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14．地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環(huán)境問題，某課題組利用Fe粉和酸性KNO3溶液反應模擬地下水脫氮過程，理想的脫氮原理為：4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O．
（1）研究發(fā)現：隨著KNO3溶液酸性的減弱，對應還原產物中氮元素的化合價越低．課題組用酸性弱的KNO3溶液進行實驗，沒有觀察到氣體生成，則該條件下KNO3的還原產物可能是NH4+（化學式）．
（2）實驗發(fā)現：反應一段時間后，反應體系中NH4+的濃度在增大，Fe2+的濃度卻沒有增大，可能的原因是ab．
a．生成的Fe2+水解   b．Fe2+被氧化生成Fe3+     c．Fe2+被還原成Fe
（3）該課題組擬利用上述脫氮反應研究不同自變量對反應速率的影響．
可能用到的試劑和儀器：粗顆粒Fe粉、細顆粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1mol/L H2SO4、蒸餾水、不同溫度的恒溫水浴、托盤天平、秒表、離子色譜儀等．
①設計實驗方案：在不同的自變量（溫度、鐵粉顆粒的大�。⿻r，測定相同條件下硝酸根離子濃度的變化量（要求所測得的數據能直接體現反應速率大�。�
②參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現實驗方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數據：數據用字母表示）．
【提示】離子色譜儀能跟蹤測定溶液中的c（NO3-）
             物理量

實驗序號		V（2.0mol/L KNO3）/
mL		…
1a…
2a…
3a…
③進一步的研究表明：將鐵粉和活性炭同時加入上述KNO3溶液中，可以明顯提高脫氮速率，其原因是活性炭和鐵構成了無數個微小的原電池．

分析 （1）隨著KNO3溶液酸性的減弱，對應還原產物中氮元素的化合價越低，但沒有觀察到氣體生成，說明生成銨鹽；
（2）結合Fe2+的性質，氧化還原反應發(fā)生但亞鐵離子的濃度不變說明亞鐵離子發(fā)生反應，而亞鐵離子是弱離子可能因水解而減少，亞鐵離子具有還原性，可能因氧化還反應而減少，來分析解答；
（3）①可以通過單位時間內硝酸根離子的濃度變化量或者根據消耗相同量的硝酸根離子所需的時間，來體現反應速率快慢；
②測定相同時間內同體積同濃度的硝酸鉀與硫酸與相同質量的粗鐵粉反應硝酸根離子濃度的變化，對反應速率的影響，或者同體積同濃度的硝酸鉀與硫酸與相同質量的粗鐵粉反應消耗相同濃度的硝酸根離子來測定反應所需的時間；
③構成原電池加快化學反應的速度，由此分析解答．

解答 解：（1）隨著KNO3溶液酸性的減弱，對應還原產物中氮元素的化合價越低，但沒有觀察到氣體生成，說明生成銨鹽，所以該條件下KNO3的還原產物可能是銨鹽，故答案為：NH4+；
（2）a．生成的Fe2+水解，導致Fe2+的濃度卻沒有增大，故正確；
b．Fe2+被氧化生成Fe3+，導致Fe2+的濃度卻沒有增大，故正確；
c．單質鐵與Fe2+不反應，故錯誤；
故選：ab；
（3）①可以通過單位時間內硝酸根離子的濃度變化量或者根據消耗相同量的硝酸根離子所需的時間，來體現反應速率快慢，故答案為：通過單位時間內硝酸根離子的濃度變化量；
②測定相同時間內同體積同濃度的硝酸鉀與硫酸與相同質量的粗鐵粉反應硝酸根離子濃度的變化，對反應速率的影響，或者同體積同濃度的硝酸鉀與硫酸與相同質量的粗鐵粉反應消耗相同濃度的硝酸根離子來測定反應所需的時間，故答案為：

物理量

實驗序號		V（2.0mol/L KNO3）/mLV（0.1mol/L H2SO4）/mLT（水浴溫度）/℃m（粗顆粒鐵粉）/gm（細顆粒鐵粉）/g硝酸根離子濃度的變化量t（反應時間）
①abT1c0 t
②abT2c0 t
③abT10c t
；
③活性炭和鐵構成了無數個微小的原電池，構成原電池加快化學反應的速度，故答案為：活性炭和鐵構成了無數個微小的原電池．

點評 本題考查元素化合物的性質、化學反應速率、和電化學等問題，綜合性較強，設計實驗步驟，注意語言的條理性和嚴密性．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

4．某化學興趣小組用銅和濃硫酸制取SO2，并依次檢驗SO2具有酸性氧化物的性質和還原性、漂白性、氧化性，所用儀器如圖所示（圖中連接膠管、夾持和加熱裝置省略）：

查閱資料可知，HSO3- 的酸性強弱與H2CO3相近．請回答下列問題：
（1）裝置A中發(fā)生反應的化學方程式是：ACu+2H2SO4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）上述裝置的接口連接順序依次是a→f→e→c→b→g→h→d（填導管接口字母）．
（3）證明SO2具有氧化性的現象是E試管中溶液變渾濁；證明SO2具有還原性的實驗中，反應的離子方程式是SO2+Br2+2H2O=SO42-+2Br-+4H+．
（4）C試管中NaOH溶液的作用是吸收未反應完的SO2，以免污染空氣，CCl4的作用是防止溶液倒吸．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

5．下列有關多電子原子的敘述中，正確的是（　�。�
A．在一個多電子原子中，不可能有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子
B．在一個多電子原子中，不可能有兩個能量相同的電子
C．在一個多電子原子中，N層上的電子能量肯定比M層上的電子能量高
D．某個多電子原子的3p能級上僅有兩個電子，它們的自旋狀態(tài)必然相反

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

2．氮及氮的化合物在生產生活中有著重要的用途，NH3、HNO3等是重要化工產品．
（1）合成氨的原料氣N2和H2通常是以焦炭、水和空氣為原料來制取的．其主要反應是：①2C+O2→2CO   ②C+H2O（g）→CO+H2   ③CO+H2O（g）→CO2+H2
某次生產中將焦炭、H2O（g）和空氣（設空氣中N2和O2的體積比為4：1，下同）混合反應，所得氣體產物經分析，組成如下表：表中x=44m3，實際消耗了30 kg焦炭．
氣體CON2CO2H2O2
體積（m3）（標準狀況）x2012601.0
（2）汽車尾氣會排放氮的氧化物污染環(huán)境．已知氣缸中生成NO的反應為：N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空氣含有0.8molN2和0.2molO2，1300℃時在密閉容器內反應達到平衡．測得NO為8×10-4mol．計算該溫度下的平衡常數K=$\frac{[NO]^{2}}{[{N}_{2}]•[{O}_{2}]}$=4×10-6（寫出表達式，并計算出結果）；汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是溫度升高，反應速率加快，平衡右移．
（3）SO2和氮的氧化物都是空氣中的有害氣體，已知：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1
2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H=-113.0kJ•mol-1
則反應NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol-1．
（4）25℃時，電離平衡常數：
化學式H2CO3HClOH2C4H4O6（酒石酸）
電離平衡常數K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11		3.0×10-8K1=9.1×10-4
K2=4.3×10-5
回答下列問題：
a．常溫下，將0.1mol/L的次氯酸溶液與0.1mol/L的碳酸鈉溶液等體積混合，所得溶液中各種離子濃度關系正確的是BCE
A．c（Na+）＞c（ClO-）＞c（HCO3-）＞c（OH-）
B．c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（ClO-）＞c（H+）
C．c（Na+）═c（HClO）+c（ClO-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）+c（CO32-）
D．c（Na+）+c（H+）═c（ClO-）+c（HCO3-）+2c（CO32-）
E．c（HClO）+c（H+）+c（H2CO3）═c（OH-）+c（CO32-）
b.0.1mol/L的酒石酸溶液與pH=13的NaOH溶液等體積混合，所得溶液的pH為6，則c（HC4H4O6-）+2c（C4H4O62-）=（0.05+10-6-10-8）mol/L．（列出計算式）

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

9．下列說法中，正確的是（　�。�
A．中和反應反應熱的測定實驗中，將環(huán)形玻璃攪拌棒換成環(huán)形銅絲攪拌棒測定出來的中和熱值偏大
B．在101kPa時，2gH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式表示為：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6KJ/mol
C．將0.5molN2和1.5molH2置于密閉容器中充分反應生成NH3（g），放熱19.3kJ，其熱化學方程式為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-38.6KJ/mol
D．HCl和NaOH反應的中和熱△H=-57.3KJ/mol，則H2SO4和Ca（OH）2反應的反應熱△H=-（2×57.3）KJ/mol

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

19．堿金屬元素原子最外層的電子都是1個，在化學反應它們容易失去1個電子；堿金屬元素中金屬性最強的是Cs，原子半徑最小的是Li．鹵族元素原子最外層的電子都是7個，在化學反應它們容易得到1個電子；在鹵族元素中非金屬性最強的是F，原子半徑最小的是F．

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科目：高中化學 來源： 題型：多選題

6．元素X、Y可組成化學式為XY2的離子化合物，則X、Y的原子序數可能是（　�。�
A．11和16B．6和8C．12和17D．20和9

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

3．下列結論錯誤的是（　�。�
①微粒半徑：r（K+）＞r（Al3+）＞r（S2-）＞r（Cl-） 
②氫化物的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞H2S＞PH3＞SiH4
③還原性：S2-＞Cl-＞Br-＞I-
④氧化性：Cl2＞S＞Se＞Te
⑤酸性：H2SO4＞H3PO4＞H2CO3＞HClO     
⑥非金屬性：O＞N＞P＞Si
⑦金屬性：Be＜Mg＜Ca＜K．
A．①B．①③C．②③④⑤⑥⑦D．①③⑤

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

4．無色的氣體甲，可能含NO、O2、NH3、N2中的幾種，將100mL甲氣體經過如圖所示實驗的處理，結果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則甲氣體的組成可能為（　�。�
A．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N2

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