Question

10．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系：

回答下列问题：
（1）写出N₂的一种用途做保护气、保存粮食．
（2）HNO₃与上图中的物质C常用于检验Cl^-的存在，则C的化学式为AgNO₃．
（3）实验室制取物质B的化学方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（4）NO₂与水反应生成物质A的化学方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（5）硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化，从总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO₂，稀硝酸的还原产物主要为NO． 实验室中，常用Cu与浓HNO₃反应制取NO₂，用Cu与稀HNO₃反应制取NO．
（ⅰ） 请写出实验室中用Cu与浓HNO₃反应制取NO₂的化学方程式：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，该反应中发生氧化反应的物质是Cu，1mol氧化剂得到（填“得到”或“失去”）1 mol电子．
（ⅱ） 48.0g Cu与适量的浓HNO₃反应，铜全部溶解后，共收集到标准状况下22.4L的气体（NO₂和NO的混合气体），反应中消耗HNO₃的物质的量是C
A．1.5mol        B．2.0mol        C．2.5mol        D．3.0mol
（ⅲ） 实际上硝酸不仅可被还原为NO₂或NO，浓度更稀时硝酸还可以被还原为N₂O、N₂、NH₄NO₃等．请将3种物质：FeSO₄、Fe（NO₃）₃和Fe₂（SO₄）₃分别填入下面对应的横线上，组成一个未配平的化学方程式．HNO₃+FeSO₄→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O
并配平其对应的离子方程式：□Fe²⁺+□NO₃^-+□H⁺=□Fe³⁺+□N₂O↑+□H₂O
（ⅳ） 硝酸的还原产物NO、NO₂、N₂O等对环境均有副作用，为了可持续发展，当今社会提出的一个新概念--“绿色化学”，它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应，则下列由单质铜制取硝酸铜的方法可行且符合“绿色化学”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元素化合价及对应物质种类，可知B为氨气、A为NO、C为硝酸盐．
（1）氮气不活泼且性质较稳定，可以做保护气；
（2）C为硝酸盐，HNO₃与物质C常用于检验Cl^-的存在，则C为硝酸银；
（3）B为氨气，实验室用氯化铵与氢氧化钙制备氨气，反应生成氯化钙、氨气与水；
（4）A为NO，二氧化氮与水反应生成硝酸与NO；
（5）（ⅰ） Cu与浓HNO₃反应书写硝酸铜、NO₂与水；所含元素化合价升高的物质发生氧化反应，氧化剂得到电子，硝酸是氧化剂，结合N元素化合价变化计算转移电子；
（ⅱ） Cu与硝酸反应生成Cu（NO₃）₂、NO₂、NO，根据Cu元素守恒计算n[Cu（NO₃）₂]，根据N元素守恒计算反应中消耗HNO₃的物质的量；
（ⅲ） 所给的物质中，HNO₃中氮元素化合价位于最高价，具有氧化性，对应还原产物为N₂O，能将还原性的FeSO₄氧化为Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃；根据电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式；
（ⅳ） A．铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮；
B．N元素被完全利用，没有污染物生成，该途径符合绿色化学原理；
C．氧化铜与水不反应；
D．铜与稀硫酸不反应，不能制得硫酸铜；铜与浓硫酸反应会产生二氧化硫气体．

解答 解：由N元素化合价及对应物质种类，可知B为氨气、A为NO、C为硝酸盐．
（1）氮气不活泼且性质较稳定，所以可作保护气，能保存粮食，可以制备氨气等，故答案为：做保护气、保存粮食等；
（2）C为硝酸盐，用AgNO₃、HNO₃检验Cl^-的存在，则C为硝酸银，故答案为：AgNO₃；
（3）B为氨气，实验室用氯化铵与氢氧化钙制备氨气，反应生成氯化钙、氨气与水，反应方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（4）A为NO，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；
（5）（ⅰ） Cu与浓HNO₃反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，化学方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，该反应中铜元素的化合价升高，发生氧化反应，硝酸中氮元素的化合价由+5价降为+4，作氧化剂，1 mol氧化剂得到1mol电子，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；Cu；得到；1；
（ⅱ）n（NO₂）+n（NO）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，即被还原的硝酸的物质的量为1mol，48.0 g Cu的物质的量为$\frac{48g}{64g/mol}$=0.75mol，则生成n（Cu（NO₃）₂）=0.75mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.75mol×2=1.5mol，则参加反应的硝酸的物质的量为：1mol+1.5mol=2.5mol，故选：C；
（ⅲ） 所给的物质中，HNO₃中氮元素化合价位于最高价，具有氧化性，对应还原产物为N₂O，能将还原性的FeSO₄氧化为Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃，故发生的反应为：HNO₃+FeSO₄→Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃+N₂O↑+H₂O，配平后的离子方程式：8Fe²⁺+2NO₃^-+10H⁺=8Fe³⁺+N₂O↑+5H₂O；
故答案为：FeSO₄、Fe（NO₃）₃+Fe₂（SO₄）₃；8、2、10、8、1、5；
（ⅳ） A．铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮等大气污染物，故A错误；
B．N元素被完全利用，没有污染物生成，该途径符合绿色化学原理，故B正确；
C．该流程中氧化铜与水不反应，不能制得硝酸铜，故C错误；
D．该途径中铜与稀硫酸不反应，不能制得硫酸铜；铜与浓硫酸反应会产生二氧化硫气体，污染大气，故D错误，
故选：B．

点评 本题比较综合，属于拼合型题目，涉及氮元素单质化合物的性质、氨气制备、氧化还原反应配平、化学计算、绿色化学等，需要学生具备扎实的基础，侧重考查学生对知识的迁移应用，难度中等．