《硫氮含氧酸与环保》由会员分享,可在线阅读,更多相关《硫氮含氧酸与环保(11页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第二讲硫、氮含氧酸与环保一. “两酸”性质例1.某化学课外活动小组为探究铜与硝酸反 应还原产物主要生成NO时硝酸的浓度,设计实验 . .装置如下图所示:(连接好仪器并检查气密性后, 分别装入相对应的试剂)(1)实验开始前先打开活塞K持续通入N2 一段时间后,关闭K。将铜丝(足量)下移伸入浓硝酸 中,有大量的红棕色气体生成,随时间的进行,气 体颜色变浅,当A中充满无色气体时,此时装置A 中的离子反应方程式为,接下来的实验操作是,(2)本实验中装置A的优点是。(3)将B中溶液稀释至200mL,用0.20mol/L的NaOH溶液进行滴定。实验数据如下 (硝酸的挥发、分解及体积的变化忽略不计)。实验编
2、号待测液体积(mL)NaOH溶液体积(mL)120.0015.98220.0014.99320.0015.01则硝酸与铜反应主要生成NO时硝酸的浓度不大于 mol/L。. .(1) 3Cu + 8H+ + 2NO3-= 3Cu2+ 2NO f + 4H2O ;将铜丝上提至离开液面,打开 K, 通入N2一段时间; (2)可以使铜与硝酸的反应随时开始和随时停止;(3) 8。例2.某研究小组按图示方向将A装置与D、E、F、G装置相连,设计实验,请你帮 助完成下列实验报告,并提出相应合理的实验方案。实验目的:研究铁与浓硫酸的反应。实验药品:铁钉、浓硫酸、酸性KMnO4溶液,品红溶液、CuO。实验步骤:
3、实验步骤实验现象结论将铁钉(足量)加入烧瓶中,再 向其中滴加含a mol的浓硫 酸溶液未见明显现象原因:点燃A、G处酒精灯片刻后,烧瓶中溶液的颜色发 生变化,并有气泡产生。D中 颜色,E中溶液未 见明显变化。一段时间后,黑 色的CuO变成了红色,此时E 装置溶液仍未有颜色变化烧瓶中发生的所有反应的化学方程式:产生的SO2气体完全被D中溶 液吸收填完上述实验报告并回答下列问题:(1) 连接好装置后,盛放药品前,首先要进行 操作。(2)为了测定产生的SO2的量,实验后向烧瓶中加足量的盐酸至无气泡产生,再加足量的BaCl2溶液至沉淀完全,然后进行、干燥、称量。为判断沉淀是 否完全,应该进行的操作是。
4、(3)若(2)中所得沉淀的质量为m g,则反应产生的SO2在标准状况的体积为L (列出计算式即可)。原因:常温下铁在浓硫酸中钝化颜色:变浅化学方程式:2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2 f +6H2O、Fe+H SO (稀)=FeSO +H f、Fe+Fe (SO ) =3FeSO2 44 22、 4气4(1)气密性检查(2)过滤 洗涤静置,在上层清液中继续滴加BaO2溶液,若不再产生沉淀,则沉淀完全;(3) 22.4(a-m/233)说明:本实验的目的是探究铁与浓硫酸的反应,将足量铁钉加入浓硫酸中,未见明显现 象,这是因为铁遇浓硫酸发生钝化现象,铁钉的表面生成了致密的氧
5、化物薄膜,阻止了浓硫 酸和金属的反应。点燃A、G处酒精灯,这时发生反应:2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2 f +6H2O。由于铁是足量的,随着硫酸浓度的变稀,继而发生:Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2 f ,Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4;由于SO2有还原性,故使D中酸性KMnO4溶液颜色变浅。(1)连接好装置后,盛放药品前,首先要进行的是装置气密性检查的操作。(3)m g沉淀是 BaSO4的质量,原来的浓硫酸中除去被沉淀的SO2-4以外,其他SO2-4均被还原为SO2。因此 被还原的H2SO4的物质的量为(a-m/233)mol,故产生SO2的体积为2
6、2.4(a-m/233)L。二. 有关硝酸的计算1. 若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生5.6L气体(标准状况)。 则所消耗的硝酸的物质的量为,所得气体的平均相对分子质量为。2. 1.92 g铜投入到一定量浓硝酸中,铜完全溶解,生成气体颜色越来越淡,共收集到 标准状况下672mL气体,将盛此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧 气,恰好使气体完全溶于水,则通入氧气的体积为A. 504mL B. 336mLC. 224mL D. 168mL3. 在铁和铜的混合物中加入一定量的稀硝酸,充分反应后剩余金属m1g,再向其中加 入一定量的稀硫酸,充分震荡后,剩余金属m
7、2g,则m1与m2的关系是()A m1 一定大于 m2B m1可能等于 m2C m1 一定等于 m2D m1可能大于 m24. 0.03mol铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO、NO2和N2O4)混合气体共0.05mol。该混合物的平均相对分子质量可能是()A.30B .46C .50D.66假设该混合气体为NO和NO2。设NO和NO2的物质的量分别为x和y。则:x + y = 0.05 mol 因0.03mol Cu被氧化为Cu 2 +失去0.06mol电子,HNO 3被还原为NO和NO2分别得到电 子的物质的量为3x和y,则根据得失电子守恒的原则得:3x + y = 0.06 mol 解
8、、得 x = 0.005 mol , y = 0.045 mol。从而可得混合气体的平均摩尔质量:0.005 mol x 30g - mol -1 + 0.045 mol x 46 g - mol -1M =0.05 mol=44.4g - mol -1假设该混合气体为NO和N O。设NO和N O的物质的量分别为x和y。则:224224x + y = 0.05 mol 因0.03mol Cu被氧化为Cu2 +失去0.06mol,HNO 3被还原为NO 2和N2O4分别得到电子的 物质的量为x和2y,则根据得失电子守恒的原则得:x + 2y = 0.06 mol 解、得 x = 0.04 mol
9、, y = 0.01 mol。从而可得混合气体的平均摩尔质量:0.04 mol x 46 g - mol -1 + 0.01 mol x 92 g - mol -1M =0.05 mol=55.2g - mol -1因原混合气体为NO、NO 2和N2O4的混合气体,则原混合气体的平均摩尔质量介于44.4g - mol-1与55.2g - mol -1之间,即原混合气体的平均相对分子质量介于44.4与55.2之 间。故正确答案为B、C项。5. 足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这 些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收
10、生成硝酸.若向所得 硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2部好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是A . 60 mLB. 45 mLC. 30 mLD. 15 mL6. 将一定量的锌与100 mL 18.5 mol/L浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况).将反应后的溶液稀释至1L,测得溶液的pH=1,则下列叙述中错误的 是A. 气体A为SO2和鸟的混合物B. 反应中共消耗Zn 97.5 gC. 气体A中SO2和H2的体积比为4 : 1D. 反应中共转移3 mol电子解析:反应后溶液体积为 1 L, c(H+) = 0.1 mol/L,则 n(H+
11、) = 1 Lx0.1 mol/L = 0.1 mol, 故反应后溶液中剩余硫酸为005 mol.由于浓硫酸在与Zn反应过程中浓度逐渐变小,故反应中有SO2、H2两种气体产生. 设SO2的物质的量为x, H2的物质的量为y,有Zn+ 2H2SO4(浓)=ZnSq + SO2 t + 2H2O x2xxZn+ H2SO4(#)=ZnSq + H2 t y yy”2x + y+ 0.05 mol = 1.85 mol 解得33.6 LI X + y = 22.4 L/molx= 0.3 moly= 1.2 mol,所以冲2):叩尸 1: 4*反应中消耗 n(Zn) = n(SO2) + n(H2)
12、 = 1.5 mol.m (Zn) = 65 g/molX 1.5 mol = 97.5 g.n(e-) = 2n(Zn) = 3 mol.答案:C7. 实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元 素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中 无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4molL-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠 溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题:(1) 图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为:(2) 在DE段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的
13、离子方程式为:(3)当c=13mL时,原溶液中Fe3+与Als+的物质的量之比为三. 环境保护1. 随着人类社会的发展,氮氧化物(NO)已成为大气中的主要气态污染物之一.(1) 超音速飞机排放的尾气是平流层中Nox的主要来源.它们破坏臭氧层的机理为:O3 O+O2 NO+O3 一 NO2 + O2 NO2 + O NO+O2上述反应的总反应式为, 其中 是催化剂.(2) 汽车尾气中含有NO,、CO和碳氢化合物等.汽车尾气净化装置里装有催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所 示:尾气净化装置中发生的总反应的化学方程式为NO,和碳氢化合物在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物的现象,
14、称为“光化 学烟雾”.有学者对某城市一天中光化学烟雾的变化情况进行测定,实验结果如图所示.由 图象可知,二次污染物有 等,醛和03的峰值出现在14 : 00左右的主要原因是(euyqul)狙炭葺殊史测定汽车尾气中NO,的方法之一是用3%的H2O2溶液吸收尾气中的NO,生成HNO3, 再用NaOH标准溶液滴定HNO3,若要测定标准状况下尾气中NO,的体积分数,所需的数据 有(选填序号).A. 所测尾气的总体积B. 两种氮氧化物的体积比C. NaOH标准溶液的物质的量浓度D. 所消耗NaOH标准溶液的体积E. 从滴定开始到指示剂变色所需的时间(3) 硝酸工业尾气中的NO可用纯碱溶液吸收,有关的化学
15、反应为:,2NO +Na CO =NaNO +NaNO +CO223232NO+NO2+Na2CO3=2NaNq+CO2现用0.5 L 2 mol/L的纯碱溶液恰好吸收一定量硝酸工业尾气中的NO,,吸收液质量增加 44 g(设CO2全部排出).则NO2和NO的体积比为.解析:(2)因NOx转化为HNO3后再用NaOH标准溶液滴定,由N原子守恒知n(NOJ = n(HNO3),所以要测尾气中NOx的体积分数,需要所测尾气的总体积、滴定消耗NaOH标 准溶液的体积及其物质的量浓度.(3)结合化学方程式知吸收NOx的物质的量为2 mol(形成的钠盐中相关的比例为Na N),同时产生1 mol CO2,由质量变化可推知2 mol NOx的质量为88 g,故可求出尾气中NO2 与NO的体积比为7 : 1.答案:(1)2O3=3q NO(2)2NO+O2+4CO催鲤七+4CO2醛与O3此时日光照射较强,光