Question

硝酸是一種重要的工業(yè)原料，工業(yè)制硝酸的關(guān)鍵是氨的催化氧化，與硝酸工業(yè)相關(guān)的過程中產(chǎn)生的氮氧化物的處理與應(yīng)用也是科學(xué)研究的熱點(diǎn)．
I．圖1、圖2分別是實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨及氨催化氧化的裝置
（1）氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^圖1裝置，該裝置中濃硫酸的作用是控制氣體流速和

 

．
（2）用圖2裝置吸收一段時(shí)間氨后，再通入空氣，同時(shí)將已經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶?jī)?nèi)，鉑絲保持紅熱的原因是

 

，寫出該裝置中氨氧化的化學(xué)方程式

 

．反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶?jī)?nèi)的溶液中含有H⁺、OH^-、

 

離子、

 

離子．
Ⅱ．下列有關(guān)硝酸事實(shí)的解釋合理的是

 

A．濃硝酸通常保存在棕色的試劑瓶中，說明濃硝酸不穩(wěn)定
B．足量鐵與稀硝酸反應(yīng)后溶液呈淺綠色，說明稀硝酸不能氧化亞鐵離子
C．不用濃硝酸與銅屑反應(yīng)來制取硝酸銅，說明濃硝酸具有揮發(fā)性
D．不用鋅與稀硝酸反應(yīng)制取氫氣，說明稀硝酸能將鋅鈍化
工業(yè)生產(chǎn)硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設(shè)不含N₂O₄），對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來較大的威脅．
（1）工業(yè)上常用Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應(yīng)
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂ ①
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂    ②
用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產(chǎn)生5.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂（全部逸出）時(shí)，吸收液質(zhì)量就增加10g，則NO_x中的x值為

 

．
（2）尿素也可用于吸收處理NO_x，其反應(yīng)原理為：NO+NO₂+H₂O═2HNO₂
2HNO₂+CO（NH₂）₂═2N₂↑+CO₂↑+3H₂O．
當(dāng)混合氣體中NO、NO₂按上述反應(yīng)中系數(shù)比時(shí)吸收效果最佳．若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=3：1時(shí)，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V（空氣）：V（NO）=

 

（空氣中氧氣的體積含量約為20%）．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),硝酸的化學(xué)性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：I．（1）濃硫酸可用于干燥氣體；
（2）氨氣在被氧化生成NO，為放熱反應(yīng)，通入氧氣，在溶液中生成硝酸；
Ⅱ．硝酸具有強(qiáng)氧化性和不穩(wěn)定性，常溫下與鋁、鐵發(fā)生鈍化反應(yīng)，保存時(shí)應(yīng)避光；
（1）當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO），利用差量法計(jì)算NO、NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計(jì)算x值；
（2）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=3：1時(shí)，應(yīng)通入一定量空氣，達(dá)到混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=1：1．

解答： 解：I．（1）濃硫酸具有吸水性，可用于干燥氣體，故答案為：干燥混合氣體；
（2）氨氣在被氧化生成NO，為放熱反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，通入氧氣，在溶液中生成硝酸，進(jìn)而在溶液中生成硝酸銨，則溶液中含有的離子有NH₄⁺和NO₃^-等，
故答案為：反應(yīng)為放熱反應(yīng)；4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；NH₄⁺；NO₃^-；
Ⅱ．A．濃硝酸不穩(wěn)定，通常保存在棕色的試劑瓶中，故A正確；
B．足量鐵與稀硝酸反應(yīng)后溶液呈淺綠色，是由于鐵與硝酸鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵，故B錯(cuò)誤；
C．不用濃硝酸與銅屑反應(yīng)來制取硝酸銅，原因是浪費(fèi)原料，產(chǎn)生污染，一般用氧化銅和稀硝酸反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．不用鋅與稀硝酸反應(yīng)制取氫氣，原因是稀硝酸與鋅反應(yīng)生成NO氣體，故D錯(cuò)誤．
故選：A；
（1）設(shè)由NO₂和純堿反應(yīng)產(chǎn)生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂為bmol，
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ 質(zhì)量增加
1mol△m=48g
amol                         48ag
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 質(zhì)量增加
1mol△m=32g
bmol                       32bg

a+b= 5.6 22.4 48a+32b=10

解得

a= 1 6 mol b= 1 12 mol

n（NO₂）=

1

6

mol×2+

1

12

mol=

5

12

mol
n（NO）=

1

12

mol
x=

1 12 mol×1+ 5 12 mol×2

1 12 mol+ 5 12 mol

═1.83，
故答案為：1.83；
（2）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=3：1時(shí)，可設(shè)NO為3mol，NO₂為1mol，為使氣體被完全吸收，應(yīng)滿足NO為2mol，NO₂為2mol，則需反應(yīng)1molNO生成NO₂，
由方程式2NO+O₂=2NO₂可知，需要0.5molO₂，又空氣中氧氣的體積含量約為20%，則需要2.5mol空氣，
所以V（空氣）：V（NO）=2.5：3=5：6，
故答案為：5：6．

點(diǎn)評(píng)：本題以氮氧化物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是Ⅱ題的計(jì)算，要結(jié)合方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式解答，會(huì)根據(jù)題給信息計(jì)算x值，難度中等．