综合题14.0分
化学

氮的单质及其化合物在生活和生产中有很重要的用途。

51. 氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料。在一定条件下用氮气和氢气合成氨气,然后再用氨氧化法制取硝酸。在整个生产过程中,氮气的利用率为85%。写出氨氧化法制取硝酸的反应式                                                                   。现有0.2t液态氮,能生产出浓度为40%的硝酸              千克。

催化剂

52.向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L,此时溶液呈中性。金属离子已完全沉淀,沉淀质量为39.2 g。求(1)Cu与Cu2O的物质的量之比?(2)硝酸的物质的量浓度?

催化剂

53.将30mLNO和O2混合气体通入过量NaOH溶液中,充分反应后,溶液中只含两种溶质(不

考虑水解),且剩余气体体积为2mL。求原混合气体中NO和O2体积比?

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

51.4NH3+5O2→4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O→4HNO3(分步也可以);1912.5kg

解析

(51)氨氧化法制取硝酸的反应式:4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO;设能生产出浓度为40%的硝酸x千克,则答案为:4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO;1912.5;联立方程解得:x=0.2,y=0.1,所以原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2:1,答:混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2:1;②根据电子转移守恒可知:3n(NO)=2n(Cu)+2n(Cu2O),即3n(NO)=2×0.2mol+2×0.1mol,则n(NO)=0.2mol,根据N元素守恒可知n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.2mol+1.0mol/L×1.0L=1.2mol,所以原硝酸溶液的浓度为=2.4mol/L,答:硝酸的物质的量浓度是2.4mol/L.

考查方向

元素守恒、得失电子守恒、化学方程式书写、氧化还原反应配平

解题思路

(51)氨氧化法制取硝酸流程为:氨气催化氧化生成NO,然后NO与氧气反应生成NO2,最后NO2与水反应生成HNO3

根据关系式N2~2HNO3计算生产浓度40%的硝酸的质量;

易错点

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

52.2∶1,2.4mol/L

解析

(52)①在所得溶液中加入NaOH溶液后,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0mol/L×1.0L=1mol,沉淀为Cu(OH)2,质量为39.2g,Cu(OH)2的物质的量为:=0.4mol,根据铜元素守恒有:n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2],所以反应后的溶液中n[[Cu(NO32]=n[Cu(OH)2]=0.4mol,设Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者质量可得:64x+144y=27.2,根据铜元素守恒有:x+2y=0.4,联立方程解得:x=0.2,y=0.1,所以原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2:1,答:混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2:1;②根据电子转移守恒可知:3n(NO)=2n(Cu)+2n(Cu2O),即3n(NO)=2×0.2mol+2×0.1mol,则n(NO)=0.2mol,根据N元素守恒可知n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.2mol+1.0mol/L×1.0L=1.2mol,所以原硝酸溶液的浓度为=2.4mol/L,答:硝酸的物质的量浓度是2.4mol/L.

考查方向

元素守恒、得失电子守恒、化学方程式书写、氧化还原反应配平

解题思路

(2)在所得溶液中加入1L NaOH溶液,反应后溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0mol/L×1.0L=1mol,沉淀为Cu(OH)2,质量为39.2g,氢氧化铁物质的量为:=0.4mol,根据铜元素守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2],反应后的溶液中n[[Cu(NO3)2]=n[Cu(OH)2]=0.4mol;

①设Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者质量及Cu元素物质的量列方程计算二者的物质的量之比;

②利用电子转移守恒计算n(NO),根据N元素守恒可知原硝酸溶液n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3),根据Na元素可知n(NaNO3)=n(NaOH),进而计算硝酸浓度;

易错点

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

53.8:7或  61:14 

解析

(53)氢氧化钠溶液过量,反应后溶液中只含两种溶质,则反应生成NaNO3,发生的反应为:4NO+3O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O,发生反应的NO和O2的总体积为:30mL﹣2mL=28mL,若剩余的2mL为NO时,氧气体积为28mL×=12mL,NO体积为:30mL﹣12mL=18mL,原混合气体中NO和O2体积比18mL:12mL=3:2;若剩余的2mL为氧气时,NO体积为28mL×=16mL,氧气体积为:30mL﹣16mL=14mL,原混合气体中NO和O2体积比16mL:14mL=8:7;

考查方向

元素守恒、得失电子守恒、化学方程式书写、氧化还原反应配平

解题思路

(3)氢氧化钠溶液过量,反应后溶液中只含两种溶质,则反应生成NaNO3,发生的反应为:4NO+3O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O,剩余的气体可能为氧气,也可能为NO,根据反应方程式进行讨论计算出混合气体中NO与O2的体积.

易错点