Question

【題目】（15分）Ⅰ．目前我國(guó)鍋爐煙氣脫硝技術(shù)有新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家對(duì)O3氧化煙氣脫硝同時(shí)制硝酸進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，其生產(chǎn)硝酸的機(jī)理如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）NO3分子內(nèi)存在兩個(gè)過(guò)氧鍵，且氧均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫出NO3中N的化合價(jià)______；NO3極不穩(wěn)定，常溫下即可爆炸分解，試從電子成鍵角度解釋NO3不穩(wěn)定的原因：__________________。

（2）N2O5與O3作用也能生成NO3與氧氣，根據(jù)反應(yīng)前后同種元素，價(jià)態(tài)相同，不參與氧化還原反應(yīng)的原則，請(qǐng)分析反應(yīng)N2O5+O32NO3+O2中，N2O5的作用是__________________（填“氧化劑”“還原劑”或“既是氧化劑，又是還原劑”）。

（3）請(qǐng)寫出在有水存在時(shí)，O3與NO以物質(zhì)的量之比為3∶2完全反應(yīng)的總化學(xué)方程式___________。

Ⅱ．下圖為某學(xué)習(xí)興趣小組對(duì)Cu與稀硝酸反應(yīng)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置圖：

（4）按如圖組裝好儀器，檢查氣密性后，裝藥品，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先關(guān)閉a，打開b，將裝置B下移，使之與稀硝酸接觸產(chǎn)生氣體，當(dāng)________________（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），立刻將之上提，并關(guān)閉b，這樣操作的目的為________________________________。

（5）將銅絲下移，使之與稀硝酸接觸，A中現(xiàn)象是________________，稍后將銅絲上拉，使之與稀硝酸分離；打開a，擠壓E，使少量空氣進(jìn)入A中，A中現(xiàn)象是______________。

（6）打開b，交替擠壓E和F，至裝置內(nèi)氮氧化物氣體被氫氧化鈉溶液充分吸收，寫出NO2氣體與氫氧化鈉溶液充分反應(yīng)的離子方程式：______________________________。

Answer 1

【答案】+2（1分） N原子未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（或N原子最外層為7電子結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定）（2分） 既是氧化劑，又是還原劑（1分） 3O3+2NO+H2O2HNO3+3O2（3分） C處產(chǎn)生白色沉淀時(shí)（1分） 排出裝置A內(nèi)的空氣，防止對(duì)生成NO的實(shí)驗(yàn)影響（2分） 溶液由無(wú)色變成藍(lán)色且有無(wú)色氣泡冒出（1分） 氣體變紅棕色（1分） 2NO2+2OH++H2O（3分）

【解析】

（1）NO3分子內(nèi)有三個(gè)氧且存在兩個(gè)過(guò)氧鍵，它的結(jié)構(gòu)為，兩個(gè)氧與氮相連，另一個(gè)氧與兩個(gè)氧相連，所以氮顯+2價(jià)，根據(jù)NO3的結(jié)構(gòu)可知，N原子最外層為7電子結(jié)構(gòu)，未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此不穩(wěn)定。

（2）N2O5+O32NO3+O2反應(yīng)中生成2個(gè)NO3，1個(gè)NO3中兩個(gè)氧顯示1價(jià)，另1個(gè)氧顯示0價(jià)，2個(gè)NO3中有兩個(gè)氧顯示0價(jià)，1個(gè)來(lái)自O3，另1個(gè)來(lái)自N2O5，也就是說(shuō)N2O5中的1個(gè)氧化合價(jià)升高到0價(jià)，4個(gè)氧化合價(jià)升高到1價(jià)，同時(shí)N2O5中的N化合價(jià)降低到+2價(jià)，所以N2O5既是氧化劑，又是還原劑。

（3）依據(jù)生產(chǎn)硝酸的機(jī)理，O3與NO及水反應(yīng)最終生成HNO3和O2，當(dāng)O3與NO反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為3∶2，可得3O3+2NO+H2O2HNO3+3O2。

（4）Cu與稀HNO3反應(yīng)生成NO氣體，NO氣體能與空氣中的氧氣反應(yīng)NO2，因此反應(yīng)前需趕盡裝置A內(nèi)的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)，用CO2排盡空氣，所以C處產(chǎn)生白色沉淀時(shí)，說(shuō)明裝置A內(nèi)空氣已排空。

（5）Cu與稀HNO3反應(yīng)生成無(wú)色NO氣體，并生成藍(lán)色硝酸銅溶液，所以A中現(xiàn)象為溶液由無(wú)色變成藍(lán)色且有無(wú)色氣泡冒出。打開a，擠壓E，使少量空氣進(jìn)入A中，A中NO會(huì)和氧氣反應(yīng)生成紅棕色氣體，所以A中氣體變紅棕色。

（6）NO2氣體與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)為2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O，寫成離子方程式為2NO2+2OH++H2O。