Question

10．如圖是氮元素的幾種價態與物質類別的對應關系：

回答下列問題：
（1）寫出N₂的一種用途做保護氣、保存糧食．
（2）HNO₃與上圖中的物質C常用于檢驗Cl^-的存在，則C的化學式為AgNO₃．
（3）實驗室制取物質B的化學方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（4）NO₂與水反應生成物質A的化學方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（5）硝酸是一種強氧化性、腐蝕性的強酸，其還原產物因硝酸濃度的不同而有變化，從總體上說，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數越少，濃硝酸的還原產物主要為NO₂，稀硝酸的還原產物主要為NO． 實驗室中，常用Cu與濃HNO₃反應制取NO₂，用Cu與稀HNO₃反應制取NO．
（ⅰ） 請寫出實驗室中用Cu與濃HNO₃反應制取NO₂的化學方程式：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，該反應中發生氧化反應的物質是Cu，1mol氧化劑得到（填“得到”或“失去”）1 mol電子．
（ⅱ） 48.0g Cu與適量的濃HNO₃反應，銅全部溶解后，共收集到標準狀況下22.4L的氣體（NO₂和NO的混合氣體），反應中消耗HNO₃的物質的量是C
A．1.5mol        B．2.0mol        C．2.5mol        D．3.0mol
（ⅲ） 實際上硝酸不僅可被還原為NO₂或NO，濃度更稀時硝酸還可以被還原為N₂O、N₂、NH₄NO₃等．請將3種物質：FeSO₄、Fe（NO₃）₃和Fe₂（SO₄）₃分別填入下面對應的橫線上，組成一個未配平的化學方程式．HNO₃+FeSO₄→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O
并配平其對應的離子方程式：□Fe²⁺+□NO₃^-+□H⁺=□Fe³⁺+□N₂O↑+□H₂O
（ⅳ） 硝酸的還原產物NO、NO₂、N₂O等對環境均有副作用，為了可持續發展，當今社會提出的一個新概念--“綠色化學”，它要求從經濟、環保和技術上設計可行的化學反應，則下列由單質銅制取硝酸銅的方法可行且符合“綠色化學”的是B
A．Cu$\stackrel{NHO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
B．Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{HNO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
C．Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{H_{2}O}{→}$Cu（OH）${\;}_{{\;}_{2}}$$\stackrel{HNO_{3}}{→}$Cu（NO₃）₂
D．Cu$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO₄$\stackrel{Ba（NO_{3}）_{2}}{→}$Cu（NO₃）

Answer 1

分析 由N元素化合價及對應物質種類，可知B為氨氣、A為NO、C為硝酸鹽．
（1）氮氣不活潑且性質較穩定，可以做保護氣；
（2）C為硝酸鹽，HNO₃與物質C常用于檢驗Cl^-的存在，則C為硝酸銀；
（3）B為氨氣，實驗室用氯化銨與氫氧化鈣制備氨氣，反應生成氯化鈣、氨氣與水；
（4）A為NO，二氧化氮與水反應生成硝酸與NO；
（5）（ⅰ） Cu與濃HNO₃反應書寫硝酸銅、NO₂與水；所含元素化合價升高的物質發生氧化反應，氧化劑得到電子，硝酸是氧化劑，結合N元素化合價變化計算轉移電子；
（ⅱ） Cu與硝酸反應生成Cu（NO₃）₂、NO₂、NO，根據Cu元素守恒計算n[Cu（NO₃）₂]，根據N元素守恒計算反應中消耗HNO₃的物質的量；
（ⅲ） 所給的物質中，HNO₃中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應還原產物為N₂O，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃；根據電子轉移守恒、電荷守恒、原子守恒配平離子方程式；
（ⅳ） A．銅與硝酸反應會產生一氧化氮、二氧化氮；
B．N元素被完全利用，沒有污染物生成，該途徑符合綠色化學原理；
C．氧化銅與水不反應；
D．銅與稀硫酸不反應，不能制得硫酸銅；銅與濃硫酸反應會產生二氧化硫氣體．

解答 解：由N元素化合價及對應物質種類，可知B為氨氣、A為NO、C為硝酸鹽．
（1）氮氣不活潑且性質較穩定，所以可作保護氣，能保存糧食，可以制備氨氣等，故答案為：做保護氣、保存糧食等；
（2）C為硝酸鹽，用AgNO₃、HNO₃檢驗Cl^-的存在，則C為硝酸銀，故答案為：AgNO₃；
（3）B為氨氣，實驗室用氯化銨與氫氧化鈣制備氨氣，反應生成氯化鈣、氨氣與水，反應方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（4）A為NO，二氧化氮與水反應生成硝酸與NO，反應方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）（ⅰ） Cu與濃HNO₃反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，化學方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，該反應中銅元素的化合價升高，發生氧化反應，硝酸中氮元素的化合價由+5價降為+4，作氧化劑，1 mol氧化劑得到1mol電子，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；Cu；得到；1；
（ⅱ）n（NO₂）+n（NO）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，即被還原的硝酸的物質的量為1mol，48.0 g Cu的物質的量為$\frac{48g}{64g/mol}$=0.75mol，則生成n（Cu（NO₃）₂）=0.75mol，可知表現酸性的硝酸的物質的量為0.75mol×2=1.5mol，則參加反應的硝酸的物質的量為：1mol+1.5mol=2.5mol，故選：C；
（ⅲ） 所給的物質中，HNO₃中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應還原產物為N₂O，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃，故發生的反應為：HNO₃+FeSO₄→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O，配平后的離子方程式：8Fe²⁺+2NO₃^-+10H⁺=8Fe³⁺+N₂O↑+5H₂O；
故答案為：FeSO₄、Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃；8、2、10、8、1、5；
（ⅳ） A．銅與硝酸反應會產生一氧化氮、二氧化氮等大氣污染物，故A錯誤；
B．N元素被完全利用，沒有污染物生成，該途徑符合綠色化學原理，故B正確；
C．該流程中氧化銅與水不反應，不能制得硝酸銅，故C錯誤；
D．該途徑中銅與稀硫酸不反應，不能制得硫酸銅；銅與濃硫酸反應會產生二氧化硫氣體，污染大氣，故D錯誤，
故選：B．

點評 本題比較綜合，屬于拼合型題目，涉及氮元素單質化合物的性質、氨氣制備、氧化還原反應配平、化學計算、綠色化學等，需要學生具備扎實的基礎，側重考查學生對知識的遷移應用，難度中等．