Question

5．（1）銅既能與稀硝酸反應(yīng)．也能與濃硝酸反應(yīng)，當銅與一定濃度硝酸反應(yīng)時，可將方程式表示為：
Cu+HNO₃═Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （未配平）
①硝酸在該反應(yīng)中的作用是氧化性和酸性，
②19.2g Cu被硝酸完全溶解后，若得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量是0.9mol．
（2）①已知白磷和氯酸溶液可發(fā)生如下反應(yīng)：
□P₄+□HClO₃+□18H₂O═□HCl+□H₃PO₄
配平上述反應(yīng)方程式，并表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．
②白磷有毒，有實驗室可采用CuSO₄溶液進行處理，其反應(yīng)為：
11P₄+60CuSO₄+96H₂O═20Cu₃P+24H₃PO₄+60H₂SO₄
在該反應(yīng)中30mol CuSO₄可氧化P₄的物質(zhì)的量是1.5mol．
（3）新型納米材料氧缺位鐵酸鋅（ZnFe₂O_x），常溫下它能使工業(yè)廢氣中的氮的氧化物、SO₂等分解，減小工業(yè)廢氣對環(huán)境的影響，它可由鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）經(jīng)高溫還原制得．轉(zhuǎn)化流程如圖所示：

若2mol ZnFe₂O_x與SO₂可生成0.75mol S，x=3.25．寫出鐵酸鋅高溫被H₂還原生成氧缺位鐵酸鋅的化學(xué)方程式4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4ZnFe₂O_3.25+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）①該反應(yīng)硝酸中部分N元素化合價由+5價變?yōu)?2、+4價，部分N元素化合價不變，據(jù)此判斷硝酸性質(zhì)；
②利用電子守恒來計算作氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量，作酸性和作氧化劑的物質(zhì)的量之和為參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量；
（2）①該反應(yīng)中P元素化合價由0價變?yōu)?5價、Cl元素化合價由+5價變?yōu)?1價，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒及原子守恒配平方程式；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算硫酸銅氧化白磷的物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)得失電子守恒和化學(xué)式中元素化合價代數(shù)和為零計算，鐵酸鋅高溫下被氫氣還原生成氧缺位鐵酸鋅和水．

解答 解：（1）①該反應(yīng)硝酸中部分N元素化合價由+5價變?yōu)?2、+4價，部分N元素化合價不變，所以硝酸體現(xiàn)氧化性和酸性，故答案為：氧化性和酸性；
②n（Cu）=$\frac{19.2g}{64g/mol}$=0.3mol，
設(shè)NO的物質(zhì)的量為n，得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，
由電子守恒可知，0.3mol×2=n×（5-2）+n×（5-4），
解得n=0.15mol，
由N原子守恒可知作氧化劑的硝酸為0.15mol+0.15mol=0.3mol，
由Cu（NO₃）₂可知，作酸性的硝酸為0.3mol×2=0.6mol，
則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量是0.3mol+0.6mol=0.9mol，
故答案為：0.9mol；
（2）①反應(yīng)中P元素的化合價由0價升高到+5價，Cl元素的化合價由+5價降低到-1價，根據(jù)得失電子數(shù)目相等可知二者計量數(shù)之比為3：10，則結(jié)合質(zhì)量守恒定律可知平衡后的化學(xué)方程式為3P₄+10HClO₃+18H₂O=10HCl+12H₃PO₄，
故答案為：3；10；18H₂O；10；12；
②30mol硫酸銅轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=30mol×（2-0）=60mol，氧化白磷物質(zhì)的量=$\frac{60mol}{4×（5-0）}$=1.5mol，故答案為：1.5mol；
（3）新型納米材料ZnFe₂O_X可由化合物ZnFe₂O₄經(jīng)高溫還原制得，若2mol ZnFe₂O_X與SO₂反應(yīng)可生成0.75molS，則ZnFe₂O_X被還原為ZnFe₂O₄，令中鐵元素的化合價為a，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.75mol×4，解得，a=2.25，利用化合價代數(shù)和為零，2+2.25×2=2x，解得x=3.25，
鐵酸鋅高溫下被氫氣還原生成氧缺位鐵酸鋅和水，該反應(yīng)為4ZnFe₂O₄+3H₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4ZnFe₂O_3.25+3H₂O，
故答案為：3.25；4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4ZnFe₂O_3.25+3H₂O．

點評 本題涉及氧化還原反應(yīng)計算、化學(xué)方程式的配平等知識點，較綜合，把握題干中信息及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，題目難度較大．