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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
