跟蹤檢測（二十四）重點(diǎn)專攻——氨氣的制備金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算1．(2021·濮陽檢測)下列裝置用于實(shí)驗(yàn)室中制取干燥氨氣的實(shí)驗(yàn)，其中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　)A．用裝置甲制備氨氣B．用裝置乙除去氨氣中的少量水C．用裝置丙收集氨氣D．用裝置丁吸收多余的氨氣解析：選D　A項(xiàng)，加熱固體，試管口應(yīng)略向下傾斜，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NH3是堿性氣體，不能用濃硫酸干燥，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，用膠塞堵住集氣瓶口，空氣排不出來，應(yīng)去掉膠塞，在瓶口加一團(tuán)棉花，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，干燥管起防倒吸的作用，正確。2．已知飽和氯化銨溶液與亞硝酸鈉晶體混合加熱可制備氮?dú)狻＠萌鐖D裝置制取氮?dú)?，并用氮?dú)庵苽銫a3N2，Ca3N2遇水發(fā)生水解反應(yīng)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A．①中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2OB．④、⑥中依次盛裝的試劑可以是濃H2SO4、堿石灰C．③中盛放的試劑是NaOH溶液D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束，?、葜械纳倭慨a(chǎn)物于試管中，加適量蒸餾水，可以使試管口濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)解析：選C　由題干可知，裝置①為制備氮?dú)獾难b置，飽和氯化銨溶液與亞硝酸鈉晶體混合加熱生成氮?dú)?、氯化鈉和水，所以反應(yīng)方程式為NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，故A正確。Ca3N2遇水發(fā)生水解，所以產(chǎn)生的氮?dú)庑枰稍锊拍苓M(jìn)入玻璃管中反應(yīng)，裝置④應(yīng)為干燥裝置，可選用濃硫酸作干燥劑；裝置⑥中也應(yīng)裝有干燥劑，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入，裝置⑥中可盛放堿石灰，故B正確。裝置中含有氧氣，可利用裝置③ 除去裝置中的氧氣，NaOH溶液不能除去氧氣，可改成酸性氯化亞鐵溶液，故C錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置⑤中有生成的Ca3N2，Ca3N2遇水發(fā)生水解反應(yīng)生成NH3和Ca(OH)2，NH3可以使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，故D正確。3．Cu與濃硝酸反應(yīng)生成氮的氧化物，這些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反應(yīng)過程及有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。下列有關(guān)判斷正確的是(　　)A．若銅片為51.2g，則生成0.2molNaNO3B．常溫下，Cu遇濃硝酸發(fā)生鈍化，不可能發(fā)生上述反應(yīng)C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下收集的氮氧化物為20.16LD．反應(yīng)過程中生成的Cu(NO3)2既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物解析：選A　分析整個(gè)反應(yīng)過程可知僅有兩種元素的化合價(jià)發(fā)生變化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2,51.2gCu的物質(zhì)的量為0.8mol，共失去電子0.8mol×2＝1.6mol，由得失電子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6mol電子，故產(chǎn)物中NaNO2的物質(zhì)的量為0.8mol，由Na原子守恒可得另一種產(chǎn)物NaNO3的物質(zhì)的量為0.2mol，A正確；常溫下，Cu能與濃硝酸反應(yīng)，B錯(cuò)誤；部分NO2會(huì)轉(zhuǎn)化為N2O4，而NO2、N2O4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下都不是氣體，C錯(cuò)誤；反應(yīng)過程中生成的Cu(NO3)2是氧化產(chǎn)物，不是還原產(chǎn)物，D錯(cuò)誤。4.向50mL稀H2SO4與稀HNO3的混合溶液中逐漸加入鐵粉，假設(shè)加入鐵粉的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)之間的關(guān)系如圖所示，且每一階段只對應(yīng)一個(gè)反應(yīng)。下列說法正確的是(　　)A．開始時(shí)產(chǎn)生的氣體為H2B．AB段發(fā)生的反應(yīng)為置換反應(yīng)C．所用混合溶液中c(HNO3)＝0.5mol·L－1D．參加反應(yīng)的鐵粉的總質(zhì)量m2＝5.6g解析：選D　已知氧化性：NO>Fe3＋>H＋，故向混合溶液中逐漸加入鐵粉，OA段發(fā)生反應(yīng)：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；當(dāng)溶液中NO完全被消耗之后，過量的鐵能和Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；當(dāng)Fe3＋完全反應(yīng)之后，過量的鐵和稀硫酸反應(yīng)生成Fe2＋和H2：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。由以上分析可知，開始生成的氣體是NO，A錯(cuò)誤；AB段的反應(yīng)是Fe和Fe3＋的反應(yīng)，不是置換反應(yīng)，B錯(cuò)誤；A點(diǎn)對應(yīng)的氣體是NO，生成的NO的物質(zhì)的量是0.05mol，根據(jù)氮原子守恒可知，稀硝酸的物質(zhì)的量濃度是＝1.0mol·L－1，C錯(cuò)誤；生成氫氣的體積是0.56L，物質(zhì)的量為0.025mol，所以反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移電子0.05mol×3＋0.025mol×2＝0.2mol，參加反應(yīng)的鐵最終在溶液中以Fe2＋ 的形式存在，因此根據(jù)得失電子守恒可知，消耗鐵的物質(zhì)的量是0.1mol，質(zhì)量是5.6g，D正確。5．(2021·中山一中統(tǒng)測)FeS與一定濃度的HNO3反應(yīng)，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，當(dāng)NO2、N2O4、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶1時(shí)，實(shí)際參加反應(yīng)的FeS與HNO3的物質(zhì)的量之比為(　　)A．1∶6B．1∶7C．2∶11D．16∶25解析：選B　假定參加反應(yīng)的FeS的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)S原子、Fe原子守恒，則溶液中Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量為mol，F(xiàn)e(NO3)3的物質(zhì)的量為mol；反應(yīng)中Fe元素、S元素化合價(jià)升高，N元素化合價(jià)降低，設(shè)NO2、N2O4、NO的物質(zhì)的量均為amol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可得1mol×(3－2)＋1mol×[6－(－2)]＝amol×(5－4)＋amol×(5－4)×2＋amol×(5－2)，解得a＝1.5，所以NO2、N2O4、NO的物質(zhì)的量均為1.5mol，則起氧化劑作用的HNO3的物質(zhì)的量為1.5mol＋1.5mol×2＋1.5mol＝6mol，起酸的作用的硝酸生成Fe(NO3)3，則起酸的作用的硝酸的物質(zhì)的量為mol×3＝1mol，參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為6mol＋1mol＝7mol，則實(shí)際參加反應(yīng)的FeS與HNO3的物質(zhì)的量之比為1mol∶7mol＝1∶7。6．一定量的金屬Cu完全溶于適量濃硝酸中，收集到混合氣體(含NO、N2O4、NO2)共1.8mol。將上述氣體平均分為兩份，一份與標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96LO2混合后，用水吸收，無氣體剩余；另一份恰好能被500mL2mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的鹽溶液，則其中NaNO3的物質(zhì)的量為(　　)A．0.1molB．0.15molC．0.2molD．0.25mol解析：選C　由題意可知，一份氣體恰好能被500mL2mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的鹽溶液，根據(jù)原子守恒，可知每份氣體含有N原子的物質(zhì)的量是1mol；一份氣體與標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96LO2混合后，用水吸收，無氣體剩余，則完全生成硝酸，設(shè)混合氣體中N元素的平均化合價(jià)為a，根據(jù)得失電子守恒有(5－a)×1mol＝×4，a＝3.4；設(shè)NaNO3和NaNO2的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，根據(jù)鈉原子守恒得①xmol＋ymol＝1mol，根據(jù)得失電子守恒得②(5－3.4)×x＝(3.4－3)×y，聯(lián)立①②，解得x＝0.2，y＝0.8，所以NaNO3的物質(zhì)的量為0.2mol，故C正確。7．實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下： 已知實(shí)驗(yàn)室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮?dú)狻?1)從圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮?dú)鈅___________、氫氣____________。(2)氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有________________、__________________。(3)氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(填“會(huì)”或“不會(huì)”)發(fā)生倒吸，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。(4)用乙裝置吸收一段時(shí)間氨后，再通入空氣，同時(shí)將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是________________________________________。錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是___________________________________________。(5)寫出乙裝置中氨氧化的化學(xué)方程式：_________________________________________________________。(6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有的離子為H＋、OH－、________、________。答案：(1)a　b(2)干燥氣體　控制氫氣和氮?dú)獾牧魉?3)不會(huì)　混合氣體中含有大量難溶于水的氮?dú)狻錃?4)氨的氧化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)　有紅棕色氣體產(chǎn)生(5)4NH3＋5O24NO＋6H2O(6)NH　NO8．當(dāng)硝酸與金屬或非金屬反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物或反應(yīng)條件不同，硝酸被還原的產(chǎn)物也不同。請回答下列問題：(1)金屬Zn與某濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)無氣體產(chǎn)生，那么硝酸的還原產(chǎn)物為________________(填化學(xué)式)。(2)某混酸由200mL3mol·L－1的稀硝酸和200mL2.5mol·L－1的稀硫酸均勻混合而成(忽略溶液的體積變化)。將其分成兩等份，分別與銅和鐵反應(yīng)，還原產(chǎn)物只有NO，則最多能溶解________molCu和________gFe。(3)200mL16mol·L－1的濃硝酸與3.2gCu反應(yīng)，反應(yīng)過程中還原產(chǎn)物只有NO2，則反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)生氣體的體積為________(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，溶液中c(H＋)∶c(NO)＝________∶________(忽略HNO3的揮發(fā))。(4)已知氮元素有許多化合價(jià)，其化合價(jià)有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5 。下表是硝酸與某種金屬M(fèi)在某些條件下反應(yīng)所得還原產(chǎn)物的關(guān)系：硝酸硝酸濃度大于10mol·L－1硝酸濃度為6．6～10mol·L－1、加熱硝酸濃度為6．6～10mol·L－1還原產(chǎn)物NO2NO2NO、NO2硝酸硝酸濃度為0．1～6.6mol·L－1、加熱硝酸濃度為0．1～6.6mol·L－1硝酸濃度小于0．1mol·L－1還原產(chǎn)物NONO、N2NH4NO3金屬鋅與某濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)，無氣體產(chǎn)生，則此化學(xué)反應(yīng)中被還原的硝酸與參加反應(yīng)的硝酸物質(zhì)的量之比是________。解析：(1)硝酸被還原，N元素化合價(jià)降低，若無氣體產(chǎn)生，則還原產(chǎn)物為NH4NO3(或NH)。(2)設(shè)最多溶解xmolCu，一份溶液中n(NO)＝0.3mol，n(H＋)＝0.8mol，據(jù)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3　　8　　　2x　0.8　　0.3可知x＝0.3(NO過量)因在反應(yīng)中Fe和Cu的化合價(jià)變化均為2價(jià)，則最多溶解Fe的物質(zhì)的量也是0.3mol，質(zhì)量為56g·mol－1×0.3mol＝16.8g。(3)據(jù)電子守恒V(NO2)＝(3.2g/64g·mol－1)×2×22.4L·mol－1＝2.24L。根據(jù)方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，可知：c(H＋)∶c(NO)＝n(H＋)∶n(NO)＝(3.2－0.2)∶(3.2－0.1)＝30∶31。(4)金屬鋅與某濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)，無氣體產(chǎn)生，說明硝酸被還原產(chǎn)生了硝酸銨。反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O此化學(xué)反應(yīng)中有10個(gè)HNO3參加反應(yīng)，其中被還原的HNO3是1個(gè)。所以被還原的硝酸與參加反應(yīng)的硝酸物質(zhì)的量之比是1∶10。答案：(1)NH4NO3(或NH)(2)0.3　16.8 (3)2.24L　30∶31(4)1∶10