Question

【題目】N元素的單質及其化合物之間的轉化關系：NH3N2NO NO2HNO3。回答下列問題：

(1)N元素在元素周期表中的位置為_______；

(2)上述四種氣體只能用排水法收集的是_______(填化學式，下同)，只能用排空氣法收集的是______；

(3)氮的氧化物是空氣的主要污染物，下列環境問題與氮的氧化物排放有關的是_____；

A. 酸雨 B. 光化學煙霧 C. 白色污染 D. 臭氧層空洞

(4)NO2形成酸雨的化學方程式為______；

(5)Ertl(獲2007年諾貝爾化學獎)對合成氨機理進行深入研究，并將研究成果用于汽車尾氣處理中，在催化劑存在下可將NO和CO反應轉化為兩種無色無毒氣體，用化學反應方程式表示這個過程______；

(6)若將12.8 g銅與 50 mL一定濃度的濃硝酸反應，兩者恰好完全反應共產生氣體5.6 L(標準狀況)，計算此濃硝酸的物質的量濃度_______(寫出解題過程)。

Answer 1

【答案】第二周期，第VA族 NO、N2 NH3、NO2 ABD 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+2CO2CO2+N2 13 mol/L

【解析】

(5)在催化劑存在下可將NO和CO反應轉化為兩種無色無毒氣體是N2、CO2，根據電子守恒及原子守恒，書寫反應方程式；

(6)先計算Cu及氣體的物質的量，根據HNO3反應后變為Cu(NO3)2、NO、NO2，利用N元素守恒計算硝酸的物質的量，最后根據物質的量濃度定義式計算硝酸的濃度。

(1)N是7號元素，原子核外電子排布是2、5，因此在周期表的位置是位于第二周期第VA族；

(2)在上述四種氣體中NO能夠與空氣中的O2反應產生NO2，因此只能使用排水法收集；N2的相對分子質量是28，與空氣的平均相對分子質量29，二者非常接近，若采用排空氣方法收集，不能得到純凈氣體，因此只能采用排水方法收集；

NH3極容易溶于水，并且與水會發生反應產生NH3·H2O，結合其密度比空氣小的特點，NH3只能采用向下排空氣方法收集；NO2與H2O反應產生HNO3、NO，因此也不能采用排水方法收集，由于其相對分子質量比空氣大，要采用向上排空氣方法收集；

(3)A. 酸雨是由SO2及氮的氧化物等引起的，與氮的氧化物排放有關，A符合題意；

B. 光化學煙霧的形成主要是汽車尾氣排放出的NO、NO2發生復雜變化造成的，與氮的氧化物排放有關，B符合題意；

C. 白色污染是塑料等造成的，與氮的氧化物排放無關，C不符合題意；

D. 臭氧層空洞與飛機尾氣排放的NO、NO2及冰箱制冷劑氟利昂的排放有關，因此與氮的氧化物排放有關，D符合題意；

故合理選項是ABD；

(4)NO2與H2O反應產生HNO3、NO，反應方程式為：3NO2+H2O=2HNO3+NO，HNO3進入雨水中形成酸雨；

(5)在催化劑存在下，NO和CO反應轉化為兩種無色無毒氣體是N2、CO2，根據電子守恒及原子守恒，可得反應方程式為：2NO+2CO2CO2+N2；

(6)12.8 g銅的物質的量n(Cu)==0.2 mol，反應產生的標準狀況下NO、NO2氣體的物質的量n(NO+NO2)==0.25 mol，HNO3在反應中的作用：一部分轉化為Cu(NO3)2，一部分變為NO、NO2氣體，根據N元素守恒，可知HNO3的物質的量n(HNO3)=2[Cu(NO3)2]+ n(NO+NO2)=2×0.2 mol+0.25 mol=0.65 mol，由于硝酸的體積是50 mL，則該硝酸的物質的量濃度c(HNO3)==13 mol/L。