高中 | 氧化还原反应方程式的书写及配平 题目答案及解析

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必修一

第二章 化学物质及其变化

第三节 氧化还原反应

氧化还原反应方程式的书写及配平

氮的化合物是重要的化工原料,其转化一直是化学研究的热点。

氨催化氧化法是制硝酸的重要步骤,探究氨催化氧化反应的装置如图所示:

①氨催化氧化时会生成副产物$\rm N_{2}O$$\rm NH_{3}$$\rm O_{2}$反应生成$\rm 1\;\rm mol\;\rm N_{2}O$,消耗的$\rm O_{2}$的物质的量为                

②一段时间后,观察到装置$\rm M$中有白烟生成,该白烟成分是                $\rm ($填化学式$\rm )$

③再经过一段时间观察到装置$\rm N$中溶液变成蓝色,装置$\rm N$中溶液变成蓝色的原因是$\rm ($用两个化学方程式表示$\rm )$                                

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$\\rm 2\\;\\rm mol$$\\rm NH_{4}NO_{3}$$\\rm 4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O=4HNO_{3}($$\\rm 3NO_{2}+2H_{2}O=2HNO_{3}+NO)$$\\rm 3Cu+8HNO_{3}(稀 )=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO↑+4H_{2}O$

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①氨催化氧化时会生成副产物$\rm N_{2}O$,同时生成水,反应为:$\rm 2NH_{3}+2O_{2}=N_{2}O+3H_{2}O$,则生成$\rm 1\;\rm mol$ $\rm N_{2}O$时消耗$\rm O_{2}$的物质的量为$\rm 2\;\rm mol$

$\rm NH_{3}$催化氧化生成$\rm NO$$\rm H_{2}O$$\rm M$中发生反应:$\rm 2NO+O_{2}=2NO_{2}$$\rm 3NO_{2}+H_{2}O=2HNO_{3}+NO$$\rm NH_{3}+HNO_{3}=NH_{4}NO_{3}$,则一段时间后,观察到装置$\rm M$中有白烟生成,该白烟成分是$\rm NH_{4}NO_{3}$

$\rm NH_{3}$催化氧化生成$\rm NO$$\rm NO$进一步被氧化为$\rm NO_{2}$$\rm NO_{2}$被水吸收生成$\rm HNO_{3}$,化学方程式为:$\rm 4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O=4HNO_{3}($$\rm 3NO_{2}+2H_{2}O=2HNO_{3}+NO)$$\rm Cu$与稀$\rm HNO_{3}$反应生成$\rm Cu(NO_{3})_{2}$,化学方程式为:$\rm 3Cu+8HNO_{3}(稀 )=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO↑+4H_{2}O$,因生成$\rm Cu^{2+}$导致装置$\rm N$中溶液变成蓝色,则装置$\rm N$中溶液变成蓝色的原因是$\rm ($用两个化学方程式表示$\rm )$$\rm 4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O=4HNO_{3}($$\rm 3NO_{2}+2H_{2}O=2HNO_{3}+NO)$$\rm 3Cu+8HNO_{3}(稀 )=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO↑+4H_{2}O$

可用$\rm ClO_{2}$将氮氧化物转化成$\text{NO}_{\text{3}}^{-}$。向含$\rm ClO_{2}$的溶液中加入$\rm NaOH$溶液调节至碱性,$\rm ClO_{2}$转化为去除氮氧化物效果更好的$\rm NaClO_{2}$,再通入$\rm NO$气体进行反应。碱性条件下,$\rm NaClO_{2}$去除$\rm NO$反应的离子方程式为                

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$\\rm 3\\text{ClO}_{2}^{-}\\rm +4NO+4OH^{-}=3Cl^{-}+4\\text{NO}_{\\text{3}}^{-}\\rm +2H_{2}O$

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碱性条件下,$\rm NaClO_{2}$去除$\rm NO$时,$\rm ClO_{\text{2}}^{-}$氧化$\rm NO$$\rm NO$被氧化生成$\rm NO_{\text{3}}^{-}$$\rm ClO_{\text{2}}^{-}$被还原为$\rm Cl^{-}$,反应的离子方程式为:$\rm 3\text{ClO}_{2}^{-}\rm +4NO+4OH^{-}=3Cl^{-}+4\text{NO}_{\text{3}}^{-}\rm +2H_{2}O$

设计以某工业废水$\rm ($$\rm Cu^{2+}$$\rm Na^{+}$$\text{SO}_{\text{4}}^{ {2-}}\rm )$为原料,补充制取$\rm Cu(NO_{3})_{2}\cdot 3H_{2}O$晶体的实验方案:向该工业废水中                $\rm [$已知:$\rm Cu(NO_{3})_{2}$的溶解度曲线如图所示,实验中须使用的试剂:$\rm NaOH$溶液、稀$\rm HNO_{3}]$

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加入$\\rm NaOH$溶液充分反应,过滤,洗涤滤渣$\\rm 2\\sim 3$次,向滤渣中加入稀硝酸至固体完全溶解,蒸发浓缩,降温至温度略高于$\\rm 26.4\\;\\rm ^\\circ\\rm C$结晶,过滤,洗涤,干燥

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工业废水中含$\rm Cu^{2+}$$\rm Na^{+}$$\rm {SO}_{{4}}^{{2-}}$,需先将$\rm Cu^{2+}$分离出来,即先加入$\rm NaOH$溶液生成$\rm Cu(OH)_{2}$沉淀,过滤并洗涤滤渣以除去$\rm Na^{+}$$\rm {SO}_{{4}}^{{2-}}$,再向滤渣中加入稀$\rm HNO_{3}$至固体完全溶解,再进行蒸发浓缩,选择能析出$\rm Cu(NO_{3})_{2}\cdot 3H_{2}O$的温度进行结晶,由图象可知,温度要略高于$\rm 26.4\;\rm ^\circ\rm C$,最后再过滤,洗涤,干燥。则以某工业废水$\rm ($$\rm Cu^{2+}$$\rm Na^{+}$$\rm {SO}_{{4}}^{{2-}}\rm )$为原料,制取$\rm Cu(NO_{3})_{2}\cdot 3H_{2}O$晶体的实验方案为:向工业废水中加入$\rm NaOH$溶液充分反应,过滤,洗涤滤渣$\rm 2\sim 3$次,向滤渣中加入稀硝酸至固体完全溶解,蒸发浓缩,降温至温度略高于$\rm 26.4\;\rm ^\circ\rm C$结晶,过滤,洗涤,干燥。

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