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高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环第1课时导学案
展开第3节 氮的循环
第1课时 氮气与氮的氧化物
核心素养发展重点 | 学业要求 |
能应用物质性质及物质转化关系,分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响,并对这些影响从多个方面进行评估,从而更加科学、合理地选择和应用物质及其变化。 | 1.能依据元素化合价列举、描述、辨识含氮元素的典型物质——N2、NO、NO2重要的物理性质和化学性质及其实验现象,能用化学方程式正确表示典型物质的主要性质。 2.能从元素化合价的角度,依据氧化还原反应原理预测N2、NO、NO2的性质及物质间的转化,设计实验进行初步验证,并能分析解释有关实验现象。 3.能分别根据N2、NO、NO2的性质分析生产、生活以及环境中的某些问题和对社会发展的价值及对环境的影响。 |
1.自然界中氮的循环
(1)自然循环
(2)人类活动的影响
①化肥厂:N2→NH3→氮肥、硝酸等含氮化合物。
②化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧产生的氮氧化物。
(3)氮在自然界中的存在形态有游离态和化合态。
2.氮气
(1)氮气的物理性质
通常状况下,氮气是无色、无味、无毒的气体;密度比空气的稍小;难溶于水。
(2)氮气的化学性质
氮气分子的结构稳定,通常状况下,氮气的化学性质不活泼,但在一定条件下能与某些物质发生反应。写出下列反应的方程式:
①与O2反应:N2+O22NO。
②与H2反应:N2+3H22NH3。
(3)氮的固定
①定义:将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定,简称固氮。
②氮的固定的分类
3.NO和NO2的性质比较
| NO | NO2 | |
物理 性质 | 无色、难溶于水的气体 | 红棕色、有刺激性气味、易溶于水的气体 | |
化学性质 | 与水 反应 | 不反应 | 3NO2+H2O===2HNO3+NO(工业上利用这一原理制取HNO3) |
与O2 反应 | 2NO+O2===2NO2 | 不反应 | |
毒性 | 有毒,结合血红蛋白的能力比CO还强 | 有毒 |
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在。( )
(2)通常情况下,氮气性质很不活泼,可用于镁着火时灭火。( )
(3)氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮。( )
(4)大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环。( )
(5)NO在空气中易转化为红棕色NO2。( )
(6)NO2与H2O的反应,NO2只做氧化剂。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×
解析 (2)镁在点燃的条件下与N2反应生成Mg3N2。
(3)N2和O2在雷电作用下生成NO。
(6)NO2与H2O反应时,NO2既做氧化剂(生成NO),又做还原剂(生成HNO3)。
2.氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A.氮气性质稳定,即使在高温下也不与其他物质发生反应
B.氮气比空气轻且不溶于水
C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定
D.氮气既无氧化性,也无还原性,不与其他物质反应
答案 C
解析 N2性质稳定,但高温下可与O2等物质发生反应,在反应中表现出氧化性或还原性;氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因;N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定。
3.下列关于NO的说法正确的是( )
A.为红棕色气体
B.只有氧化性
C.是汽车尾气的有害成分之一
D.能溶于水生成HNO3
答案 C
解析 NO为无色气体,A错误;NO中的N为+2价,N的化合价既可以升高,也可以降低,故NO既有氧化性,又有还原性,B错误;NO是汽车尾气的有害成分之一,C正确;NO是难溶于水的有毒气体,D错误。
4.为除去混入NO中少量的NO2,可将气体通过( )
A.水 B.NaHCO3溶液
C.Na2CO3溶液 D.无水硫酸铜
答案 A
解析 将气体通过Na2CO3或NaHCO3溶液都会生成CO2,引入新的杂质;无水硫酸铜与NO2不反应,不能除去NO中的NO2;NO2与H2O发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,故水洗可除去NO中的NO2。
5.对3NO2+H2O===2HNO3+NO反应的下列说法正确的是( )
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时,有3 mol电子发生转移
答案 A
解析 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,当有3 mol NO2反应时,有2 mol NO2做还原剂,生成2 mol氧化产物HNO3,有1 mol NO2做氧化剂,生成还原产物NO,转移2 mol e-。综上分析,A正确。
探究一 氮气及氮在自然界中的循环
1.会种地的农民说种大豆不用上氮肥,你认为有道理吗?
提示:有道理;因为豆科植物的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物给植物提供氮肥。
2.白炽灯泡中为什么要充入N2?
提示:N2稳定,高温下不与钨丝反应,能延长灯泡的寿命。
1.由氮气(N2)转化为含氮的化合物叫作氮的固定;由含氮的化合物转化为新的含氮的化合物,不是氮的固定。
2.镁在空气中燃烧的产物除MgO外,还有Mg3N2。
1.氮气及其化合物在自然界中大量存在,下列有关说法错误的是( )
A.氮气的密度比空气的小,且难溶于水
B.含氮化合物普遍存在于植物及动物体内
C.汽车排放的尾气中不含氮的化合物
D.森林或农作物的枝叶燃烧会产生氮氧化物
答案 C
解析 氮气的相对分子质量为28,空气的平均相对分子质量为29,故氮气的密度比空气的小,且氮气难溶于水,A正确。植物与动物体内均含蛋白质,B正确。汽车排放的尾气中含一定量的氮氧化合物,C错误。植物中因为含蛋白质等,故燃烧时会产生氮氧化物,D正确。
2.下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( )
A.氮元素均被氧化
B.工业合成氨属于人工固氮
C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
答案 A
解析 在雷电作用下N2与O2反应生成NO,氮元素被氧化,工业合成氨属于人工固氮,合成氨过程中氮元素被还原,A错误,B正确;由图可看出含氮无机物和含氮有机物可以相互转化,C正确;合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与,D正确。
探究二 NO、NO2的性质
中国有句谚语叫“雷雨肥庄稼”,你能用化学知识解释为什么吗?
提示:空气中的N2和O2在雷电作用下生成NO,NO与O2生成NO2,NO2与H2O生成HNO3,HNO3随雨水落到土壤中,与土壤中的矿物质结合成硝酸盐,为庄稼提供氮肥。
1.NO易与O2反应、难溶于水、不与水反应,因此收集NO用排水法,不可用排空气法。NO2易与水反应,但很难被O2氧化,因此收集NO2用向上排空气法,不可用排水法。
2.NO与O2反应生成NO2,NO2与H2O反应生成HNO3。这两个反应都是工业制HNO3的反应原理。
3.实验室利用NO与O2反应的现象变化来检验NO的生成和存在;利用NO2与H2O反应的现象来检验NO2,同时也用此反应来除去NO中的NO2杂质。
4.NO、NO2都不是酸性氧化物。
氮氧化物与氧气和水反应的计算方法
氮氧化物与O2混合通入水中时,剩余气体只能是NO或O2,不可能是NO2,因过量的NO2会与水反应生成NO,且形成溶液中的溶质为HNO3。有关混合气体(NO2、NO、O2等)与水反应的计算属重点计算题型,现分类说明解题方法。
(1)关系式法
NO2、NO(或N2)的混合气体通入水中,一般考虑3NO2+H2O===2HNO3+NO,可利用气体体积变化差值进行计算,V剩=V原(NO或N2)+V(NO2)。
(2)循环反应叠加法
①NO2、O2的混合气体通入水中,由3NO2+H2O===2HNO3+NO和2NO+O2===2NO2可得总反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,由此可知:
V(NO2)∶V(O2)
②NO、O2的混合气体通入水中,根据总反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3可得出:
V(NO)∶V(O2)
③NO、NO2、O2的混合气体通入水中
a.可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积,然后按②进行分析计算。
b.也可认为NO与O2先反应生成NO2,NO2再与水反应。若O2过量,则按①计算;若转化后无O2,则按关系式法计算。
(3)得失电子守恒法
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合,O得到电子,N失去电子,且得失电子数相等,这是利用得失电子守恒法解答此类题目的依据。
3.下列关于NO和NO2的说法中正确的是( )
A.NO2是红棕色气体,易溶于水,属于酸性氧化物
B.NO2可由N2和O2直接化合得到
C.NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集
D.NO和NO2在一定条件下可以相互转化
答案 D
解析 A项,NO2不是酸性氧化物;B项,在高温或放电条件下,N2和O2直接化合生成NO;C项,NO易与空气中的氧气反应生成NO2,只能用排水法收集,NO2能与水反应,只能用排空气法收集;D项,NO和氧气反应生成NO2,NO2与水反应生成HNO3和NO。
4.(双选)现有NO2、O2的混合气体12 mL,通入足量水中,充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积可能是( )
A.4 mL B.1.2 mL
C.2.4 mL D.8 mL
答案 AB
解析 (总反应式法)根据有关的反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3、3NO2+H2O===2HNO3+NO。
设原混合气体中O2的体积为V(O2),剩余气体可能是O2,也可能是NO。
①若剩余O2,则V剩=V(O2)-[12 mL-V(O2)]=2 mL。
解得V(O2)=4 mL。
②若剩余NO,则V剩=[12 mL-V(O2)-4V(O2)]=2 mL。
解得V(O2)=1.2 mL。
1.下列各项属于自然固氮的是( )
A.植物从土壤中吸收含氮肥料
B.合成氨制取氮肥
C.豆科植物的根瘤将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物
D.仿生固氮
答案 C
解析 A、B两项是化合态氮之间的转化,不属于氮的固定;D属于人工固氮;C属于自然固氮。
2.下列关于N2的说法中错误的是( )
A.通常情况下N2的化学性质很稳定,所以N2可在电焊时做保护气
B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C.N2在空气中约占空气总质量的
D.在反应:3Mg+N2Mg3N2中,N2做氧化剂
答案 C
解析 N2在空气中约占空气总体积的,C错误。
3.下列关于氮的氧化物的叙述正确的是( )
A.氮的氧化物只有NO、NO2
B.氮的氧化物均为红棕色气体
C.NO不能溶于水
D.氮的氧化物在空气中能稳定存在
答案 C
解析 氮的氧化物包括NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,A错误;NO、N2O4等均为无色气体,B错误;NO在空气中易被O2氧化为NO2,D错误。
4.实验室收集NO、NO2两种气体,下列收集方法正确的是( )
A.均可用排水法
B.均可用向上排空气法
C.NO用向上排空气法,NO2用排水法
D.NO用排水法,NO2用向上排空气法
答案 D
解析 NO易与空气中的O2反应,不与水反应,故NO不能用向上排空气法收集,应该用排水法收集;NO2与水反应,不与空气中的O2反应且密度比空气大,故NO2不能用排水法收集,应该用向上排空气法收集。
5.把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是( )
A.氧气
B.二氧化氮
C.二氧化氮和氧气
D.二氧化氮和一氧化氮
答案 C
解析 少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体为NO、CO2,二者物质的量之比为1∶2,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,CO2、水蒸气与过氧化钠反应生成O2,n(NO)∶n(O2)小于1∶1,所以最后收集到的气体是NO2和O2。
6.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检验装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关闭止水夹,首先观察到烧瓶中的现象:________________________________,产生此现象的化学方程式为________________________________。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为
①_____________________________________________________________;
②_____________________________________________________________。
产生此现象的化学方程式为________________________________。
答案 (1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2===2NO2
(2)①烧杯中红棕色气体又变为无色 ②烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升) 3NO2+H2O===2HNO3+NO
解析 NO为无色,极易与O2反应结合成红棕色的NO2,NO2又与水反应生成HNO3和NO,故O2的介入使得烧瓶中NO的量减少,压强降低,烧杯中的H2O在外面大气压作用下倒吸到烧瓶中。
课时作业
一、选择题(本题共8小题,每小题只有1个选项符合题意)
1.下列有关氮气的说法正确的是( )
A.氮气是由氮原子构成的双原子分子,所以化学性质不活泼
B.医学上常用液氮做冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术,是利用氮气化学性质的不活泼性
C.H2与N2在一定条件下反应生成NH3,反应中N2体现氧化性
D.电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸,其中可能发生的反应有N2+2O22NO2
答案 C
解析 N2+3H22NH3,反应中氮元素化合价降低,氮气作氧化剂,C正确。
2.下列叙述与氮的固定无关的是( )
A.工业合成氨
B.工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物
C.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物
D.电闪雷鸣的雨天,空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
答案 B
解析 氮的固定是指把空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。
3.病毒学研究证实,NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是( )
A.NO是一种红棕色的气体
B.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合
C.含等质量氧元素的NO和CO的物质的量相等
D.NO易溶于水,不能用排水法收集
答案 C
解析 NO为无色气体,不溶于水,在常温常压下能与空气中的氧气直接化合2NO+O2===2NO2,A、B、D错误;含等质量氧元素,氧原子的物质的量相同,NO和CO的物质的量也相等,C正确。
4.按图进行实验。试管中装有12 mL NO,然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2,下列是有关最终状态的描述( )
①试管内气体呈棕色 ②试管内气体呈无色 ③试管内液面不变 ④试管内液面上升 ⑤试管内气体是O2
⑥试管内气体是NO
其中正确的是( )
A.①③ B.②④⑥
C.②④⑤ D.②③⑤
答案 B
解析 根据4NO+3O2+2H2O===4HNO3可得,剩余气体应为NO,体积为 mL,试管内液面上升。
5.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种,将一定量的甲气体经过下图实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为 ( )
A.NO2、N2 B.NO、CO2
C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2
答案 B
解析 混合气体无色,气体中不含NO2,气体通过Na2O2后显红棕色,说明原混合气体中含有NO,且有与Na2O2反应生成O2的气体CO2,通入水中,溶液呈酸性,且几乎无气体剩余,说明原气体中不含N2。
6.下列关于氮被生物体吸收的叙述错误的是( )
A.氮在大气中的含量最高,可被某些生物体吸收利用
B.豆科植物的根瘤菌可将氮气转化为含氮化合物而被植物利用
C.动物只能通过进食植物获得氮元素
D.死亡后的生物体被微生物分解,氮元素又回到土壤和水体中,再次被植物吸收
答案 C
解析 动物靠进食肉类也能获得氮元素,C错误。
7.同温同压下将等体积的NO2和N2的混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积约为原总体积的( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 假定N2和NO2的体积均为V L,设V L的NO2和水反应生成NO的体积为x L,
3NO2+H2O===2HNO3+NO
3 1
V L x L
解得x=,则剩余气体的体积约为V+=V,剩余气体的体积约为原总体积的=,C正确。
8.标准状况下将盛满NO2的大试管倒扣在盛水的水槽中,充分吸收后,试管内溶液的物质的量浓度约为( )
A.0.045 mol·L-1 B.0.036 mol·L-1
C.0.033 mol·L-1 D.0.018 mol·L-1
答案 A
解析 设试管的体积为V L,由3NO2+H2O===2HNO3+NO知,n(HNO3)=× mol,V(HNO3)=V L,c(HNO3)== mol·L-1≈0.045 mol·L-1。
二、选择题(本题共4小题,每小题有1个或2个选项符合题意)
9.发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生的大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟。产生红烟的原因是( )
A.高温下N2遇空气生成NO2
B.NO遇空气生成NO2
C.CO2与NO反应生成CO和NO2
D.NO和H2O反应生成H2和NO2
答案 B
解析 高温下N2遇空气不会直接生成NO2,A错误;NO遇氧气发生反应2NO+O2===2NO2,生成红棕色的NO2,B正确;高温条件下一氧化碳在空气中不可能为反应产物,CO2与NO高温条件下不反应,C错误;一氧化氮和水之间不会发生反应,D错误。
10.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,试管内完全充满液体,原来试管中盛装的气体是( )
A.可能是N2和NO2的混合气体
B.可能是NO2与O2的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.只可能是NO2一种气体
答案 BC
解析 试管内气体为红棕色,故一定含有NO2,还可能含有NO或O2,倒扣在水槽中时发生反应3NO2+H2O===2HNO3+NO或4NO2+O2+2H2O===4HNO3,试管中液面上升,但不能充满试管,鼓入氧气后液面继续上升,说明有NO剩余,鼓入O2后发生反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3,气体恰好完全反应时试管内可完全充满液体。由于N2不溶于水,故不可能含有N2。B、C符合题意。
11.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是( )
A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2
答案 D
解析 可假设试管体积均为2V,每种气体的体积均为V;当倒置于水槽中时:①中有反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=V;②中有反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,则剩余O2的体积V2=V;③中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述,V3>V1>V2。
12.如图所示,两个连通容器用活塞分开,左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2,且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞,使NO与O2充分反应。下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)( )
A.开始时左右两室分子数相同
B.反应前后NO室压强相同
C.最终容器内气体密度与原来相同
D.最终容器内无O2存在
答案 C
解析 两边容器的体积相同,密度相同,则气体的质量相同,因为二者的摩尔质量不同,所以气体的物质的量不同,分子数不同,A错误;因为两边气体分子数不同,所以压强不同,又因为发生反应2NO+O2===2NO2,反应前后气体物质的量减小,NO室压强减小,B错误;根据质量守恒分析,气体总质量不变,容器的总体积不变,所以气体密度与原来相同,C正确;二者质量相同,因为一氧化氮和氧气的摩尔质量之比为30∶32=15∶16,所以一氧化氮和氧气的物质的量之比为16∶15,二者按物质的量之比为2∶1反应,所以氧气有剩余,D错误。
三、非选择题(本题共3小题)
13.如图所示,向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。
试回答下列问题:
(1)写出观察到的现象(可不写满,也可补充):
①______________________________________________________________。
②______________________________________________________________。
③______________________________________________________________。
(2)最终试管中剩余的气体是________,其体积为________。
答案 (1)①试管内的无色气体变为红棕色 ②试管内液面上升
③试管内剩余无色气体
(2)NO 1.0 mL
解析 (1)NO遇O2迅速反应生成NO2:2NO+O2===2NO2,然后NO2与水反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,导致试管中的液面上升,最终剩余的气体是无色的NO。
(2)将(1)中两个反应合并可得:
4NO+2H2O+3O2===4HNO3
4 3
V(NO) 1.5 mL
解得V(NO)=2.0 mL,故最终试管内剩余NO气体,其体积为1.0 mL。
14.氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O ①,
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O ②,
在反应①中,氧化剂是________,还原剂是________。
在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成对大气无污染的气体,该反应的化学方程式为________________________________。
答案 (1)NO2 NO 1∶1
(2)2NO+2CON2+2CO2
解析 (1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂,NO中氮元素化合价升高做还原剂;在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为1∶1。
(2)根据质量守恒定律结合题目信息可知,一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。
15.如图所示:在水槽B中装有500 mL水,容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体,将试管A倒插入水槽B中。充分反应后,试管A中剩余气体的体积为0.5a mL(已折算为标准状况)。
(1)将A倒插入B中发生的反应为____________________________________,该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________,原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为________。
(2)通过导气管C向剩余0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气,A中可能观察到的现象是________________________________________________________________________________________。
(3)当试管A中充满气体时停止通入氧气,然后将试管取出水槽,水槽B中溶液的物质的量浓度为________mol·L-1(设溶液的体积仍为500 mL)。
答案 (1)3NO2+H2O===2HNO3+NO 1∶2 3∶1
(2)无色气体变为红棕色,试管中液面不断上升至全充满。继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体 (3)
解析 (1)试管A倒插入水槽B后,发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有n(NO2)+n(NO)=[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。
(2)试管A中剩余0.5a mL气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO,可写为4NO+3O2+2H2O===4HNO3,无色气体变为红棕色气体,试管中液面不断上升至全充满,继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(O2)。
(3)试管中充满气体时,根据氮原子守恒,n(HNO3)=n(气体)=×10-3 mol,c(HNO3)== mol·L-1。
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