解答 解：（1）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO₂与水，反应离子方程式为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）NO与NO₂发生反应为归中反应，根据N元素的化合价可知应生成NaNO₂，反应的化学方程式为：NO+NO₂+2NaOH=NaNO₂+H₂O，
故答案为：NO+NO₂+2NaOH=NaNO₂+H₂O；
（3）根据反应可知：氨气被氧化为氮气，NH₃～N₂～3e^-；一氧化氮被还原为氮气，NO～N₂～2e^-二氧化氮被还原为氮气
NO₂～N₂～4e^-
设一氧化氮体积为x，二氧化氮体积为3-x，氨气的体积为3.5L，根据电子守恒可知：3.5L×3=2x+4×（3-x），
x=0.75L，二氧化氮体积为2.25L，则相同条件下，混合气体中NO和NO₂的体积比等于物质的量之比=0.75：2.25=1：3，
故答案为：1：3；
（4）向稀硝酸中加入铁粉时，发生两个过程，开始先生成Fe（NO₃）₃，反应方程式为：Fe+4 HNO_3（稀）=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，根据硝酸的物质的量为4mol利用方程式可计算出生成的 Fe（NO₃）₃为1mol，则硝酸为1mol生成的 Fe（NO₃）₃为0.25mol，所以参加反应的铁为0.25mol即n₁=0.25，a为 Fe（NO₃）₃，
Fe（NO₃）₃ 与过量的铁继续反应生成 Fe（NO₃）₂，反应方程式为：2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂，P点为 Fe（NO₃）₃ 与 Fe（NO₃）₂物质的量相等的点，设生成的 Fe（NO₃）₂物质的量xmol，则利用方程式可求得，
         2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂，
            2                                3
0.25mol-x                                x
x=0.15，即P=0.15，
再根据铁原子守恒，n（Fe）=n（Fe（（NO₃）₂）+_n （Fe（NO₃）），所以 n（Fe）=0.3mol即n₂=0.3mol，
P点为 Fe（NO₃）₃ 与 Fe（NO₃）₂物质的量相等的点，物质的量为0.15mol，加入铁最后到r点，溶质全部为 Fe（NO₃）₂，2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂消耗铁物质的量为0.075mol，生成硝酸亚铁0.225mol，则n₃=0.375mol，
故答案为：Fe（NO₃）₂；0.375；0.15；

点评 本题考查了氮氧化物发生的化学反应、氧化还原反应电子转移、铁与稀硝酸的反应，要注意铁和硝酸谁多谁少，以及加入的顺序，注意图象中曲线的变化实质理解应用，题目难度中等．