高中化学磷计算题

硝酸是一种重要的工业原料，工业制硝酸的关键是氨的催化氧化，与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物的处理与应用也是科学研究的热点。
I．图10、图11分别是实验室模拟合成氨及氨催化氧化的装置

（1）氮气和氢气通过图10装置，该装置中浓硫酸的作用是控制气体流速和   。
（2）用图11装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将已经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，铂丝保持红热的原因是       ，写出该装置中氨氧化的化学方程式   。反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H^＋、OH^－、    离子、    离子。
II．下列有关硝酸事实的解释合理的是

A．浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶中，说明浓硝酸不稳定

B．足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氧化亚铁离子

C．不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜，说明浓硝酸具有挥发性

D．不用锌与稀硝酸反应制取氢气，说明稀硝酸能将锌钝化

工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假设不含N₂O₄），对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
（1）工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理NO_x 。
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应   
NO + NO₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₂ + CO₂         ① 
2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂   ②
用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每产生5.6L（标准状况）CO₂（全部逸出）时，吸收液质量就增加10g，则NO_x中的x值为         。
（2）尿素也可用于吸收处理NO_x，其反应原理为：
NO＋NO₂＋H₂O＝2HNO₂     
2HNO₂＋CO(NH₂)₂＝2N₂↑＋CO₂↑＋3H₂O。
当混合气体中NO、NO₂按上述反应中系数比时吸收效果最佳。若混合气体中V(NO)∶V(NO₂)＝3∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)∶V(NO)＝   （空气中氧气的体积含量约为20%）。

19.2gCu加入到100mL一定浓度的HNO₃溶液中，假定两者恰好完全反应，同时产生标准状态下8.96LNO和NO₂混合气体（忽略气体的溶解及转化）。求：
（1）混合气体中NO₂和NO的体积比 ？
（2）HNO₃溶液的物质的量浓度？

绿矾(FeSO₄·7H₂O)硫酸法生产一种稀有金属产品过程中产出的副产品，产品外观为淡绿色或淡黄绿色结晶固体。加入适量可调节碱性水中的pH，与水中悬浮物有机结合，并加速沉淀，主要应用于水质净化和工业废水处理，同时具有杀菌作用。
（1）98% 1.84 g/cm³的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密度为1.4g/cm³，50%的硫酸物质的量浓度为            (保留两位小数)，50%的硫酸与30%的硫酸等体积混合，混合酸的浓度为          (填>、<、=")40%" 。
（2）实际生产用20%发烟硫酸(100克发烟硫酸含SO₃ 20克)配制稀硫酸，若用SO₃·nH₂O表示20%的发烟硫酸，则n=____________(保留两位小数)。
（3）绿矾在空气中容易被部分氧化为硫酸铁，现取7.32克晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl₂溶液，过滤得沉淀9.32克；再通入112mL(标准状况)氯气恰好将Fe^2＋完全氧化，推测晶体的化学式为                     。    
（4）硫酸亚铁铵［(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O］(俗称莫尔盐)，较绿矾稳定，在分析化学中常用来配制Fe²⁺的标准溶液，用此Fe²⁺的标准溶液可以测定剩余稀硝酸的量。现取8.64克Cu₂S和CuS的混合物用200 mL 2 mol/L稀硝酸溶液处理，发生反应如下：
10NO₃^-＋3Cu₂S＋16H^＋=6Cu^2＋＋10NO↑＋3SO₄^2-＋8H₂O
8NO₃^-＋3CuS＋8H^＋=3Cu^2＋＋3 SO₄^2-＋8NO↑+ 4H₂O
剩余的稀硝酸恰好与V mL 2 mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液完全反应。
已知：NO₃^-＋3Fe^2＋＋4H^＋= NO↑＋3Fe³⁺＋2H₂O
① V值范围                       ；
② 若V=48，试计算混合物中CuS的质量分数          (保留两位小数)。

硝酸在有机合成、医药化工、化纤等行业应用非常广泛。工业上用氨催化氧化法可生产硝酸，其生产过程可表示为：
4NH₃+5O₂4NO+6H₂O   ①
4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃   ②
完成下列计算：
（1）如果以一定量的氨气在一密闭容器中与足量氧气发生上述反应，冷却后所得溶液中溶质的质量分数是        （保留至1%）。
（2）某化肥厂以氨为原料通过题干中反应先产生硝酸，再利用氨气和硝酸反应制NH₄NO₃，已知由氨制 NO 的产率是 96%，NO 制硝酸的产率是 92%，氨被硝酸的吸收率为100%，则制备80吨 NH₄NO₃所需氨的体积（标准状况）为         m³（保留整数部分）。

在50 mL a mol·L^-1的硝酸溶液中，加入6．4g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得c(NO₃^-)＝3 mol·L^-1。
(1)求稀释后的溶液中H⁺的物质的量浓度
(2)若a＝9，求生成的气体中NO₂的物质的量
(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：
NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O、2NO₂＋2NaOH＝NaNO₂＋NaNO₃＋H₂O。若将上述的NO₂和NO的混合气体通入1 mol·L^-1的NaOH溶液恰好被吸收，求需要NaOH溶液的体积。

（本题共14分）氨在工业生产中有广泛的用途。
54．某工厂平均每天产生约600 m³废氨水（该氨水浓度为153 mg/L，密度为1 g/cm³），该废氨水中氨的物质的量浓度为_____________。  
55．若含0．800 mol NH₃的某氨水溶液质量为54．0 g，向该溶液通入二氧化碳至反应完全，析出晶体后过滤，得到滤液31．2g，则NH₄HCO₃的产率为_______%。（保留1位小数）
56．NH₃常用于制备NO。4NH₃+5O₂ →4NO+6H₂O;（不考虑NO与氧气的反应），设空气中氧气的体积分数为0．20，氮气体积分数为0．80。为使NH₃恰好完全氧化为NO，氨—空气混合物中氨的体积分数为________。
57．硫酸工业的尾气可以使用氨水进行吸收，既防止了有害物质的排放，也同时得到副产品氮肥。已知吸收尾气后的氨水全部转化为铵盐。取两份相同体积的铵盐溶液，一份中加入足量硫酸，产生0．09mol SO₂（假设气体已全部逸出，下同）；另一份中加入足量Ba(OH)₂，产生0．16mol NH₃，同时得到21．86g沉淀。通过计算，求铵盐溶液中各溶质成分与物质的量浓度之比。

二氧化硫和氮氧化物（NO_x）是大气的主要污染物，治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。
完成下列计算：
（1）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的原理是：烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及空气反应生成石膏（CaSO₄·2H₂O）。某电厂用煤300t（煤中含硫的质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全部转化为二氧化硫，用该方法脱硫时有96%的硫转化为石膏，则理论上可得到_________吨石膏。
（2）用CH₄催化还原NO_x，主要产物为N₂与CO₂。现有1 L NO_x（含NO₂、NO），用CH₄将其还原成N₂，消耗同温同压下的CH₄ 0.4 L，则混合气体中NO₂、NO的物质量之比为____。
（3）乙二酸（H₂C₂O₄）的制备有如下反应：
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
C₆H₁₂O₆＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
上述反应产生的NO_x用氧气和水吸收后生成硝酸循环利用，若尾气NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收转化率为90%。每生产9 kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克？
（4）用碱液吸收法处理某工业尾气（含NO_x：NO、NO₂和N₂O₄）的反应为：
2NO₂ + 2NaOH→ NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O；
NO + NO₂ + 2NaOH→ 2NaNO₂ + H₂O。
当N₂O₄体积分数为0.2时，处理1mol该NO_x，计算生成NaNO₃和NaNO₂的物质的量（x可作为已知条件使用）。

将一定质量由Cu和CuO组成的固体粉末加入到100 mL 11 mol/L的浓HNO₃中，充分反应后，固体溶解完全，收集到NO、NO₂混合气体6.72 L（标准状况）。若将该混合气体与2.24 L O₂（标准状况）混合并通入到足量水中，恰好生成HNO₃。
（1）NO的体积是          L，NO₂的体积是         L（标准状况）。
（2）固体粉末中Cu单质的质量是           g。
（3）向浓HNO₃反应后的溶液中加入4 mol/L的NaOH溶液，当Cu^2＋恰好沉淀完时，需要NaOH溶液的体积是       L。

取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，假设反应的还原产物只有NO，若实验中生成的NO气体体积及所得剩余固体的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定)：

实验序号	1	2	3	4	5
硝酸溶液体积	100 mL	200 mL	300 mL	400 mL	500 mL
剩余固体的质量	17.2 g	8 .0g	0 g	0 g	0 g
气体体积	2.24 L	4.48 L	6.72 L	7.84 L	7.84 L

求：(1)该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度；
(2)每一等份的混合物粉末中铜的质量。

向27.2 g Cu和Cu₂O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO₃)₂。在所得溶液中加入1.0 mol·L^－1的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。求
①混合物中Cu的质量
②产生的NO在标准状况下的体积

某厂每天产生800m³含氮的废水（NH₃的含量为168mg∙L^-1）。该厂处理废水的方法是：将废水加热得到NH₃，使废水中NH₃的含量降为15mg∙L^-1（假设废水处理前后体积不变）。再对加热蒸发得到的NH₃进一步处理制取硝酸。
（1）制取硝酸过程中主要发生反应如下：①_________________，②4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃。反应①是氨气在一定条件下被氧气氧化，请在横线上写出该反应的化学方程式。
（2）该厂每天通过加热蒸发可得到NH₃的物质的量是__________________。
（3）若在反应①中N元素损失10%，则该厂每天可生产硝酸多少吨？（写出计算过程，结果保留2位小数）

氢气是化工行业重要原料之一。
（1）电解饱和食盐水是生产H₂的方法之一。常温下，电解250 mL饱和食盐水一段时间后，溶液质量减轻0．365 g(假设气体全部逸出)。生成的氢气在标准状况下的体积为        mL。
（2）在电弧炉中，甲烷裂解产生乙炔和氢气，若1 m³ 甲烷经此过程生成0．27 m³氢气_­，则甲烷的裂解率为          %(体积均在相同条件下测定)。
（3）已知：C_xH_y + H₂O → CO + CO₂ + H₂(未配平)。工业上用甲烷、乙烷的混合气体利用上述反应生产氢气，反应后气体经干燥组成如下表所示：

组分	CO	CO2	H2
体积分数	20%	5%	75%

计算原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比。
（4）合成氨生产过程中，消耗氮氢混合气2000 m³(其中CH₄的体积分数为0．112%，下同)，分离液氨后的氮氢混合气中含CH₄ 2．8%。计算分离出液氨为多少吨(保留2位小数，所有体积均已折算至标准状况)。

在500mL 0.2 mol·L^-1的稀硝酸中加入1.92g铜片，让其充分反应。试求：
（1）产生的气体在标准状况下所占的体积为多少？
（2）反应后溶液中H⁺的物质的量浓度是多少？（溶液体积变化忽略不计）

在一定条件下，NO跟NH ₃ 可以发生反应生成N ₂ 和H ₂ O。现有NO和NH ₃ 的混合物1 mol，充分反应后所得产物中，若经还原得到的N ₂ 比经氧化得到的N ₂ 多1．4 g。
（1）写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
（2）若以上反应进行完全，试计算原反应混合物中NO与NH ₃ 的物质的量可能各是多少。

硝酸与金属反应是硝酸的重要化学性质之一，请阅读下文并解答有关问题。
（1）ag铜与bmL浓HNO₃充分反应后得到V₁ L红棕色气体X，且溶液中余下cg铜；再将此红棕色气体通过水变成V₂ L无色气体Y（气体已转换成标准状况下的体积，设题中产生的氮的化合物分子中均含有一个氮原子。）
①当反应生成X气体时有多少克氮元素被还原？
②计算X气体中各组分的物质的量。
（2）若在(1)反应余下的溶液中加入过量的稀H₂SO₄使留下的cg铜恰好完全溶解;此时溶液中只留下一种盐。
①写出此时发生的化学反应方程式
②计算a与c的质量比及浓HNO₃的物质的量浓度