Question

（1）工业上以粗铜为原料采取如图甲所示流程制备硝酸铜晶体．

①在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是将NO_x氧化成HNO₃；现有1L NO₂、N0混合气体NO_x，将其氧化成HNO₃，需同温同压下O₂的体积0.6L，则混和气体中N0₂、N0的物质量之比为

 

②在保温去铁的过程中，为使Fe³⁺沉淀完全，可以向溶液中加入CuO调节溶液的pH．根．据下表数据，溶液的PH应保持在

 

的范围内．

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

③进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的PH=1，其目的是

 

（结合离子方程式说明）．
（2）图乙是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体[Cu（NO₃）₂?nH₂0]的溶解度曲线（温度在30⁰C前后对应不同的晶体），下列说法不正确的是

 

（填字母）．
a．A点时的溶液为不饱和溶液
b．B点时两种晶体可以共存
c．按上述流程最终得到的晶体是Cu（NO₃）₂?3H₂0
d．若将C点时的溶液降温至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂ 6H₂O 晶体
（3）氨气是工业上合成硝酸的原料，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N₂+3H₂

通电      .

一定条件

2NH₃，则在电化学合成氨的过程中，阴极电极反应式为

 

；一定温度下，按照一定的比例通入N₂和H₂合成NH₃，达到平衡时，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=2：3：6．缩小体积，反应再次达到平衡时n（H₂）=1mol，n（NH₃）=1Omol，则该反应中通入N₂的物质的量是

 

；已知该反应放出462KJ的热量，在此条件下合成氨的热化学方程式是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,化学平衡的计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：电化学专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）①氮氧化物与水和氧气发生氧化还原反应最终生成硝酸，各根据氧化还原反应得失电子守恒计算气体的物质的量关系；
②根据实验目的可知，要让铁离子沉淀完全，铜离子不能形成沉淀，结合表格中的数据可判断PH范围；
③从影响盐类水解平衡移动的角度分析；
（2）分析曲线，处于曲线上的点为饱和溶液状态，根据不同温度所得晶体不同分析；
（3）由总方程式可知，电解时，阴极发生还原反应，氮气被还原生成氨气；结合反应的化学方程式，利用三段式法计算．

解答： 解：（1）①相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，可假定NO₂、NO混合气体为1mol，O₂为0.6mol，设混合物中含有xmolNO₂，ymolNO，
则有

x+y=1(质量守恒) x+3y=0.6×4(电子守恒)

解之得

x=0.3 y=0.7

，
所以混和气体中NO₂、NO的物质的量之比为3：7，
故答案为：3：7；
②根据实验目的可知，要让Fe³⁺沉淀完全，Cu²⁺不能形成沉淀，氢氧化铁沉淀完全的PH为3.2，氢氧化铜开始沉淀时的pH为4.7，要让Fe³⁺沉淀完全，Cu²⁺不形成沉淀，溶液的PH应保持在3.2～4.7之间的范围，
故答案为：3.2～4.7；
③硝酸铜溶液中存在：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，可以抑制硝酸铜的水解，有利用硝酸铜晶体的析出，
故答案为：由于Cu²⁺发生水解：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸铜的水解；
（2）a．处于曲线上的点为饱和溶液状态，A点在曲线下方，应为不饱和溶液，故a正确；
b．B点为生成晶体的转折点，两种晶体可以共存，故b正确；
c．上述流程是在低温下进行的．最终得到的晶体是Cu（NO₃）₂?6H₂O，故c错误；
d．由图象可以看出，溶液降温至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂?6H₂O晶体，故d正确，
故答案为：c；
（3）电解时，阴极发生还原反应，氮气被还原生成氨气，电极方程式为N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
达到平衡时，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=2：3：6，设分别为2xmol、3xmol、6xmol，
则        N₂+3H₂

通电      .

一定条件

2NH₃，
原平衡    2x   3x          6x
转化      a    3a          2a
新平衡   2x-a  3x-3a       6x+2a      
平衡时n（H₂）=1mol，n（NH₃）=1Omol，
则x-a=

1

3

，6x+2a=8x-2（x-a）=8x-

2

3

=10，
解之得x=

4

3

，
则该反应中通入N₂的物质的量应为n（N₂）+

1

2

n（NH₃）=2x-a+

1

2

（6x+2a）=5x=

20

3

，
已知该反应放出462KJ的热量，即消耗N₂5mol，则消耗1molN₂放出的热量为

462

5

kJ=92.4kJ，
所以反应的热化学方程式为 N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
故答案为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；

20

3

mol；N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．

点评：本题考查了实验方案设计中的有关知识，侧重于考查学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，题目难度中等，本题注意盐类水解平衡的影响因素，做题时注意把握题给信息，注重知识迁移能力的培养．