5.2.4 含氮物质的相互转化硝酸与金属反应的相关计算 同步练习 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

含氮物质的相互转化　硝酸与金属反应的相关计算 (分值:100分) A级　合格过关练 选择题只有1个选项符合题意 (1~4,6~9题,每题4分,共32分) (一)含氮化合物的转化 1.在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是 (　　) NO(g)HNO3(aq) 稀HNO3(aq)NO2(g) NO(g)N2(g) NO2(g)NO(g) 2.氮元素是空气中含量最多的元素,在自然界中的分布十分广泛,在生物体内亦有极大作用。一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。下列说法正确的是 (　　) 图中属于“氮的固定”的是k和l 表示循环中发生非氧化还原反应的过程只有a 若反应h是在NO2与H2O的作用下实现,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 若反应i是在酸性条件下由 N与Fe2+的作用实现,则该反应的离子方程式为3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O 3.如图是某元素的价类二维图,其中A为正盐,X是一种强碱,通常条件下Z是无色液体,E的相对分子质量比D大16,各物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是 (　　) A作肥料时不适合与草木灰混合施用 可用向上排空气法收集B C一般用排水法收集 D→E的反应可用于检验D 4.结合氮及其化合物价类二维图及氧化还原反应的基本规律,下列分析或预测正确的是 (　　) N2O3、NO2、N2O5均能与水反应生成酸,三者均为酸性氧化物 HNO3、HNO2、NaNO3、NH3的水溶液均可以导电,四者均属于电解质 联氨(N2H4)可能被亚硝酸(HNO2)氧化生成氢叠氮酸(HN3) 硝酸具有较强的氧化性,可用稀硝酸溶解Au、Ag、Cu 5.(11分)研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价物质类别关系图如下。 回答下列问题: (1)(4分)写出实验室制备物质A的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。  在催化剂和加热的条件下,物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应,化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  (2)(2分)在加热条件下,物质C的浓溶液与碳单质反应,写出反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  (3)(2分)实验室中,检验溶液中含有N的操作方法是　　　　　　　　　　　　。 (4)(3分)物质B为红棕色气体,写出该物质与水反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　  　　　　(2分), 当反应消耗3.36 L(标准状况)物质B时,转移电子的物质的量为　　　　　　(1分) mol。  (二)硝酸与金属反应的计算 6.锌和某浓度的HNO3溶液反应时,若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2∶5,产物有硝酸锌、X和水,则X可能是 (　　) NO N2O N2O3 NO2 7.某100 mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度(忽略体积变化)为 (　　) 0.15 mol·L-1 0.225 mol·L-1 0.35 mol·L-1 0.45 mol·L-1 8.将12.8 g铜投入到60 mL一定浓度的硝酸中,恰好完全反应,产生标准状况下的NO和NO2混合气体共4.48 L。则下列叙述不正确的是 (　　) Cu失去了0.4 mol电子 原硝酸浓度10.0 mol/L NO和NO2物质的量之比为1∶1 体现酸性的硝酸为0.2 mol 9.将m g Fe、Cu合金投入足量稀硝酸中,固体完全溶解,共收集到2.24 L(标准状况)NO气体,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,下列判断正确的是 (　　) Fe、Cu和稀硝酸反应,稀硝酸只表现了氧化性 最终所得溶液中溶质只有一种 整个过程中有0.1 mol电子发生转移 理论上沉淀的质量为(m+5.1) g B级　素养培优练 (10~15题,每题4分,共24分) 10.固体硝酸盐加热分解产物较复杂,某兴趣小组对NH4NO3的热分解产物提出以下4种猜想。你认为猜想的科学性不正确的是 (　　) 甲:N2、HNO3、H2O 乙:N2O、NO2、H2O 丙:NH3、N2、H2O 丁:N2、NO2、H2O 甲和乙 乙和丁 乙和丙 丙和丁 11.NH3是一种重要的化工原料。生活中的合成纤维、塑料、染料的生产会应用到氨气。氨气还可以制备一系列无机物质(如图)。下列说法正确的是 (　　) NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥 NH4Cl和Na2CO3受热时都易分解 NH3具有还原性 上述转化关系中只有2个氧化还原反应 12.下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是 (　　) 若A为硫单质,则Y可能是H2O2 若A为氮气,则D是硝酸 若B为一氧化氮,则A一定是氮气 若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠 13.将质量为32 g的铜与150 mL的一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生标准状况下11.2 L的NO和NO2的混合气体,将生成的混合气体与一定体积的氧气一起通入足量NaOH溶液中,气体恰好被吸收生成NaNO3。下列说法不正确的是 (　　) 标准状况下,通入的O2体积为5.6 L 向反应后的溶液加NaOH,使铜沉淀完全,需要NaOH的物质的量至少为1.0 mol 标准状况下,混合气体构成是5.6 L的NO和5.6 L的NO2 硝酸的物质的量浓度为10.0 mol·L-1 14.100 mL某混合酸中,c(HNO3)为0.3 mol/L,c(H2SO4)为0.25 mol/L。向其中加入3.2 g铜粉,待充分反应后,忽略溶液体积变化,下列说法正确的是 (　　) 反应后溶液中c(Cu2+)为0.45 mol/L 标准状况下,生成NO的体积为224 mL 反应中转移0.09 mol电子 反应后铜有剩余,加足量稀硫酸,铜减少,但仍然有剩余 15.足量铜与一定量的浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和二氧化氮、一氧化氮的混合气体4.48 L (标准状况),这些气体与一定体积的氧气(标准状况下)混合通入水中,所有的气体完全被水吸收生成硝酸。若向硝酸铜溶液中加入5 mol·的氢氧化钠溶液,铜离子恰好完全沉淀,消耗氢氧化钠溶液60 mL,下列说法错误的是 (　　) 参加反应的硝酸是0.5 mol 消耗氧气1.68 L 此反应过程中转移0.3 mol电子 混合气体中含3.36 L(标准状况下)二氧化氮 16.(8分)如图是无机物A~F在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未标出)。已知:A为气体,A~F都含有相同的元素。 试回答下列问题。 (1)(2分)写出下列物质的化学式:C　　　　　　　、F　　　　　　。  (2)(1分)在①②③④中属于氮的固定的是　　　　　　 (填序号)。 (3)(4分)D易溶于水。常温常压下(Vm=28 L·mol-1),将体积为V mL的试管充满D后倒扣在水中。 ①最终试管中所得E的物质的量浓度为(不考虑E的扩散)　　　　　　 mol·L-1。  ②为了消除D的污染,可将它与B在催化剂作用下反应,生成水和一种无污染物质,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  ③若C、D按物质的量之比1∶1被Na2CO3溶液吸收,只生成一种盐,则该反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  为提高吸收速率与效率,最好选用　　　　　　　装置(填序号)。  (4)(1分)工业上可用①②③由B制取E,为了提高原料的利用率并尽量减轻对环境的污染,C必须循环使用。若消耗1 mol的B制取E,在该过程中至少消耗的O2的物质的量为　　　　　　　　　　　　。 17.(6分)将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2 L。请回答下列问题: (1)(2分)产生一氧化氮的体积为　　　　　　L(标准状况下)。  (2)(2分)待反应结束后,向溶液中加入V mL a mol·L-1氢氧化钠溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀,则原硝酸的浓度为　　　　 mol·L-1(不必化简)。  (3)(2分)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠,至少需要氧气　　　　　　　　　　　 mol。 18.(11分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。 (1)(2分)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是　　　　　　,D装置中盛放无水氯化钙的仪器名称是　　　　　　。  (2)(2分)试剂甲是　　　　　　,D中无水氯化钙的作用是　　　　　　。  (3)(2分)E装置中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)(4分)在一定温度和催化剂条件下,若NO2能够被NH3还原,发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　, 还可以在空气中使用具有碱性的Na2CO3溶液来吸收NO2,相关反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　。  (5)(1分)此实验装置存在一个明显的缺陷是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  19.(8分)叠氮化钠(NaN3)是一种重要的化工产品,可用于合成抗生素头孢菌素药物和用作汽车安全气囊的气源。实验室可通过以下流程制备叠氮化钠并测定其纯度。请回答以下问题: Ⅰ.制备氨基钠(反应原理为2Na+2NH32NaNH2+H2)实验装置如图甲。 已知:氨基钠极易水解且易被空气中的氧气氧化。 (1)(2分)仪器a的名称为　　　　　　　　　　　　。  实验开始时,应先打开分液漏斗使浓氨水滴入,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)(1分)B装置中的药品可选用　　　　　　　 (填字母)。 A.P2O5 B.碱石灰 C.无水硫酸铜 D.无水氯化钙 Ⅱ.制备NaN3。 (3)(2分)将 Ⅰ 中制备的NaNH2与N2O在210~220 ℃的条件下反应生成NaN3、NaOH和氨气,化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 Ⅲ.测定NaN3的纯度。 精确称量0.150 0 g NaN3样品,设计如图乙所示装置,连接好装置后使锥形瓶倾斜,使小试管中的NaN3样品与M溶液接触,测量产生的气体体积从而测定其纯度(不考虑溶剂的挥发)。 已知:2NaN3~3N2(其他产物略),反应中放出大量的热。 (4)(1分)对量气管读数时,反应前后都需要进行的操作是　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　。  (5)(2分)常温下测得产生气体的体积为54.00 mL(N2的密度为1.400 g·),计算NaN3样品的纯度为　　　　　　(结果保留三位有效数字)。  含氮物质的相互转化　 硝酸与金属反应的相关计算 1.C　[A项,NO不溶于水,也不与水反应,A不能实现转化;B项,稀HNO3与Cu反应得到硝酸铜、水和NO,得不到NO2,B不能实现转化;C项,NO有氧化性,CO有还原性,在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2,C能实现转化;D项,NO2→NO,N元素的化合价降低,发生的是还原反应,O3有强氧化性,不能作还原剂将NO2还原,D不能实现转化。] 2.D　[A项,“氮的固定”是指氮由游离态转化为化合态,图中属于“氮的固定”的是k和c;B项,表示循环中发生非氧化还原反应的过程有a和l;C项,若反应h是在NO2与H2O的作用下实现,反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2;D项,若反应i是在酸性条件下由 N与Fe2+的作用实现,则产物为NO、Fe3+和水,离子方程式为3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O。] 3.B　[由A和强碱(X)反应生成相应的氢化物可知,A为铵盐,强碱与铵盐在加热条件下反应生成氨气,所以B为NH3;氨气和氧气反应生成氮气和水,C为N2;氮气可被氧气氧化为NO,所以D为NO;NO可被氧气氧化为NO2,E为NO2;二氧化氮和水反应生成硝酸,F为HNO3;G为硝酸盐;Y为O2,Z为H2O。A项,铵态氮肥和草木灰不能混合施用;B项,B为NH3,NH3的密度小于空气,不能采用向上排空气法收集;C项,C为N2,N2的密度与空气太接近,用排空气法收集不能得到纯净的气体,而N2不溶于水,所以一般用排水法收集;D项,NO与O2反应生成NO2,气体颜色由无色变为红棕色,可用于检验NO。] 4.C　[A项,N2O3、N2O5属于酸性氧化物,与水反应只生成酸,二氧化氮和水反应生成硝酸和NO,所以二氧化氮不是酸性氧化物;B项,HNO3、HNO2、NaNO3均是电解质,NH3的水溶液可以导电,但是NH3在水中不能电离,不是电解质;C项,依据价态归中原理,N2H4(氮为-2价)和HNO2(氮是+3价)反应可能生成HN3(氮是-价);D项,Au的金属活动性很弱,与硝酸不反应,Ag、Cu能与稀硝酸反应。] 5.(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑　4NH3+5O24NO+6H2O (2)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O (3)取少量溶液于试管中,加入氢氧化钠浓溶液,微热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体证明含有铵根离子 (4)3NO2+H2O2H++2N+NO　0.1 解析　由氮元素化合价物质类别关系图可知,A为NH3,B为NO2或N2O4,C为HNO3。(1)A为NH3,实验室用氯化铵和氢氧化钙共热制取氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑;氨气催化氧化生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(2)C为HNO3,碳与浓硝酸加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。(3)含铵根离子的溶液能与碱液加热条件下反应生成氨气,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,因此检验溶液中含有N的操作方法是取少量溶液于试管中,加入氢氧化钠浓溶液,微热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体证明含有铵根离子。(4)物质B为红棕色气体,B为NO2,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,反应的离子方程式为3NO2+H2O2H++2N+NO,3.36 L(标准状况)NO2的物质的量为=0.15 mol,由方程式可知,3 mol NO2参与反应转移2 mol电子,则0.15 mol NO2参与反应转移0.1 mol电子。 6.B　[锌和某浓度的硝酸溶液发生氧化还原反应,参加反应的锌和硝酸的物质的量之比为2∶5,假设锌为4 mol,生成4 mol硝酸锌,表现酸性的硝酸的物质的量为8 mol,反应后Zn被氧化为+2价,设硝酸还原产物中氮元素为x价,则根据得失电子守恒可知4 mol×(2-0)=(10-8) mol×(5-x),解得x=+1,即还原产物为N2O,B正确。] 7.B　[解答本题要从离子反应的角度来考虑,H2SO4提供的H+可以和N构成强氧化性环境,继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H+总的物质的量为0.06 mol,N的物质的量为0.04 mol,Cu的物质的量为0.03 mol。Cu与稀硝酸发生反应: H+量不足,应根据H+的物质的量来计算。 n(Cu2+)=0.06 mol×=0.022 5 mol,c(Cu2+)==0.225 mol·L-1。] 8.D　[12.8 g Cu的物质的量为0.2 mol,与硝酸恰好反应,生成标况下NO和NO2共4.48 L,即0.2 mol,根据电子转移守恒,Cu失去电子=N得到的电子,0.2 mol Cu被氧化失去0.4 mol电子,设NO的物质的量为x mol,NO2的物质的量为y mol,故有3x+y=0.4和x+y=0.2,解得x=0.1,y=0.1。A项,根据上述分析可知,Cu失去了0.4 mol电子;B项,根据原子守恒,消耗的硝酸的总物质的量=起氧化剂作用的硝酸的物质的量(还原产物的总物质的量)+起酸性作用的硝酸的物质的量(生成盐中的硝酸根的物质的量),故有n(HNO3)=n(NO)+n(NO2)+2n[Cu(NO3)2]=(0.1+0.1+2×0.2) mol=0.6 mol,V=60 mL,则原硝酸浓度10.0 mol/L;C项,由以上分析可知NO和NO2物质的量之比为1∶1;D项,体现酸性的硝酸的物质的量=生成盐中的硝酸根的物质的量=2n[Cu(NO3)2]=2n(Cu)=0.4 mol。] 9.D　[A项,Fe、Cu和稀HNO3反应,稀硝酸既表现了氧化性又表现了酸性;B项,所得溶液中溶质有NaNO3和过量的NaOH两种;C项,NO的物质的量为0.1 mol,合金与稀硝酸反应中转移0.3 mol电子;D项,最后得到的沉淀是Fe(OH)3和Cu(OH)2,沉淀的质量等于合金的质量和增加的OH-的质量之和,而增加的OH-的物质的量也等于整个过程中转移电子的物质的量,即增加的OH-的物质的量也是0.3 mol,所以理论上沉淀的质量为m g+0.3 mol×17 g/mol=(m+5.1) g。] 10.C　[硝酸铵热分解生成产物的判断,是依据氧化还原反应中电子守恒分析,结合元素化合价升高和降低数值相同分析,随着分解温度不同有很多种分解方式,在110 ℃时:NH4NO3NH3↑+HNO3;在185~200 ℃时:NH4NO3N2O↑+2H2O;在230 ℃以上时:2NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O;在400 ℃以上时发生爆炸:4NH4NO33N2↑+2NO2↑+8H2O。甲:氮元素化合价变化可知符合氧化还原反应中得失电子守恒,正确;乙:若生成N2O,需要-3价氮元素和+5价氮元素归中反应得到,生成N2O、NO2、H2O,不遵循氧化还原反应中得失电子守恒,错误;丙:生成NH3、N2、H2O的化合价变化不符合氧化还原反应中得失电子守恒,错误;丁:若生成N2、NO2、H2O,变化过程中氮也是化合价变化符合得失电子守恒,正确。] 11.C　[A项,NH4Cl是常用化肥,而NaHCO3为小苏打,不能用作化肥;B项,Na2CO3受热不易分解;C项,NH3能发生催化氧化反应,故氨气具有还原性;D项,上述转化关系中有3个氧化还原反应:NH3→NO→NO2→HNO3。] 12.C　[若A为硫单质,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸,二氧化硫具有还原性,H2O2具有氧化性,二者可发生氧化还原反应生成硫酸,A正确;若A为氮气,则B为一氧化氮,C为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D是硝酸,B正确;若B为一氧化氮,氨气发生催化氧化可生成一氧化氮,则A可能为氨气,C错误;若B为氧化钠,则C为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故D一定是氢氧化钠,D正确。] 13.D　[32 g的铜的物质的量为0.5 mol;11.2 L的NO和NO2的物质的量为0.5 mol,设混合气体中NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y,则x+y=0.5 mol,反应过程中铜全部被氧化成Cu2+,根据得失电子守恒有3x+y=(0.5×2) mol,和前式联立可得x=0.25 mol,y=0.25 mol;设氧气的物质的量为z,NO和NO2全部转化为NaNO3,则根据得失电子守恒有0.5×2=4z,解得z=0.25 mol;根据元素守恒可知生成的n(NaNO3)=0.5 mol。A项,根据分析可知通入的O2为0.25 mol,标况下体积为0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L;B项,当硝酸无剩余时消耗的NaOH最少,此时NaOH只与Cu2+反应生成Cu(OH)2沉淀,根据元素守恒可知此时n(NaOH)=2n(Cu2+)=0.5 mol×2=1 mol;C项,根据分析可知,混合气体中有0.25 mol NO和0.25 mol NO2,即标准状况下的5.6 L的NO和5.6 L的NO2;D项,由于不知道和铜反应后硝酸是否有剩余,所以无法计算硝酸的浓度。] 14.D　[3.2 g铜粉的物质的量为n(Cu)==0.05 mol,混合溶液中n(H+)=100 mL×10-3 L/mL×0.3 mol/L+100 mL×10-3 L/mL×0.25 mol/L×2=0.08 mol,n(N)=0.03 mol,根据3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O,H+不足,Cu和N过量,按照H+进行计算,据此分析。A项,根据上述分析,H+不足,Cu和N过量,按照H+进行计算,充分反应后,溶液中n(Cu2+)=0.03 mol,即c(Cu2+)==0.3 mol/L;B项,根据上述分析,标准状况下,产生NO的体积为×2×22.4 L/mol=0.448 L,即产生标准状况下NO的体积为448 mL;C项,根据B选项分析,生成NO的物质的量为0.02 mol,即转移电子物质的量为0.02 mol×(5-2)=0.06 mol;D项,根据上述分析,反应后剩余铜粉的物质的量为0.02 mol,剩余n(N)=0.01 mol,加入足量稀硫酸时,0.01 mol N=0.015<0.02 mol,因此加入足量稀硫酸时,铜减少,但仍然有剩余。] 15.B　[反应后最终得到NaNO3溶液,反应后溶液中n(N)=n(NaOH)=5 mol·L-1×0.06 L=0.3 mol,n(NO2)+n(NO)==0.2 mol,由N原子守恒:n(HNO3)=n(NO2)+n(NO)+n反应后溶液(N)=0.2 mol+0.3 mol=0.5 mol,A正确;混合气体与氧气、水反应又得到硝酸,根据电子转移守恒,Cu原子失去的电子数等于氧气得到的电子数,所得硝酸铜溶液中加入NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀生成Cu(OH)2,获得NaNO3溶液,由电荷守恒可知,OH-的物质的量等于氧气得到电子的物质的量即反应过程中转移0.3 mol电子,故消耗氧气的物质的量为=0.075 mol,则标准状况下V(O2)=0.075 mol×22.4 L·mol-1=1.68 L,但未给出气体所处状况,B错误,C正确;设NO2、NO物质的量分别为x mol、y mol,则x+y=0.2,由转移电子守恒有x+3y=0.3,解得x=0.15,y=0.05,则标准状况下v(NO2)=0.15 mol×22.4 L·mo=3.36 L,D正确。] 16.(1) NO　NH4NO3 (2)④　(3)①　②8NH3+6NO27N2+12H2O ③NO+NO2+C+CO2　B (4)2 解析　根据题中信息及转化关系,推测A为氮气、B为氨气、C为一氧化氮,一氧化氮和氧气生成二氧化氮,二氧化氮和水生成硝酸,硝酸和氨气生成硝酸铵,故D为二氧化氮、E为硝酸、F为硝酸铵。(1)C、F分别为NO、NH4NO3;(2)游离态氮转化为氮的化合物为氮的固定,①②③④中属于氮的固定的是④;(3)①二氧化氮易溶于水和水反应生成硝酸:3NO2+H2O2HNO3+NO,常温常压下(Vm=28 L·mol-1),将体积为V mL的试管充满二氧化氮后倒扣在水中,最终试管中会剩余三分之一的NO,液体进入试管的三分之二,所得硝酸的物质的量浓度为(不考虑氨气的扩散) mol·L-1;②氨气和二氧化氮在催化剂作用下反应,生成水和一种无污染物质,根据质量守恒可知,该物质为氮气,该反应的化学方程式是8NH3+6NO27N2+12H2O;③NO、NO2中氮的化合价分别为+2、+4,若NO、NO2按物质的量之比1∶1被Na2CO3溶液吸收,只生成一种盐,则结合化合价变化可知,生成盐为NaNO2,碳酸根离子转化为二氧化碳气体,反应为NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2,离子反应为:NO+NO2+C+CO2。为提高吸收速率与效率,最好选用B,装置中球泡可以增加接触面积加快吸收速率;(4)工业上可用①②③由氨气制取硝酸,反应中NO必须循环使用,则可以认为氮元素完全转化为了硝酸,氮化合价由-3最终变为+5,结合电子守恒可知NH3~8e-~2O2,若消耗1 mol的氨气制取硝酸,在该过程中至少消耗的O2的物质的量为2 mol。 17.(1)5.824　(2)　(3)0.255 解析　(1)该过程发生两个反应:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。设生成的NO和NO2的物质的量分别为x、y,则x+y=0.5 mol,1.5x+0.5y=0.51 mol,解得x=0.26 mol,y=0.24 mol,故标准状况下V(NO)=0.26 mol×22.4 L·moL-1=5.824 L。(2)在反应过程中,HNO3一部分表现酸性,另一部分表现氧化性。由溶液中的Cu2+恰好全部转化为沉淀,则表现酸性的HNO3的物质的量为n(HNO3)=n(NaOH),表现氧化性的HNO3的物质的量为n(HNO3)=n(NO)+n(NO2),故原硝酸中HNO3的物质的量n(HNO3)=n(NaOH)+n(NO)+n(NO2)=(aV×10-3+0.5) mol,则c(HNO3)= mol·L-1。(3)通入氧气的目的是将0.26 mol NO和0.24 mol NO2全部转化为HNO3。根据得失电子守恒:4n(O2)=3n(NO)+n(NO2)=3×0.26 mol+0.24 mol=1.02 mol,则n(O2)=0.255 mol。 18.(1)分液漏斗　球形干燥管 (2)碱石灰　干燥NO2气体 (3)Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O (4)8NH3+6NO27N2+12H2O 4NO2+2Na2CO3+O24NaNO3+2CO2 (5)缺少尾气处理装置 解析　装置A中,浓氨水和生石灰反应生成氨气;装置B用于干燥氨气,氨气是碱性气体,故试剂甲应是碱石灰;装置E中浓硝酸和铜片反应生成二氧化氮;装置D中装有无水氯化钙,是为了干燥二氧化氮;装置C中,氨气和二氧化氮在一定温度和催化剂条件下反应生成氮气和水。(3)装置E中浓硝酸和铜片反应生成二氧化氮、硝酸铜和水,离子方程式为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O。(4)氨气和二氧化氮在一定温度和催化剂条件下反应生成氮气和水,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O;NO2和Na2CO3溶液在空气中反应生成NaNO3和CO2,反应的化学方程式为4NO2+2Na2CO3+O24NaNO3+2CO2。(5)NO2是有毒气体,NH3污染环境,故在此实验装置中还缺少尾气处理装置。 19.(1)圆底烧瓶　将装置内的空气排尽,防止Na、氨基钠变质　(2)B　(3)2NaNH2+N2ONaN3+NaOH+NH3　(4)调节量气管使两侧的液面相平 (5)78.0% 解析　(2)氨气是碱性气体,不能使用酸性干燥剂,且氨气可以与无水氯化钙反应,故B装置中的药品可选用碱石灰。(4)对量气管读数时,需要调节量气管使两侧的液面相平,确保气体压强与外界大气压相等。(5)根据题意可知,生成N2的质量为1.400 g·×0.054 L=0.075 6 g,根据关系式:2NaN3~3N2,NaN3的质量为 g=0.117 g,则NaN3样品的纯度为×100%=78.0%。 学科网（北京）股份有限公司 $$