Question

3．X、Y、Z、W为电子数相同的分子或离子．X有5个原子核．通常状况下，W为无色液体．它们之间转化关系如图1所示，请回答：

（1）实验室采用固件加热制取Z的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂．
（2）某化学小组同学模拟工业生产制取HNO₃，设计图2所示装置，其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球．
①A中发生反应的化学方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
②B中浓H₂SO₄的作用是吸收水与未反应的氨气．
（3）写出D装置中反应的化学方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（4）向含有ag HNO₃的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应，铁粉全部溶解．已知3≤$\frac{a}{b}$≤4.5，则被还原的HNO₃的质量为$\frac{a}{4}$g．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W为电子数相同的分子或离子，X有5个原子核，通常状况下，W为无色液体，发生反应X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W，应是NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，推断X为NH₄⁺、Y为OH^-、Z为NH₃、W为H₂O．
（1）实验室用氢氧化钙与氯化铵再加热条件下制备氨气，反应生成氯化钙、氨气与水；
（2）①A中发生氨的催化氧化，氨气与氧气反应生成NO与水；
②吸收水与未反应的氨气；
（3）D中为二氧化氮与水反应生成硝酸与NO；
（4）ag HNO₃的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应，铁粉全部溶解，硝酸与Fe的物质的量比为$\frac{\frac{a}{63}}{\frac{b}{56}}$=$\frac{a}{b}$×$\frac{8}{9}$，已知3≤$\frac{a}{b}$≤4.5，则硝酸与铁的物质的量比为x，8：3≤x≤4：1，则产生中亚铁离子、铁离子均存在，发生4HNO₃+Fe=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、8HNO₃+3Fe=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，结合反应计算．

解答 解：X、Y、Z、W为电子数相同的分子或离子，X有5个原子核，通常状况下，W为无色液体，发生反应X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W，应是NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，推断X为NH₄⁺、Y为OH^-、Z为NH₃、W为H₂O．
（1）实验室用氢氧化钙与氯化铵再加热条件下制备氨气，反应生成氯化钙、氨气与水，反应方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂；
（2）①A中发生氨的催化氧化，氨气与氧气反应生成NO与水，反应方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
②浓硫酸作用是吸收水与未反应的氨气，
故答案为：吸收水与未反应的氨气；
（3）D中为二氧化氮与水反应生成硝酸与NO，反应方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（4）ag HNO₃的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应，铁粉全部溶解，硝酸与Fe的物质的量比为$\frac{\frac{a}{63}}{\frac{b}{56}}$=$\frac{a}{b}$×$\frac{8}{9}$，已知3≤$\frac{a}{b}$≤4.5，则硝酸与铁的物质的量比为x，8：3≤x≤4：1，则产生中亚铁离子、铁离子均存在，设分别为mmol、nmol，则
4HNO₃+Fe=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O
4m    m            m
8HNO₃+3Fe=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
$\frac{8}{3}$n    n              $\frac{2}{3}$n
则$\left\{\begin{array}{l}{m+n=\frac{b}{56}}\\{4m+\frac{8}{3}n=\frac{a}{63}}\end{array}\right.$，解得n=$\frac{3b}{56}$-$\frac{a}{84}$，m=$\frac{a}{84}$-$\frac{2b}{56}$，
由N原子守恒可知，被还原的硝酸为（m+$\frac{2}{3}$n）mol×63g/mol=$\frac{a}{4}$g，
故答案为：$\frac{a}{4}$．

点评 本题考查无机物推断、硝酸的制备、化学计算等，题目比较综合，推断物质是解题关键，注意识记常见10电子、18电子微粒，难度较大．