Question

NH₃催化氧化法生产硝酸，HNO₃是极其重要的化工原料．工业上制备HNO₃采用NH₃催化氧化法、是将中间产生的NO₂在密闭容器中多次循环用水吸收制备的．

用此方法制备的HNO₃为稀HNO₃，将它用水稀释或蒸馏、浓缩可制得不同浓度的HNO₃．实验证明：不同浓度的HNO₃与同一金属反应可生成不同的还原产物．例如，镁与硝酸反应实验中，测得其气体产物有H₂、N₂，NO、NO₂，液体产物有Mg(NO₃)₂，NH₄NO₃和H₂O．生成这些产物的HNO₃浓度范围为：

H₂：c＜6.6 mol·L^－1；N₂和NH₄⁺：c＜10 mol·L^－1；NO：0.1 mol·L^－1＜c＜10 mol·L^－1；NO₂：c＞0.1 mol·L^－1．各气体产物成分及含量随HNO₃浓度变化曲线如图所示．

①写出Mg与11mol·L^－1的HNO₃反应的方程式．

②960 mg Mg与0.1 L　4 mol·L^－1的HNO₃恰好完全反应，收集到224 mL气体(标准状况)，试通过计算写出反应方程式．

Answer 1

答案：
解析：

由图像知当硝酸浓度大于10 mol·L－1时，其还原产物为NO2，则可写出 　　　　　　　Mg＋4HNO3Mg(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 　　n(Mg)＝＝0.04 moL　　n(气体)＝＝0.01 moL 　　由图像可知n(NO)∶n(N2)∶n(NO2)∶n(H2)＝5∶3∶1∶1，则n(NO)＝0.005 mol．n(N2)＝0.003 mol，n(NO2)＝0.001 mol，n(H2)＝0.001 mol；同时还原产物还有NH4+，设其物质的量为y，由电子得失守恒关系：2×0.04＝3×0.005＋10×0.003＋1×0.001＋2×0.001＋8yy＝0.004即NH4NO3为0.004 mol；由镁元素原子个数守恒，可知生成Mg(NO3)2　0.04 mol，最后可写出： 　　40Mg＋100HNO35NO↑＋H2↑＋NO2↑＋3N2↑＋4NH4NO3＋40Mg(NO3)2＋41H2O．