Question

（1）工業(yè)上以粗銅為原料采取如圖甲所示流程制備硝酸銅晶體．

①在步驟a中，還需要通入氧氣和水，其目的是將NO_x氧化成HNO₃；現(xiàn)有1L NO₂、N0混合氣體NO_x，將其氧化成HNO₃，需同溫同壓下O₂的體積0.6L，則混和氣體中N0₂、N0的物質(zhì)量之比為

 

②在保溫去鐵的過程中，為使Fe³⁺沉淀完全，可以向溶液中加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH．根．據(jù)下表數(shù)據(jù)，溶液的PH應(yīng)保持在

 

的范圍內(nèi)．

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

③進行蒸發(fā)濃縮時，要用硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH=1，其目的是

 

（結(jié)合離子方程式說明）．
（2）圖乙是某小組同學查閱資料所繪出的硝酸銅晶體[Cu（NO₃）₂?nH₂0]的溶解度曲線（溫度在30⁰C前后對應(yīng)不同的晶體），下列說法不正確的是

 

（填字母）．
a．A點時的溶液為不飽和溶液
b．B點時兩種晶體可以共存
c．按上述流程最終得到的晶體是Cu（NO₃）₂?3H₂0
d．若將C點時的溶液降溫至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂ 6H₂O 晶體
（3）氨氣是工業(yè)上合成硝酸的原料，科學家采用高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實現(xiàn)氨的電化學合成，從而大大提高了氮氣和氫氣的轉(zhuǎn)化率．電化學合成氨過程的總反應(yīng)式為：N₂+3H₂

通電      .

一定條件

2NH₃，則在電化學合成氨的過程中，陰極電極反應(yīng)式為

 

；一定溫度下，按照一定的比例通入N₂和H₂合成NH₃，達到平衡時，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=2：3：6．縮小體積，反應(yīng)再次達到平衡時n（H₂）=1mol，n（NH₃）=1Omol，則該反應(yīng)中通入N₂的物質(zhì)的量是

 

；已知該反應(yīng)放出462KJ的熱量，在此條件下合成氨的熱化學方程式是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,化學平衡的計算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),電解原理,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：電化學專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）①氮氧化物與水和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)最終生成硝酸，各根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒計算氣體的物質(zhì)的量關(guān)系；
②根據(jù)實驗?zāi)康目芍�，要讓鐵離子沉淀完全，銅離子不能形成沉淀，結(jié)合表格中的數(shù)據(jù)可判斷PH范圍；
③從影響鹽類水解平衡移動的角度分析；
（2）分析曲線，處于曲線上的點為飽和溶液狀態(tài)，根據(jù)不同溫度所得晶體不同分析；
（3）由總方程式可知，電解時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氮氣被還原生成氨氣；結(jié)合反應(yīng)的化學方程式，利用三段式法計算．

解答： 解：（1）①相同條件下氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，可假定NO₂、NO混合氣體為1mol，O₂為0.6mol，設(shè)混合物中含有xmolNO₂，ymolNO，
則有

x+y=1(質(zhì)量守恒) x+3y=0.6×4(電子守恒)

解之得

x=0.3 y=0.7

，
所以混和氣體中NO₂、NO的物質(zhì)的量之比為3：7，
故答案為：3：7；
②根據(jù)實驗?zāi)康目芍�，要讓Fe³⁺沉淀完全，Cu²⁺不能形成沉淀，氫氧化鐵沉淀完全的PH為3.2，氫氧化銅開始沉淀時的pH為4.7，要讓Fe³⁺沉淀完全，Cu²⁺不形成沉淀，溶液的PH應(yīng)保持在3.2～4.7之間的范圍，
故答案為：3.2～4.7；
③硝酸銅溶液中存在：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，進行蒸發(fā)濃縮時，要用硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH=1，可以抑制硝酸銅的水解，有利用硝酸銅晶體的析出，
故答案為：由于Cu²⁺發(fā)生水解：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸銅的水解；
（2）a．處于曲線上的點為飽和溶液狀態(tài)，A點在曲線下方，應(yīng)為不飽和溶液，故a正確；
b．B點為生成晶體的轉(zhuǎn)折點，兩種晶體可以共存，故b正確；
c．上述流程是在低溫下進行的．最終得到的晶體是Cu（NO₃）₂?6H₂O，故c錯誤；
d．由圖象可以看出，溶液降溫至30℃以下，可以析出Cu（NO₃）₂?6H₂O晶體，故d正確，
故答案為：c；
（3）電解時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氮氣被還原生成氨氣，電極方程式為N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
達到平衡時，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=2：3：6，設(shè)分別為2xmol、3xmol、6xmol，
則        N₂+3H₂

通電      .

一定條件

2NH₃，
原平衡    2x   3x          6x
轉(zhuǎn)化      a    3a          2a
新平衡   2x-a  3x-3a       6x+2a      
平衡時n（H₂）=1mol，n（NH₃）=1Omol，
則x-a=

1

3

，6x+2a=8x-2（x-a）=8x-

2

3

=10，
解之得x=

4

3

，
則該反應(yīng)中通入N₂的物質(zhì)的量應(yīng)為n（N₂）+

1

2

n（NH₃）=2x-a+

1

2

（6x+2a）=5x=

20

3

，
已知該反應(yīng)放出462KJ的熱量，即消耗N₂5mol，則消耗1molN₂放出的熱量為

462

5

kJ=92.4kJ，
所以反應(yīng)的熱化學方程式為 N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；

20

3

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

點評：本題考查了實驗方案設(shè)計中的有關(guān)知識，側(cè)重于考查學生的分析能力、實驗?zāi)芰�和計算能力的考查，題目難度中等，本題注意鹽類水解平衡的影響因素，做題時注意把握題給信息，注重知識遷移能力的培養(yǎng)．