1、1跟踪检测（二十四） 重点专攻氨气的制备 金属与硝酸反应的计算1(2019濮阳检测)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，其中能达到实验目的的是( )A用装置甲制备氨气B用装置乙除去氨气中的少量水C用装置丙收集氨气D用装置丁吸收多余的氨气解析：选 D A 项，加热固体，试管口应略向下倾斜，错误；B 项，NH 3是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，错误；C 项，用胶塞堵住集气瓶口，空气排不出来，应去掉胶塞，在瓶口加一团棉花，错误；D 项，干燥管起防倒吸的作用，正确。2已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气，并用氮气制备 Ca3N2，Ca 3N2遇水发生水解反应。下列
2、说法错误的是( )A中发生的化学反应为 NaNO2NH 4Cl NaClN 22H 2O= = = = = B、中依次盛装的试剂可以是浓 H2SO4、碱石灰C中盛放的试剂是 NaOH 溶液D实验结束，取中的少量产物于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝解析：选 C 由题干可知，装置为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水，所以反应方程式为NaNO2NH 4Cl NaClN 22H 2O，故 A 正确。Ca 3N2遇水发生水解，所以产= = = = = 生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置中也应装
3、有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置中可盛放碱石灰，故 B 正确。2装置中含有氧气，可利用装置除去装置中的氧气，NaOH 溶液不能除去氧气，可改成酸性氯化亚铁溶液，故 C 错误。实验结束后，装置中有生成的 Ca3N2，Ca 3N2遇水发生水解反应生成 NH3和 Ca(OH)2，NH 3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故 D 正确。3Cu 与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在 NaOH 溶液中得到 NaNO3和 NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。下列有关判断正确的是( )A若铜片为 51.2 g，则生成 0.2 mol NaNO3B常温下，Cu 遇浓硝酸发生钝化，不可
4、能发生上述反应C标准状况下收集的氮氧化物为 20.16 LD反应过程中生成的 Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物解析：选 A 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即CuCu 2 ，HNO 3NaNO 2,51.2 g Cu 的物质的量为 0.8 mol，共失去电子 0.8 mol21.6 mol，由得失电子守恒可知 HNO3NaNO 2得到 1.6 mol 电子，故产物中 NaNO2的物质的量为0.8 mol，由 Na 原子守恒可得另一种产物 NaNO3的物质的量为 0.2 mol，A 正确；常温下，Cu 能与浓硝酸反应，B 错误；部分 NO2会转化为 N2O4，而 NO
5、2、N 2O4在标准状况下都不是气体，C 错误；反应过程中生成的 Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D 错误。4.向 50 mL 稀 H2SO4与稀 HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每一阶段只对应一个反应。下列说法正确的是( )A开始时产生的气体为 H2B AB 段发生的反应为置换反应C所用混合溶液中 c(HNO3)0.5 molL 1D参加反应的铁粉的总质量 m25.6 g解析：选 D 已知氧化性：NO Fe3 H ，故向混合溶液中逐渐加入铁粉， OA 段发生 3反应：FeNO 4H =Fe3 NO2H 2O；当溶
6、液中 NO 完全被消耗之后，过量的铁能 3 3和 Fe3 反应生成 Fe2 ：Fe2Fe 3 =3Fe2 ；当 Fe3 完全反应之后，过量的铁和稀硫酸反应生成 Fe2 和 H2：Fe2H =Fe2 H 2。由以上分析可知，开始生成的气体是 NO，A 错误； AB 段的反应是 Fe 和 Fe3 的反应，不是置换反应，B 错误； A 点对应的气体是 NO，生成的 NO 的物质的量是 0.05 mol，根据氮原子守恒可知，稀硝酸的物质的量浓度是1.0 molL1 ，C 错误；生成氢气的体积是 0.56 L，物质的量为 0.025 mol，0.05 mol0.05 L所以反应中共转移电子 0.05 m
7、ol30.025 mol20.2 mol，参加反应的铁最终在溶液3中以 Fe2 的形式存在，因此根据得失电子守恒可知，消耗铁的物质的量是 0.1 mol，质量是 5.6 g，D 正确。5(2019中山一中统测)FeS 与一定浓度的 HNO3反应，生成 Fe(NO3)3、Fe 2(SO4)3、NO 2、N 2O4、NO 和 H2O，当 NO2、N 2O4、NO 的物质的量之比为 111 时，实际参加反应的 FeS 与 HNO3的物质的量之比为( )A16 B17C211 D1625解析：选 B 假定参加反应的 FeS 的物质的量为 1 mol，根据 S 原子、Fe 原子守恒，则溶液中 Fe2(S
8、O4)3的物质的量为 mol，Fe(NO 3)3的物质的量为 mol；反应中 Fe 元素、S13 13元素化合价升高，N 元素化合价降低，设 NO2、N 2O4、NO 的物质的量均为 a mol，根据电子转移守恒可得 1 mol(32)1 mol6(2) a mol(54) a mol(54)2 a mol(52)，解得 a1.5，所以 NO2、N 2O4、NO 的物质的量均为 1.5 mol，则起氧化剂作用的 HNO3的物质的量为 1.5 mol1.5 mol21.5 mol6 mol，起酸的作用的硝酸生成 Fe(NO3)3，则起酸的作用的硝酸的物质的量为 mol31 mol，参加反应的硝酸
9、的13物质的量为 6 mol1 mol7 mol，则实际参加反应的 FeS 与 HNO3的物质的量之比为 1 mol7 mol17。6一定量的金属 Cu 完全溶于适量浓硝酸中，收集到混合气体(含 NO、N 2O4、NO 2)共1.8 mol。将上述气体平均分为两份，一份与标准状况下 8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余；另一份恰好能被 500 mL 2 molL1 NaOH 溶液完全吸收，生成含 NaNO3和 NaNO2的盐溶液，则其中 NaNO3的物质的量为( )A0.1 mol B0.15 molC0.2 mol D0.25 mol解析：选 C 由题意可知，一份气体恰好能被 50
10、0 mL 2 molL1 NaOH 溶液完全吸收，生成含 NaNO3和 NaNO2的盐溶液，根据原子守恒，可知每份气体含有 N 原子的物质的量是 1 mol；一份气体与标准状况下 8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余，则完全生成硝酸，设混合气体中 N 元素的平均化合价为 a，根据得失电子守恒有(5 a)1 mol4， a3.4；设 NaNO3和 NaNO2的物质的量分别是 x mol、 y mol，根据钠8.96 L22.4 Lmol 1原子守恒得 x mol y mol1 mol，根据得失电子守恒得 (53.4) x(3.43) y，联立，解得 x0.2， y0.8，所以 NaNO
11、3的物质的量为 0.2 mol，故 C 正确。7实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：4已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO 2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气_、氢气_。(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有_、_。(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，_(填“会”或“不会”)发生倒吸，原因是_。(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是_。锥形瓶中还可观察到的现象是_。(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式： _。(6)反应结束后
12、锥形瓶内的溶液中含有的离子为 H 、OH 、_、_。答案：(1)a b(2)干燥气体 控制氢气和氮气的流速(3)不会 混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气(4)氨的氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生(5)4NH35O 2 4NO6H 2O= = = = =催 化 剂 (6)NH NO 4 38当硝酸与金属或非金属反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题：(1)金属 Zn 与某浓度的硝酸反应时无气体产生，那么硝酸的还原产物为_(填化学式)。(2)某混酸由 200 mL 3 molL1 的稀硝酸和 200 mL 2.5 molL1 的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液
13、的体积变化)。将其分成两等份，分别与铜和铁反应，还原产物只有 NO，则最多能溶解_mol Cu 和_g Fe。(3)200 mL 16 molL1 的浓硝酸与 3.2 g Cu 反应，反应过程中还原产物只有 NO2，则反应结束后，产生气体的体积为_(标准状况下)，溶液中 c(H ) c(NO ) 3_(忽略 HNO3的挥发)。(4)已知氮元素有许多化合价，其化合价有3、0、1、2、3、4、5。下表5是硝酸与某种金属 M 在某些条件下反应所得还原产物的关系：硝酸硝酸浓度大于10 molL1硝酸浓度为6610 molL 1 、加热硝酸浓度为6610 molL 1还原产物 NO2 NO2NO、NO
14、2硝酸硝酸浓度为016.6 molL 1 、加热硝酸浓度为016.6 molL 1硝酸浓度小于01 molL 1还原产物 NONO、N 2 NH4NO3金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，则此化学反应中被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是_。解析：(1)硝酸被还原，N 元素化合价降低，若无气体产生，则还原产物为 NH4NO3(或NH )。 4(2)设最多溶解 x mol Cu，一份溶液中 n(NO )0.3 mol， n(H )0.8 mol， 3据 3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H 2O 33 8 2x 0.8 0.3可知 x0.3(NO 过量) 3因在反应中 Fe 和
15、Cu 的化合价变化均为 2 价，则最多溶解 Fe 的物质的量也是 0.3 mol，质量为 56 gmol1 0.3 mol16.8 g。(3)据电子守恒 V(NO2)(3.2 g/64 gmol 1 )222.4 Lmol1 2.24 L。根据方程式：Cu4H 2NO =Cu2 2NO 22H 2O，可知： 3c(H ) c(NO ) n(H ) n(NO ) 3 3(3.20.2)(3.20.1)3031。(4)金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，说明硝酸被还原产生了硝酸铵。反应的化学方程式为 4Zn10HNO 3(稀)= =4Zn(NO3)2NH 4NO33H 2O 此化学反应中有 10 个 HNO3参加反应，其中被还原的 HNO3是 1 个。所以被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是 110。答案：(1)NH 4NO3(或 NH ) 4(2)0.3 16.86(3)2.24 L 3031(4)110
