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在500mL 某浓度的硝酸溶液中加入20g铁粉,充分反应后,将反应液过滤、洗涤、干燥,称得固体质量为3.2g,产生的NO2和NO气体经测定为8.96L(标准状况).
(1)混合气体中NO2和NO体积比为______;
(2)所用HNO3的物质的量浓度为______mol/L;
(3)如图,若将上述反应产生的混合气体加入n mol氧气一起通入水中,配成100mL溶液,所得硝酸溶液的物质的量浓度(c)与加入氧气的物质的量(n)的关系.
①a 点的数值是______mol;
②当n=0.12mol时,所得硝酸溶液的物质的量浓度______;
③通过计算,求出所得硝酸溶液的物质的量浓度(c)与加入氧气的物质的量(n)的关系式______,______.(写出计算过程)

【答案】分析:(1)根据n=计算参加反应的Fe的物质的量,根据n=计算混合气体的物质的量,铁剩余,硝酸完全反应,反应生成硝酸亚铁,令NO2和NO的物质的量分别为xmol、ymol,根据电子转移守恒与二者物质的量之和列方程,据此计算解答;
(2)根据N元素守恒可知n(HNO3)=2n[Fe(NO3)2]+n(NO+NO2),据此计算;
(3)①a点NO2和NO气体完全反应,根据电子注意守恒,氧气获得的电子等于参加反应的铁提供的电子,据此计算氧气的物质的量;
②根据①中a的值,判断发生的反应,若0.12≥a,则根据N元素守恒计算,生成的硝酸;
若0.12<a,根据混合气体中NO2和NO气体比例关系,写出混合气体与氧气反应的总反应方程式,还发生二氧化氮与水反应,根据氧气计算生成的硝酸、剩余的NO2和NO混合气体的物质的量,再计算二氧化氮与水反应生成的硝酸的物质的量,再根据c=计算硝酸浓度;
③根据混合气体中NO2和NO气体比例关系,写出混合气体与氧气反应的总反应方程式,据此讨论:
A、当n(O2)≥0.15mol时,NO2和NO完全反应,根据N元素计算生成硝酸物质的量,再根据c=计算硝酸浓度;
B、当0<n(O2)≤0.15mol时,氧气不足量,还发生二氧化氮与水反应,根据氧气计算生成的硝酸、剩余的NO2和NO混合气体的物质的量,再计算二氧化氮与水反应生成的硝酸的物质的量,再根据c=计算硝酸浓度.
解答:解:(1)因为铁粉有剩余,所以溶液中存在的一定是Fe(NO3)2,参加反应的n(Fe)==0.3mol,
n(NO+NO2)==0.4mol,
令NO2和NO的物质的量分别为xmol、ymol,则:
,解得x=0.3,y=0.1,
故混合气体中NO2和NO体积比为0.3mol:0.1mol=3:1
故答案为:3:1;
(2)因为铁粉有剩余,所以溶液中存在的一定是Fe(NO3)2,由(1)中参加反应的n(Fe)=0.3mol,则n[Fe(NO3)2]=0.3mol,n(NO+NO2)=0.4mol,根据N元素守恒:n(HNO3)=2n[Fe(NO3)2]+n(NO+NO2)=0.3mol×2+0.4mol=1mol,
故:c(HNO3)==2mol/L,
故答案为:2;
(3)①由图可知,a点NO2和NO气体完全反应,根据电子注意守恒,氧气获得的电子等于参加反应的铁提供的电子,由(1)中可知参加反应的n(Fe)=0.3mol,反应生成Fe(NO3)2,故a点氧气的物质的量为=0.15mol,
故答案为:0.15;
②由(1)可知混合气体中NO2和NO体积比为3:1,故与氧气一起通入水中,总反应式为6NO2+2NO+3O2+4H2O=8HNO3,
由于0.12<a,故氧气不足,由总反应方程式可知,氧气完全反应生成硝酸为0.12mol×=0.32mol,消耗NO2为0.12mol×=0.24mol,故剩余NO2为0.3mol-0.24mol=0.06mol,故发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,又生成硝酸为0.06mol×=0.04mol,故共生成硝酸0.32mol+0.04mol=0.36mol,所得硝酸的浓度为:=3.6mol/L,
故答案为:3.6mol/L;
③A、当n(O2)≥0.15mol时,氧气足量,NO2和NO完全反应,N元素可知生成硝酸物质的量n(HNO3)=+n(NO+NO2)=0.4mol,故c(HNO3)==4mol/L,
B、当0<n(O2)≤0.15mol时,氧气不足量,由6NO2+2NO+3O2+4H2O=8HNO3可知,氧气完全反应生成硝酸为nmol×=mol,消耗NO2为nmol×=2nmol,故剩余NO2为0.3mol-2n mol=(0.3-2n)mol,故发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,又生成硝酸为(0.3-2n)mol×=(0.2-)mol,故共生成硝酸mol+(0.2-)mol=(0.2+)mol,故c(HNO3)==(2+)mol/L,
故答案为:n≥0.15mol、c(HNO3)=4mol/L;0<n≤0.15mol、c(HNO3)=(2+)mol/L.
点评:本题考查混合物的计算、根据方程式的计算等,题目计算量较大,过程复杂,为易错题目,难度较大,注意利用守恒思想进行的计算,(3)中关键是利用总反应式进行讨论,简化计算.
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科目:高中化学 来源: 题型:

(2011?崇明县一模)在500mL 某浓度的硝酸溶液中加入20g铁粉,充分反应后,将反应液过滤、洗涤、干燥,称得固体质量为3.2g,产生的NO2和NO气体经测定为8.96L(标准状况).
(1)混合气体中NO2和NO体积比为
3:1
3:1
;
(2)所用HNO3的物质的量浓度为
2
2
mol/L;
(3)如图,若将上述反应产生的混合气体加入n mol氧气一起通入水中,配成100mL溶液,所得硝酸溶液的物质的量浓度(c)与加入氧气的物质的量(n)的关系.
①a 点的数值是
0.15
0.15
mol;
②当n=0.12mol时,所得硝酸溶液的物质的量浓度
3.6mol/L
3.6mol/L
;
③通过计算,求出所得硝酸溶液的物质的量浓度(c)与加入氧气的物质的量(n)的关系式
n≥0.15mol、c(HNO3)=4mol/L
n≥0.15mol、c(HNO3)=4mol/L
,
0<n≤0.15mol、c(HNO3)=(2+
40n
3
)mol/L
0<n≤0.15mol、c(HNO3)=(2+
40n
3
)mol/L
.(写出计算过程)

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科目:高中化学 来源: 题型:

某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。

(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式: ________________.

(2)反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为_________.

(3)请完成MnO2和浓盐酸制备Cl2的离子方程式: _______   _________.

(4)如果14.2g氯气与足量的氢气反应,然后生成的气体用500mL某浓度的NaOH溶液恰好反应,则此NaOH的浓度为          (请写出计算过程)

(5)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在Cl、OH和SO.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影响).

①提出合理假设 .

假设1:只存在SO32-;假设2:既不存在SO32-也不存在ClO;假设3:SO32-、ClO都存在。

设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出与实验步骤相应的预期现象和结论。限选实验试剂:3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液.

实验步骤

预期现象和结论

步骤1:取少量吸收液于试管中,滴加3 moLL-1 H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于A、B试管中.

步骤2:在A试管中滴加紫色石蕊试液

步骤3:在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4

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科目:高中化学 来源: 题型:

某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。

(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式: ________________.

(2)反应Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为_________.

(3)请完成MnO2和浓盐酸制备Cl2的离子方程式: _______  _________.

(4)如果14.2g氯气与足量的氢气反应,然后生成的气体用500mL某浓度的NaOH溶液恰好反应,则此NaOH的浓度为          (请写出计算过程)

(5)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在Cl、OH和SO.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影响).

①提出合理假设 .

假设1:只存在SO32-;假设2:既不存在SO32-也不存在ClO;假设3:SO32-、ClO都存在。

设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出与实验步骤相应的预期现象和结论。限选实验试剂:3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液.

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步骤2:在A试管中滴加紫色石蕊试液

 

步骤3:在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4

 

 

 

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科目:高中化学 来源:崇明县一模 题型:问答题

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①a 点的数值是______mol;
②当n=0.12mol时,所得硝酸溶液的物质的量浓度______;
③通过计算,求出所得硝酸溶液的物质的量浓度(c)与加入氧气的物质的量(n)的关系式______,______.(写出计算过程)
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