某研究性学习小组的同学通过查询资料知道，铁与浓度为1.15mol/L~1.25m...

某研究性学习小组的同学通过查询资料知道，铁与浓度为1.15mol/L~1.25mol/L的硝酸反应时可同时得到NO2、NO、N2三种气体。他们欲利用下列仪器验证该结论的正确性(已知二氧化氮的沸点为21.1℃、熔点为-11℃，NO的沸点为-151℃、熔点为-164℃，假设实验过程中的每步转化均是完全的)。

满分5 manfen5.com

（1）实验时先通过K处导管向装置内通入CO2气体以排除装置内空气，目的是_____；若生成上述三种还原产物各0.02mol，则需要消耗铁的质量(硝酸足量)为_______g。

（2）B中冰盐水的作用是_________，证明有NO2生成的现象是_________。

（3）实验过程中，发现在B中产生预期现象的同时C中溶液的颜色慢慢变浅，则C中最可能发生的反应的离子方程式是_________；装置D、E是用于(排液法)收集N2，请完善装置D(在原图中进行)。

（4）将等物质的量的NO2、NO通入冰冻的水中二者恰好反应并得到一种酸X，则X的化学式为_________。有同学认为，不能根据X与Na2SO3溶液反应的情况比较X的酸性与亚硫酸的酸性的相对强弱，该同学的理由是__________。

（1）防止氧气、氮气对生成的NO、N2的检验产生干扰(答案合理即可给分)；5.23；（2）冷却NO2，使其液化；B中试管有红棕色液体出现；（3）5NO+4H++3MnO4-=3Mn2++5NO3-+2H2O；（4）HNO2；HNO2能氧化SO32- 【解析】试题分析：（1）装置内的空气能氧化NO且空气中含有大量的氮气，因此应该先将装置内的空气排出。实验时烧瓶内的硝酸是足量的，Fe被氧化为Fe3+，生成0.02mol的NO2、NO、N2时氮元素分别得到0.02mol、0.06mol、0.2mol电子，故需要消耗的铁为0.28mol÷3×56g/mol=5.23g。（2）冰盐水是冷却剂，可以使NO2液化形成红棕色液体。（3）NO是利用KMnO4溶液来检验的，由实验现象知MnO4-被还原为Mn2+，NO(最可能)被氧化为NO3-；N2难溶于水，故D中应有水且右侧导管应接近瓶底。（4）由题给信息及氮元素的价态知，所得到的酸是亚硝酸。亚硝酸中氮元素的化合价为+3价，有一定的氧化性而亚硫酸根有较强的还原性，故亚硝酸遇亚硫酸盐易发生氧化还原反应而无法比较两种酸的酸性相对强弱。考点：考查了铁及其化合物的性质、物质的分离和提纯、化学实验的基本操作的相关知识。

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考点分析：

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氧元素能形成众多的化合物，其中有一些化合物具有特殊的组成与性质。

（1）H2O2、D2O、D2O2中化学性质彼此相似的物质是_________，OF2是一种棕黄色有恶臭的气体，有极强的氧化性，则OF2中氧元素的化合价为________，将F2通入稀的NaOH溶液中可得到OF2、盐等物质，相应反应的化学方程式为____________。

（2）研究表明，H2O2相当于二元弱酸，有较强的还原性

①H2O2的一级电离方程式为_________，已知常温下1L的H2O2相当于48.3mol，其一级电离平衡常数K约为1.67×10-12，则该温度下H2O2中c(H+)约为_________，写出它与足量Ba(OH)2反应的化学方程式________。

②过氧化氢、镁合金可构成镁燃料电池，放电时总反应：Mg+2H++H2O2=Mg2++2H2O，则放电时的正极反应为_________。

（3）氧也能与钾元素形成K2O、K2O2、KO2、KO3等氧化物，其中KO2是一种比Na2O2效率高的供氧剂，写出它与CO2反应的化学方程式_____________。

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已知有关热化学方程式为：①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905kJ/mol；②3H2(g)+N2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol；③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol；④N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=QkJ/mol；反应①中有关化学键的键能(kJ/mol)如下：H—O：463，H—N：391，O=O：497