2022版步步高《大一輪復習講義》人教版第4章-第24講-氮及其化合物的轉化

第頁第24講氮及其化合物的轉化復習目標1.了解氮及其化合物的轉化關系。2.了解NOx與H2O、金屬與HNO3的相關計算。3.了解其他含氮化合物的性質?？键c一氮及其化合物的相互轉化1．氮在自然界中的循環(huán)2．含氮元素物質之間的轉化關系(1)歧化——同一物質中某元素的化合價在同一反應中既升高又降低。如：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O(2)歸中——不同物質中同一元素的不同化合價在同一反應中只靠攏。如：6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(△))5N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O3．氮元素的“價類二維圖”氮元素有多種可變化合價，物質的種類較多，在復習時要從物質類別和價態(tài)變化理解這些物質之間的轉化關系。題組一氮在自然界中的循環(huán)1．氮元素在海洋中的循環(huán)是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環(huán)過程可用下圖表示。下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是()A．海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化B．海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與D．向海洋中排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水會影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量答案D解析A項，海洋中的氮循環(huán)起始于氮的還原，錯誤；B項，海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是②，錯誤；C項，反硝化作用是氮元素化合價降低的過程，反硝化細菌在氧氣不足的條件下還原N，不一定有氧氣參與，錯誤；D項，由氮的循環(huán)過程可知，硝酸根離子增多，反硝化作用增強，會進一步影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量，正確。2．(2020·河南聯(lián)考)一定條件下，含氮元素的物質可發(fā)生如圖所示的循環(huán)轉化?；卮鹣铝袉栴}：(1)氮的原子結構示意圖為______________。(2)圖中屬于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；轉化過程中發(fā)生非氧化還原反應的是________。(3)若“反應h”是在NO2和H2O的作用下實現(xiàn)，則該反應中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質的量之比為________。(4)若“反應i”是在酸性條件下由NOeq\o\al(－,3)與Zn的作用實現(xiàn)，則該反應的離子方程式為______________________________________________________________________________。答案(1)(2)k和ca和l(3)2∶1(4)4Zn＋2NOeq\o\al(－,3)＋10H＋=4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O解析(3)反應h的化學方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，HNO3是氧化產(chǎn)物，NO是還原產(chǎn)物，因此氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質的量之比為2∶1。題組二氮及其化合物轉化關系的綜合應用3．(2020·濟寧模擬)依據(jù)下圖中氮元素及其化合物的轉化關系，判斷下列說法不正確的是()A．X是N2O5B．可用排空氣法收集NO氣體C．工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸D．從原理上看，NH3可與NO2反應實現(xiàn)NH3→N2的轉化答案B解析NO遇空氣中的氧氣被氧化為NO2，不可用排空氣法收集NO氣體，故B錯誤。4．(2020·哈爾濱三中高三開學考試)合成氨及其衍生工業(yè)是化工生產(chǎn)的重要門類，請結合圖示判斷下列說法正確的是()A．合成氨采用400～500℃是為了提高原料轉化率和反應速率B．濕潤的淀粉-KI試紙可以鑒別氣體2和溴蒸氣C．在飽和NaCl溶液中先通入過量CO2再通入過量NH3可得到固體1D．1L氣體1、2的混合氣與1LNH3在一定條件下轉化為對環(huán)境無害的物質，混合氣中二者的體積比為1∶1答案D解析由圖可知：氣體1為NO，氣體2為NO2，NO2與水反應生成硝酸，固體1為NaHCO3，NaHCO3受熱分解生成的固體2為Na2CO3；1LNO、NO2的混合氣體與1LNH3在一定條件下轉化為對環(huán)境無害的物質，反應方程式為2NH3＋NO＋NO2eq\o(=,\s\up7(一定條件))2N2＋3H2O，NO、NO2的體積之比等于化學計量數(shù)之比，為1∶1，故D正確。5．如圖是氮元素的幾種價態(tài)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：________________________________________________________。(2)從N元素化合價分析，N2具有氧化性和還原性。各舉一例說明(用化學方程式表示)氧化性：________________________________________________________________________。還原性：________________________________________________________________________。(3)HNO3與圖中的物質C常用于檢驗Cl－的存在，則C的化學式為______________________。(4)實驗室制取物質B的化學方程式為______________________________________________。(5)NO2與水反應生成物質A的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________。(6)濃硝酸與木炭在加熱條件下反應的化學方程式為__________________________________。答案(1)作保護氣、保存糧食(或合成氨、制硝酸等)(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(高溫、高壓))2NH3(或N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2)N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO(3)AgNO3(4)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(5)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(6)4HNO3(濃)＋Ceq\o(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O考點二氮氧化物(NOx)、HNO3的相關計算一、NOx與水、氧氣反應的理解及有關計算1．關系式法(1)NO和O2的混合氣體通入水中由2NO＋O2=2NO2和3NO2＋H2O=2HNO3＋NO得總反應為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。(2)NO2和O2的混合氣體通入水中由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO和2NO＋O2=2NO2得總反應為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。(3)NO、NO2和O2三種混合氣體通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO計算出生成NO的體積，再加上原來混合氣體中NO體積，再按(1)計算。2．電子守恒法NOx轉化為硝酸時失去電子，如果是NOx與O2的混合氣體，則反應中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上均相當于2N2O5，都與N2O5＋H2O=2HNO3等效；當NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O原子個數(shù)比進行分析判斷。二、金屬與硝酸反應的計算1．金屬與硝酸反應計算的思維流程2．“四法”突破金屬與硝酸的計算原子守恒法HNO3與金屬反應時，一部分HNO3起酸的作用，以NOeq\o\al(－,3)的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質的量得失電子守恒法HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應，HNO3中氮原子得電子的物質的量等于金屬失電子的物質的量電荷守恒法HNO3過量時反應后溶液中(不考慮OH－)，c(NOeq\o\al(－,3))＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)離子方程式計算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NOeq\o\al(－,3)在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應，因此此類題目應用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應的金屬或H＋或NOeq\o\al(－,3)進行相關計算，且溶液中要符合電荷守恒題組一NOx與H2O、O2反應的計算1．有一充有20mLNO和NO2混合氣體的試管，倒置于盛有水的水槽中，充分反應后，仍有12mL無色氣體，則原混合氣體中NO和NO2的體積之比為(氣體體積均在相同狀況下測得)()A．2∶3B．3∶2C．1∶4D．4∶1答案A解析二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反應，所以，剩余的氣體為一氧化氮，設混合氣體中二氧化氮的體積為V，則：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO氣體體積減少312V20mL－12mL＝8mL所以V＝eq\f(3×8mL,2)＝12mL，即二氧化氮的體積為12mL，則原混合氣體中一氧化氮的體積為20mL－12mL＝8mL，則原混合氣體中NO和NO2的體積之比為8mL∶12mL＝2∶3。2．(2020·貴陽模擬)同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關系正確的是()A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2答案B解析設各種氣體的體積都為1。①根據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝1＋eq\f(1,3)。②根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，即剩余O2的體積V2＝1－eq\f(1,4)。③剩余N2的體積V3＝1，即B項符合題意。3．將盛有12mLNO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，還剩余2mL無色氣體。(1)若剩余的氣體是________，則NO2、O2的體積分別是________。(2)若剩余的氣體是________，則NO2、O2的體積分別是________。答案(1)O28mL、4mL(2)NO10.8mL、1.2mL解析解題依據(jù)的化學方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3；3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。設O2的體積為x，剩余的氣體有兩種可能：(1)若剩余O2，則V剩＝x－eq\f(1,4)×(12mL－x)＝2mL，解得x＝4mL，則NO2體積是8mL；(2)若剩余NO，則V剩＝eq\f(1,3)×[(12mL－x)－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，則NO2體積是10.8mL。題組二金屬與硝酸反應的計算4．(2020·湖北鄂東南市級示范高中學校聯(lián)考)銅和鎂的合金4.6g完全溶于濃硝酸，若反應中硝酸被還原只產(chǎn)生4480mL的NO2氣體和336mL的N2O4氣體(都已折算成標準狀況)，在反應后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量為()A．9.02gB．8.51gC．8.26gD．7.04g答案B解析最終生成的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化銅，所以沉淀增加的質量就是和金屬陽離子結合的OH－的質量。由于金屬陽離子結合的OH－的物質的量就是金屬失去電子的物質的量，所以B項正確。5．(2020·河南洛陽模擬)有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多溶解9.6g。向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的體積隨鐵粉質量增加的變化如圖所示，且每一階段只對應一個反應(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結果錯誤的是()A．原混合酸中NOeq\o\al(－,3)的物質的量為0.1molB．OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段產(chǎn)生H2C．第二份溶液中最終溶質為FeSO4D．H2SO4濃度為2.5mol·L－1答案A解析鐵粉既能與硝酸反應也能與硫酸反應，題圖中，OA段產(chǎn)生的是NO，反應為Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O；AB段的反應為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；BC段產(chǎn)生的是H2，反應為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。根據(jù)OA段發(fā)生反應的離子方程式可知第二份溶液中NOeq\o\al(－,3)的物質的量為eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，則原混合酸中NOeq\o\al(－,3)的物質的量為0.2mol。第二份溶液中最終溶質為FeSO4，此時參加反應的鐵的質量是14.0g，物質的量為0.25mol，F(xiàn)eSO4中n(Fe2＋)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝1∶1，故n(H2SO4)＝n(Fe)＝0.25mol，原混合酸中H2SO4濃度為eq\f(0.25mol,0.1L)＝2.5mol·L－1。綜上所述，A項符合題意。1．(2018·全國卷Ⅱ，8)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是()A．霧和霾的分散劑相同B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關答案C解析NH3參與反應生成銨鹽，是反應物，不是催化劑，C項錯誤；霧和霾的分散劑都是空氣，A項正確；霧霾中的無機顆粒物含有硝酸銨和硫酸銨，B項正確；過度施用氮肥會增加大氣中氨的含量，D項正確。2．(2018·海南，2)某工業(yè)廢氣所含氮氧化物(NOx)的氮氧質量比約為7∶4，該NOx可表示為()A．N2OB．NOC．N2O3D．NO2答案A解析eq\f(nN,nO)＝eq\f(\f(7,14),\f(4,16))＝eq\f(2,1)，故NOx可表示為N2O。1．(2020·廣州高三調(diào)研測試)下列關于自然界中氮循環(huán)的說法錯誤的是()A．氮肥均含有NHeq\o\al(＋,4)B．雷電作用固氮中氮元素被氧化C．碳、氫、氧三種元素參與了自然界中氮循環(huán)D．合成氨工業(yè)的產(chǎn)品可用于侯氏制堿法制備純堿答案A解析氮肥是含氮元素的肥料，尿素[CO(NH2)2]和KNO3中不含NHeq\o\al(＋,4)，A項錯誤；雷電作用固氮發(fā)生反應：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，氮元素被氧化，B項正確；由硝酸鹽制造蛋白質、動物攝食蛋白質、由動物排泄物及遺體得到氨或銨鹽，這些過程中碳、氫、氧三種元素參與了自然界中氮循環(huán)，C項正確；侯氏制堿法的反應原理：NaCl＋H2O＋CO2＋NH3=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，氨氣作為原料氣，D項正確。2．關于氮的變化關系圖如圖：則下列說法不正確的是()A．路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C．上述所有反應都是氧化還原反應D．上述反應中只有③屬于氮的固定答案D解析工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的流程：氮氣和氫氣生成氨氣，氨氣與氧氣反應：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O(路線①)，一氧化氮與氧氣反應：2NO＋O2=2NO2(路線②)，二氧化氮被水吸收：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(路線③)，路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑，故A正確；在放電條件下，氮氣和氧氣發(fā)生化合反應：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO(路線Ⅰ)；NO不穩(wěn)定，易被氧氣氧化為二氧化氮：2NO＋O2=2NO2(路線Ⅱ)，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(路線Ⅲ)，故B正確；從氮的變化關系圖可知：N從N2(0價)→NO(＋2價)→NO2(＋4價)→HNO3(＋5價)，都是氧化還原反應，故C正確；上述反應中路線Ⅰ是空氣中的氮氣轉變?yōu)楹衔?，符合氮的固定的定義，屬于氮的固定，路線②、③是含氮化合物轉變?yōu)槠渌镔|，是氮的化合物之間的轉化，不是氮的固定，故D錯誤。3．某無色透明的混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種氣體?，F(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液后，品紅溶液褪色，向剩余氣體中通入空氣，很快變?yōu)榧t棕色。下列對于原混合氣體成分的判斷中正確的是()A．肯定有SO2、O2和NOB．肯定沒有Cl2、O2和NO2C．可能有Cl2和O2D．肯定只有NO答案B解析無色氣體，說明無Cl2、NO2；使品紅褪色，說明有SO2；通入空氣變紅棕色，說明有NO，無O2。4．(2020·福建三明高三期末)下圖是某元素的價類二維圖，其中X是一種強堿，A為正鹽，通常條件下Z是無色液體，D的相對分子質量比E小16，各物質轉化關系如圖所示。下列說法正確的是()A．A是可與草木灰混合使用的肥料B．C可用排空氣法收集C．F和B能發(fā)生復分解反應生成鹽D．B在一定條件下可直接與Y反應生成D答案D解析A為正鹽，X是一種強堿，二者反應生成氫化物B，則A為銨鹽、B為NH3，B連續(xù)與Y反應得到氧化物D與氧化物E，且E的相對分子質量比D大16，則Y為O2、C為N2、D為NO、E為NO2，通常條件下Z是無色液體，E與Z反應得到含氧酸F，則Z為H2O、F為HNO3，F(xiàn)與強堿X發(fā)生酸堿中和反應得到G為硝酸鹽。物質A為銨鹽，草木灰的主要成分是K2CO3，水溶液呈堿性，二者混合會發(fā)生反應放出氨氣，使肥效降低，A錯誤；C是N2，氮氣的密度與空氣接近，不宜采取排空氣法收集，B錯誤；B是NH3，F(xiàn)是HNO3，二者發(fā)生化合反應生成NH4NO3，C錯誤；B是NH3，Y為O2，NH3在催化劑存在并加熱的條件下，與O2反應生成NO和H2O，D正確。5．“封管試驗”具有簡易、方便、節(jié)約、綠色等優(yōu)點。觀察下列四個“封管試驗”(夾持裝置已略去)，判斷下列說法正確的是()A．加熱時，a上部聚集了固體NH4Cl，說明NH4Cl的熱穩(wěn)定性比較好B．加熱時，發(fā)現(xiàn)b中I2變?yōu)樽仙魵猓谏喜坑志奂癁樽虾谏墓腆wC．加熱時，c中溶液紅色變深，冷卻后又變淺D．水浴時，d內(nèi)氣體顏色變淺，e內(nèi)氣體顏色加深答案B解析A項，NH4Cl受熱易分解，遇冷又生成NH4Cl；B項，I2易升華；C項，加熱含NH3的酚酞溶液，NH3逸出，紅色變淺；D項，NO2存在：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)ΔH<0，加熱，上述平衡左移，d內(nèi)顏色加深。6．(2020·遼寧鐵嶺協(xié)作體聯(lián)考)已知Cu(NO3)2受熱分解的化學方程式為2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑，將少量的Cu(NO3)2固體放入試管中加熱，然后用帶火星的木條放入試管中，木條復燃，則下列說法正確的是()A．NO2能支持燃燒B．NO2不能支持燃燒C．木條復燃是因為硝酸銅分解產(chǎn)生了氧氣的緣故D．木條復燃是因為硝酸銅分解產(chǎn)生的CuO催化作用的結果答案A解析氧氣具有助燃性，純氧氣能使帶火星的木條復燃，但空氣中由于含有大量不能助燃的N2，而氧氣量較少，所以空氣不能使帶火星的木條復燃，反應2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑中，產(chǎn)物中NO2、O2的體積比與空氣中N2、O2體積比近似相同，即為4∶1，帶火星的木條放入Cu(NO3)2受熱分解得到的混合氣體的試管中，木條復燃，說明NO2能支持燃燒，A項正確。7．科學家從化肥廠生產(chǎn)的(NH4)2SO4中檢出化學式為N4H4(SO4)2的物質，該物質的晶體中含有SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)兩種離子，當N4Heq\o\al(4＋,4)遇到堿性溶液時，會生成N4分子。下列說法正確的是()A．14N、N4與N2互為同位素B．N4H4(SO4)2的電離方程式為N4H4(SO4)2N4Heq\o\al(4＋,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)C．N4H4(SO4)2不能與草木灰、K3PO4等化肥混合施用D．N4H4(SO4)2中只含共價鍵，不含離子鍵答案C解析同位素是指同種元素的不同原子的互稱，N4與N2為兩種單質，故A錯誤；N4H4(SO4)2的晶體中含有SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)，可知該物質為離子化合物，完全電離，電離方程式為N4H4(SO4)2=N4Heq\o\al(4＋,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)，故B錯誤；草木灰、K3PO4等化肥顯堿性，根據(jù)題給信息N4Heq\o\al(4＋,4)遇到堿性溶液時，會生成N4分子判斷會使肥效降低，不能混用，故C正確；根據(jù)晶體中含有SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)兩種離子可知該晶體中還含離子鍵，故D錯誤。8．亞硝酸鈉是一種工業(yè)鹽，在生產(chǎn)、生活中應用廣泛?，F(xiàn)用下圖所示裝置(夾持裝置已省略)及藥品探究亞硝酸鈉與硫酸的反應及氣體產(chǎn)物的成分。已知氣體的沸點為NO2：21℃，NO：－152℃。下列說法錯誤的是()A．用裝置b代替裝置a的好處是便于控制反應的發(fā)生與停止B．反應前應打開彈簧夾，先通入一段時間氮氣，除去裝置中的空氣C．裝置中冰水浴的作用是冷凝，使NO2液化D．裝置中熱水浴有利于促進NO2生成，便于檢驗是否有NO生成答案A解析b代替a利于液體流下，不能控制反應的發(fā)生與停止。9．將充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，若m<n，則充分反應后，量筒內(nèi)剩余的氣體體積為()A．3(m－n)mL B．(m＋n)mLC．(m－n)mL D.eq\f(n－m,3)mL答案D解析發(fā)生反應4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，故NO與NO2按1∶1混合的總反應為：NO＋NO2＋O2＋H2O=2HNO3，充有mmLNO和nmLNO2的量筒倒立于水槽中，然后通入mmLO2，由于m<n，故按總反應進行，NO2有剩余，剩余NO2的體積為nmL－mmL＝(n－m)mL，再發(fā)生3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故生成NO的體積為eq\f(1,3)(n－m)mL。10．向200mL2mol·L－1HNO3溶液中，逐漸加入鐵粉至過量(假設生成的氣體只有一種)，在此過程中，n(Fe2＋)隨n(Fe)的變化如圖所示。下列有關說法正確的是()A．該過程中產(chǎn)生標準狀況下的氫氣4.48LB．向c點處的反應液中加入稀鹽酸后無明顯現(xiàn)象C．圖中a＝1.5、b＝1.5D．當加入鐵粉nmol時(0.1<n<0.15)，溶液中n(Fe3＋)＝(0.3－2n)mol答案D解析硝酸與鐵反應生成硝酸鐵、NO和水，不生成氫氣，A錯誤；c點處溶液的溶質是硝酸亞鐵，若加入鹽酸，H＋、NOeq\o\al(－,3)和Fe2＋發(fā)生氧化還原反應生成Fe3＋，溶液變?yōu)樽攸S色，B錯誤；向硝酸中加入鐵粉發(fā)生的反應為Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，硝酸的物質的量為0.4mol，則消耗鐵的物質的量為0.1mol，b＝0.1，生成硝酸鐵0.1mol，隨后發(fā)生反應2Fe(NO3)3＋Fe=3Fe(NO3)2，生成硝酸亞鐵為0.15mol，則a＝0.15，C錯誤；根據(jù)上述分析，當加入鐵粉nmol時(0.1<n<0.15)，參加反應2Fe(NO3)3＋Fe=3Fe(NO3)2的鐵為(n－0.1)mol，消耗硝酸鐵為2(n－0.1)mol，則溶液中n(Fe3＋)＝0.1mol－2(n－0.1)mol＝(0.3－2n)mol，D正確。11．如圖表示鐵與不同濃度硝酸反應時，各種還原產(chǎn)物的相對含量與硝酸溶液濃度的關系，則下列說法不正確的是()A．一般來說，硝酸與鐵反應的還原產(chǎn)物不是單一的B．用一定量的鐵粉與大量的9.75mol·L－1HNO3溶液反應得到標準狀況下氣體2.24L，則參加反應的硝酸的物質的量為0.1molC．硝酸的濃度越大，其還原產(chǎn)物中價態(tài)越高的成分越多D．當硝酸濃度為9.75mol·L－1時還原產(chǎn)物是NO、NO2、N2O，且其物質的量之比為5∶3∶1答案B解析根據(jù)圖像可知硝酸的還原產(chǎn)物有多種，因此一般來說，硝酸與鐵反應的還原產(chǎn)物不是單一的，A正確；參加反應的硝酸包括被還原的，以及沒有被還原的(轉化為硝酸鐵)，因此參加反應的硝酸的物質的量大于0.1mol，B錯誤；根據(jù)圖像可知隨著硝酸濃度的升高，NO2的含量增大，這說明硝酸的濃度越大，其還原產(chǎn)物中價態(tài)越高的成分越多，C正確；根據(jù)圖像可知當硝酸濃度為9.75mol·L－1時還原產(chǎn)物是NO、NO2、N2O，且其物質的量之比為10∶6∶2＝5∶3∶1，D正確。12．某小組的同學欲探究NH3經(jīng)一系列反應得到HNO3和NH4NO3的過程。NH3的轉化過程如圖所示。甲、乙兩同學分別按下圖所示裝置進行實驗。用于A、B裝置中的可選藥品：濃氨水、30%H2O2溶液、蒸餾水、NaOH固體、MnO2。(1)裝置A的圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________________________________________________________________________________________________。裝置E有多種作用，下列關于裝置E的作用或其中所盛液體的說法中，不正確的是________(填字母)。a．使氨氣和氧氣充分混合b．控制通入氨氣和氧氣的體積比c．平衡裝置內(nèi)的壓強d．錐形瓶內(nèi)液體是飽和食鹽水(2)甲同學先點燃酒精燈，再打開K1、K2、K3、K4，反應一段時間后，成功模擬了反應過程，并將實驗中產(chǎn)生的氣體持續(xù)通入裝置H一段時間后，H中的溶液變成藍色，則其中銅片所參與反應的離子方程式為_________________________________________________________，若制得的氨氣僅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的順序完全轉化為硝酸，欲使裝置H中所得溶液為純凈的CuSO4溶液(忽略Cu2＋的水解)，理論上所需氨氣在標準狀況下的體積為________L(假設硝酸與銅反應產(chǎn)生的還原產(chǎn)物全部排出反應裝置)。(3)乙同學為模擬過程Ⅳ的反應，在甲同學操作的基礎上對該裝置進行了下列各項中的一項操作，使G處圓底燒瓶中產(chǎn)生大量白煙，你認為這項操作是__________(填字母)。a．關閉K3并熄滅酒精燈b．關閉K4并熄滅酒精燈c．關閉K3、K4并熄滅酒精燈(4)丙同學認為該系統(tǒng)實驗裝置存在一處明顯的設計缺陷，你認為該設計缺陷是______________________________________________________________________________。答案(1)2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑d(2)3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O2．24(3)a(4)缺少尾氣處理裝置解析(1)由題給條件和實驗裝置圖可知，裝置A是制備氧氣的裝置，裝置B是制備氨氣的裝置，裝置A的圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑；裝置E可以使氨氣和氧氣充分混合，觀察裝置E中氣泡的速率可以控制通入氨氣和氧氣的體積比，裝置E還可以平衡裝置內(nèi)的壓強。因為氨氣極易溶于水，所以錐形瓶中液體不能是飽和食鹽水，選d。(2)銅與稀硫酸不反應，溶液呈藍色，說明銅與硝酸發(fā)生了反應：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。n(H2SO4)＝0.15L×1mol·L－1＝0.15mol，n(H＋)＝0.15mol×2＝0.3mol，n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.15mol，根據(jù)上述反應和題目要求，可知SOeq\o\al(2－,4)～Cu2＋～eq\f(2,3)HNO3，故需要HNO3的物質的量為0.1mol，根據(jù)NH3～NO～NO2～HNO3，可知需要NH3的物質的量為0.1mol，在標準狀況下的體積為2.24L。(3)過程Ⅳ的反應是NH3與HNO3的反應，則應停止供O2，關閉K3，熄滅酒精燈，使氨氣進入G發(fā)生反應，選a。(4)整套裝置沒有尾氣處理裝置。13．(2020·煙臺模擬)某課題組同學查閱文獻知，3(NH4)2SO4(s)eq\o(=,\s\up7(△))4NH3↑＋3SO2↑＋N2↑＋6H2O。他們擬