Question

12．近年来，许多专家对石灰氮重新进行了深入研究，这也使得石灰氮这一古老的肥料又焕发了新的活力．石灰氮是由Ca、N、C等三种元素组成的盐，其含钙、氮的质量分数分别为50%、35%．石灰氮完全水解后的产物是固体A和气体B，其中B是制取氮肥的主要原料．固体A在高温下分解生成D和气体C．B的催化氧化产物为E和F，F继续氧化后的产物G遇到E生成一种工业强酸．将G和F的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亚硝酸的水溶液，该反应可表示如下：G+F+H₂O=2HNO₂（已配平）．请回答下列问题：
（1）石灰氮的化学式为CaCN₂．
（2）写出足量B和C与饱和氯化钠溶液反应的化学方程式：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
（3）亚硝酸（HNO₂）是一种与醋酸酸性相当的弱酸，很不稳定，通常在室温下立即分解．在酸性条件下，当NaNO₂与KI按物质的量1：1恰好完全反应，且I^-被氧化为I₂时，含氮产物为NO（填化学式）．要得到稳定HNO₂溶液，可以往冷冻的浓NaNO₂溶液中加入或通入某种物质，下列物质不适合使用是bde（填序号）．
a．磷酸     b．二氧化碳    c．稀硫酸    d．二氧化硫     e．次氯酸
（4）工业废水中的NO₂^-可用铝粉除去．已知此反应体系中包含Al、NaAlO₂、NaNO₂、NaOH、NH₃、H₂O六种物质．写出上述反应的离子方程式：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑．若改用电解法将废水中NO₂^-转换为N₂除去，N₂将在阴极（填电极名称）生成．
（5）某研究小组学生提出检验火柴头上KClO₃实验方案如下：

有关的离子反应方程式为ClO₃^-+3NO₂^-+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^-．
（6）在（5）方案基础上，要确定火柴头中含KClO₃，还需进行的实验操作为进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明火柴头中含有KClO₃．

Answer 1

分析 钙、碳的质量分数分别为50%、l5%，则氮的质量分数为35%，可知n（Ca）：n（C）：n（N）=$\frac{50%}{40}$：$\frac{15%}{12}$：$\frac{35%}{14}$=1：1：2，则分子式为CaCN₂，
石灰氮完全水解的产物是A和B，其中B是制取氮肥的主要原料，因N为-3价，则水解生成碳酸钙和氨气，即A为CaCO₃，B为NH₃；
A在高温下分解生成C和D，通常状况下，C为气体，应为CO₂，D为CaO；
B的催化氧化产物为E和F，应分别为NO和H₂O；
F继续氧化后的产物G遇到E生成一种工业强酸，判断F为NO，G为NO₂，E为H₂O；
将G为NO₂和F为NO的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亚硝酸的水溶液，该反应可表示如下G+F+H₂O=2HNO₂（已配平），化学方程式为NO₂+NO+H₂O=2HNO₂；依据推断分析回答，
（1）石灰氮的化学式CaCN₂；
（2）足量B和C与饱和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠和氯化铵；
（3）在酸性条件下，当NaNO₂与KI按物质的量1：1恰好完全反应，且I^-被氧化为I₂时，结合电子守恒分析氮元素被还原产物；在酸性条件下会发生化学反应，如果通入二氧化硫，会被亚硝酸氧化为硫酸，即二氧化硫具有还原性，亚硝酸具有氧化性导致，次氯酸具有强氧化性能氧化亚硝酸钠；
（4）亚硝酸钠具有氧化性，金属铝只有还原性，发生的反应是亚硝酸钠和金属铝之间的反应，即Al+NaNO₂+NaOH=NH₃•H₂O+NaAlO₂，铝元素化合价从0价升高到+3价，若改用电解法将废水中NO₂^-转换为N₂除去需要发生还原反应得到电子，电解池中阴极反应还原反应；
（5）亚硝酸根离子具有还原性，能还原氯酸根离子生成氯离子，氯离子和酸性硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；
（6）要确定火柴头中含KClO₃，还需进行的实验操作是检验钾离子的存在，可以利用焰色反应设计实验验证；

解答 解：钙、碳的质量分数分别为50%、l5%，则氮的质量分数为35%，可知n（Ca）：n（C）：n（N）=$\frac{50%}{40}$：$\frac{15%}{12}$：$\frac{35%}{14}$=1：1：2，则分子式为CaCN₂，
石灰氮完全水解的产物是A和B，其中B是制取氮肥的主要原料，因N为-3价，则水解生成碳酸钙和氨气，即A为CaCO₃，B为NH₃；
A在高温下分解生成C和D，通常状况下，C为气体，应为CO₂，D为CaO；
B的催化氧化产物为E和F，应分别为NO和H₂O；
F继续氧化后的产物G遇到E生成一种工业强酸，判断F为NO，G为NO₂，E为H₂O；
将G为NO₂和F为NO的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亚硝酸的水溶液，该反应可表示如下G+F+H₂O=2HNO₂（已配平），化学方程式为NO₂+NO+H₂O=2HNO₂；
（1）钙、碳的质量分数分别为50%、l5%，则氮的质量分数为35%，可知n（Ca）：n（C）：n（N）=$\frac{50%}{40}$：$\frac{15%}{12}$：$\frac{35%}{14}$=1：1：2，则分子式为CaCN₂，
故答案为：CaCN₂ ；
（2）足量B为NH₃，C为CO₂，与饱和氯化钠溶液的反应是化工生产中生产某种重要化工产品的重要反应，是侯德榜制碱，反应化学方程式为：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案为：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）碘离子被氧化为碘单质时，所有的碘元素化合价升高了2价，消耗碘离子是2mol，亚硝酸钠中氮元素化合价是+3价，2mol的亚硝酸钠得到2mol电子时，
则需氮元素的化合价降为+2价，所以产物中含氮的物质为NO；浓NaNO₂溶液中通入二氧化碳，会发生反应生成碳酸钠，在酸性条件下会发生化学反应，如果通入二氧化硫，会被亚硝酸氧化为硫酸，即二氧化硫具有还原性，亚硝酸具有氧化性导致，次氯酸具有强氧化性能氧化亚硝酸钠；
故答案为：NO； b d e；
（4）亚硝酸钠具有氧化性，金属铝只有还原性，发生的反应是亚硝酸钠和金属铝之间的反应，即Al+NaNO₂+NaOH=NH₃•H₂O+NaAlO₂，铝元素化合价从0价升高到+3价，反应的离子方程式为：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑，若改用电解法将废水中NO₂^-转换为N₂除去需要发生还原反应得到电子，电解池中在阴极得到电子生成氮气，
故答案为：2Al+NO₂^-+OH^-+H₂O=2AlO₂^-+NH₃↑；阴极；
（5）KClO₃具有强氧化性，亚硝酸钠具有还原性，二者能发生氧化还原反应生成氯离子，氯离子和硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的氯化银白色沉淀，离子反应方程式为：ClO₃^-+3NO₂^-+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^-，
故答案为：ClO₃^-+3NO₂^-+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^-；
（6）在（5）方案基础上，要确定火柴头中含KClO₃，还需进行的实验操作为：进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明火柴头中含有KClO₃，
故答案为：进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明火柴头中含有KClO₃；

点评 本题考通过探究物质的组成，考查了物质性质实验方案的设计，题目难度中等，正确分析题干信息明确实验原理为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力，是一道质量较好的题目．