第五章 化工生产中的重要非金属元素测试题
一、单选题
1．化学与生活密切相关，下列说法正确的是
A．二氧化硫有毒，一定不能用作食品添加剂
B．二氧化硅有半导体性能，可用于制作光电池
C．爆竹燃放过程中，硫燃烧直接生成三氧化硫
D．同位素示踪技术常用于医疗、考古及物质变化规律的探究
2．氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉(Al2O3)，热稳定性好，化学性质稳定。以下关于氮化硅陶瓷的用途不正确的
A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备
B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体
C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机
D．氮化硅陶瓷的原料来源丰富，很有发展前途
3．D.蓝矾溶于水含有重金属离子铜离子，不能用于净水，而明矾可以作饮用水的净水剂，故D错误；故选C央视栏目《国家宝藏》不仅介绍了历史文化知识，彰显了民族自信、文化自信，历史文物本身也蕴含着许多化学知识。下列说法错误的是
A．南朝·《竹林七贤与启荣期》砖画的砖块的主要成分是硅酸盐
B．战国·曾侯乙编钟属于青铜制品,青铜是一种铜锡合金
C．清·乾隆“瓷母”—各种釉彩大瓶中的红色窑变釉的主要成分可能是氧化铜
D．宋·王希孟《千里江山图》卷中的绿色颜料铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
4．下列关于的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是
A．碱转化为酸式盐：
B．碱转化为两种盐：
C．过氧化物转化为碱：
D．盐转化为另一种盐：
5．化学来源于生活，很多化学物质有俗名，例如乙酸的俗名为醋酸。下列化学式与俗名关系正确的是
A．S-硫黄 B．NaHCO3-苏打 C．NaOH-纯碱 D．Na2SiO3-玻璃
6．侯氏制碱法原理是：NH3＋H2O＋CO2＋NaCl＝NaHCO3↓＋NH4Cl析出碳酸氢钠，下列实验装置及原理设计说法不合理的是：
A．用装置甲制取氨气时得到氨气很少，主要原因是分解得到NH3、HCl的遇冷会重新化合
B．用装置乙生成的CO2速率很慢，原因是反应生成微溶于水的硫酸钙，覆盖着大理石的表面
C．用装置丙模拟侯氏制碱法，可以同时通入NH3、CO2，也可以先通氨气再通CO2
D．用装置丁分离得到产品NaHCO3，为得到干燥产品，也可采用减压过滤
7．下列物质对应的化学式不正确的是（ ）
A．纯碱： B．磁性氧化铁：
C．硫黄： D．石膏：
8．对下列事实的原因分析错误的是
选项 事实 原因
A 常温下可用铁槽车运送浓硝酸 常温下浓硝酸不与铁反应
B 浓硝酸在光照下其颜色变黄 浓硝酸不稳定，见光易分解
C 向CuSO4·5H2O晶体中滴加少量浓硫酸，晶体表面出现“白斑” 浓硫酸具有吸水性
D 在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象 浓硫酸具有脱水性
A．A B．B C．C D．D
9．下列叙述正确的有
①、、都是形成酸雨的因素，都能和水反应生成酸
②、均不能用浓硫酸干燥
③足量铁与稀硝酸反应生成，硝酸将氧化为
④与都属于酸性氧化物，都不能与酸反应
⑤实验室可用溶液处理和废气
⑥只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而只能用排空气法收集，不能用排水集气法
⑦)铵盐受热分解一定都会产生氨气
⑧可用淀粉试纸鉴别红棕色的蒸气和气体
A．2项 B．3项 C．4项 D．5项
10．下列气体中，既有颜色又有毒性的是
A．N2 B．NO2 C．NO D．NH3
11．将少量浓硫酸倒入盛有蔗糖的小烧杯中，搅拌后观察现象，下列描述正确的是（ ）
A．实验中浓硫酸表现强酸性
B．蔗糖变黑，表明浓硫酸具有吸水性
C．实验中可闻到刺激性气味的气体，表明浓硫酸具有脱水性
D．该实验会生成两种气体，并可证明浓硫酸具有强氧化性
12．若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列叙述正确的是
A．Cu与浓硫酸反应，只体现的酸性
B．a处变红，说明是酸性氧化物
C．b或c处褪色，均说明具有漂白性
D．冷却后，将水慢慢加入试管中，观察到溶液呈蓝色
13．下列制取Cl2、探究其漂白性、收集并进行尾气处理的原理和装置合理的是
A．A B．B C．C D．D
14．下列说法正确的是（ ）
A．二氧化硫具有还原性，能与强氧化性的高锰酸钾发生氧化还原反应
B．因为二氧化硫有漂白性，能使品红溶液永久褪色
C．大气中二氧化碳浓度高时也能形成酸雨
D．浓硫酸常用作干燥剂，是因为浓硫酸具有脱水性
15．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．MgCO3MgCl2(aq) Mg
B．NaClNaHCO3(s) Na2CO3(s)
C．SiO2SiSiCl4
D．AgNO3[Ag(NH3)2]OH(aq) Ag
二、填空题
16．化学是一门以实验为基础的自然科学。根据题意回答下列问题：
(1)盛装NaOH的溶液的试剂瓶不用玻璃塞，是因为玻璃中的_______(填“SiO2”或“Na2SiO3”)和NaOH反应，导致难以打开瓶塞。
(2)检验某溶液中是否含Cl-，取少量溶液于试管中，然后_________，若产生白色沉淀，则说明该溶液______(填“含”或“不含”)Cl-；
(3)浓硫酸常用作干燥剂，说明浓硫酸具有__________，用玻璃棒蘸浓硫酸滴在纸上，发现变黑，说明浓硫酸具有__________ 。
17．请根据要求书写出方程式。
(1)2021年3月18日，在由全球权威电子行业媒体ASPENCORE主办的2021年中国IC领袖峰会上，苏州芯联成软件有限公司获优异表现，芯片的主要成分是___________，写出其工业用二氧化硅制备其粗产品的化学反应方程式___________
(2)精美的雕花玻璃使我们的世界变得绚丽多彩，雕花玻璃涉及的主要反应的化学方程式为___________。
(3)1754年，Briestly用硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰共热制得了氨，化学反应方程式为___________。
(4)可利用CH4等气体除去烟气中的氮氧化物，生成物为可参与大气循环的气体，请写出CH4与NO反应的化学方程式___________。
(5)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应可以回收S，其物质转化如图所示。该图示的总反应为___________。
18．硝酸是用途广泛的重要化工原料，自然界和化工生产中合成硝酸各物质转化关系如下图所示，请结合你所学的知识回答以下问题：
(1)在自然界中能稳定存在的原因是___________；
(2)上图①～⑥各步转化中，属于氮的固定的是___________(填序号)；
(3)氨的催化氧化是工业合成硝酸的重要步骤，其中氧化剂与还原剂物质的量之比___________；
(4)为提高NO→的转化率，可采取的措施是___________；
(5)工业制硝酸时含有NO、等大气污染物。用尿素[]水溶液吸收氮氧化物是一种可行的方法。NO和不同配比混合气通入尿素溶液中，总氮还原率与配比关系如下图。
①用尿素[]水溶液吸收体积比为1：1的NO和混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式___________；
②随着NO和配比的提高，总氮还原率降低的主要原因是___________。
19．(1)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。刻蚀印刷电路板涉及的离子方程式为________，检验溶液中还有Fe3+的试剂是_________。
(2)—定量的SO2与NaOH溶液反应，所得产物中含有Na2SO3和NaHSO3，物质的量之比为3:5，则参加反应的SO2与NaOH的物质的量之比为___________。
(3)铝分别与足量的NaOH溶液和稀硫酸反应，若两个反应在相同状况下放出等量的气体，则两个反应中消耗的铝的物质的量之比为_________。
(4)在标准状况下，由CO和CO2组成的混合气体6.72 L，质量为12 g。此混合物中 CO和CO2物质的量之比为_________。
20．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液500mL，平均分成两等份。向第一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6g铜粉。向第二份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随加入铁粉质量的变化如图所示(假设硝酸只被还原为气体)。
已知：不考虑溶液混合时体积和温度变化。
回答下列问题：
(1)在第一份溶液中，反应进行时：
①发生反应的离子方程式为_______。
②被消耗完全的离子为_______(填离子符号)。
(2)在第二份溶液中：
①从反应开始至反应结束的过程中，产生的气体有_______(填化学式)，所得气体的总体积为_______L(标准状况下)。
②检验a点溶液中金属离子的方法为_______。
③a→b的化学方程式为_______。
④c点溶液中， _______。
(3)原混合溶液中，_______g。
21．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
(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2位小数，下同。)
(2)现以1.70吨液氨为原料生产硝酸，然后加入4.50吨水，得到密度为1.31 g/cm3的硝酸，该硝酸的物质的量浓度是__________mol/L。( 假设生产过程中反应物和生成物均无损耗)。
(3)把22.40 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中，反应只收集到0.30 mol NO2和0.20 mol NO。通过计算推断反应后溶液中溶质的成分及其物质的量______。(写出计算过程)
(4)硝酸工业尾气中的NO、NO2属于大气的主要污染物。已知1 m3硝酸工业的尾气中含3160 mg NOx，其中n(NO) ：n(NO2)=9：1。
①如果用NaOH溶液完全吸收NOx，至少需要补充标准状况下的富氧空气多少升 (富氧空气中O2的体积分数为0.25) (写出计算过程)___。
②如果用氨催化还原法，即用氨作还原剂，将NO、NO2 转化为氮气直接排入空气中，需要氨气的质量为多少克 (写出计算过程)_______。
22．实验室常用饱和NH4Cl溶液跟饱和NaNO2溶液反应制取氮气，其反应为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O(反应放热)，再用制得的氮气跟氢气化合制取氨气。实验装置如图所示。
请回答：
(1)装置A中导管a所起的作用是_______(用序号回答)。
①防止NaNO2饱和溶液蒸发
②使分液漏斗中溶液能顺利滴下
③使实验装置不漏气
(2)装置C的作用是_______。
(3)在实验开始前，首先必须进行的操作是_______。
(4)点燃装置D的酒精灯之前，必须进行的操作是_______。
(5)从装置D中导出的气体成分是_______。
23．金属铝在酸性或碱性溶液中均可与发生氧化还原反应，转化关系如下：
请回答下列问题：
(1)实验室制备气体D的化学反应方程式为___________；
(2)气体D和F反应可生成盐，检验该盐中阳离子的方法是___________；
(3)向B溶液中通入过量的CO2，该反应的离子方程式是___________；
(4)除去气体C中的杂质气体E的化学方法是___________ (用化学方程式表示)；
(5)Al与在酸性条件下反应，Al与被还原的的物质的量之比是 ___________；
(6)在100 mL 0.5 mol/L 的A溶液中，加入100 mL NaOH溶液，得到1.56 g沉淀，所需NaOH溶液的物质的量浓度为___________ ， ___________。
【参考答案】
一、单选题
1．D
解析：A．二氧化硫有还原作用，可消耗果蔬组织中的氧，可以抑制氧化酶的活性，从而抑制酶性褐变，有抗氧化作用，所以二氧化硫能作食品防腐剂，但不能超量，故A错误； B．Si可以作半导体材料，能制作光电池，二氧化硅是制作光导纤维原料，故B错误； C．硫在空气或氧气中燃烧只能生成二氧化硫，二氧化硫和氧气在催化剂作用下加热才能氧化生成三氧化硫，故C错误；D．同位素示踪法可以用来研究一些化学反应的历程、医疗、考古及物质变化规律，故D正确；故答案为D。
2．B
解析：A．根据题干信息，氮化硅的热稳定性好，可以用于可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备，故A正确；
B．氮化硅属于原子晶体，不是电的良导体，故B错误；
C．氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度大，可以研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机，故C正确；
D．制备氮化硅的原料来源丰富，自然界中有大量氮气和二氧化硅，具有广阔的发展前景，故D正确；
答案选B。
3．C
解析：A．砖是由黏土等烧制而成的，主要成分为硅酸盐，故A正确；
B．青铜是一种铜锡合金，战国 曾侯乙编钟属于青铜制品，故B正确；
C．陶瓷主要成分为硅酸盐，各种釉彩大瓶中的红色窑变釉的主要成分是氧化亚铜，氧化铜为黑色，故C错误；
D．铜绿主要成分为碱式碳酸铜，故D正确；
答案为C。
4．B
解析：A．向氢氧化钠溶液中通入足量的二氧化碳，碱可以转化成酸式盐，离子方程式为：CO2+OH-=，故A错误；
B．氯气通入NaOH溶液中可以生成氯化钠和次氯酸钠两种盐，其离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故B正确；
C．钠的过氧化物为Na2O2，可以和水反应生成氢氧化钠，但在离子方程式里Na2O2不能拆成离子，故C错误；
D．硅酸钠溶于水，在离子方程式里要写成离子，故D错误；
故选B。
5．A
解析：A．硫的俗称为硫磺，A正确；
B．碳酸氢钠的俗称为小苏打，B错误；
C．氢氧化钠的俗称为苛性钠，纯碱的成分为碳酸钠，C错误；
D．硅酸钠的水溶液为水玻璃，D错误；
故选A。
6．C
解析：A．氯化铵分解后，在试管口化合生成氯化铵，则用装置甲制取氨气时得到氨气的量很少，故A正确；
B．生成硫酸钙微溶，包裹在碳酸钙表面，则装置乙制取二氧化碳时，往往反应不充分，大理石利用率太低，故B正确；
C．先通NH3后通入CO2，可增大二氧化碳的溶解，利于碳酸氢钠的制备，而不能同时通入NH3和CO2，故C错误；
D．用装置丁过滤分离得到产品 NaHCO3，减压过滤，可防止碳酸氢钠分解，故D正确；
故答案选C。
7．D
解析：石膏化学式是，A、B、C均正确，D错误，
故选D。
8．A
解析：A．常温下Fe遇浓硝酸钝化，表面生成了致密的氧化物保护膜，则可用铁槽车运送浓硝酸，故A错误；
B．浓硝酸见光易分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸，使浓硝酸略带黄色，故B正确；
C．浓硫酸有吸水性，则当CuSO4·5H2O晶体中滴加少量浓硫酸，晶体表面出现“白斑”，故C正确；
D．浓硫酸具有脱水性，则在蔗糖中加入浓硫酸后，蔗糖脱水碳化，而出现发黑现象，故D正确；故答案为A。
9．B
解析：①SO2、NO、NO2都是形成酸雨的因素，SO2、NO2能和水反应生成酸，NO不能与H2O反应，①错误；②NH3是碱性气体，能与H2SO4反应，H2S是还原性气体，能与浓硫酸发生氧化还原反应，故NH3、H2S均不能用浓硫酸干燥，②正确；③足量铁与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2，是由于硝酸将Fe氧化为Fe3+，然后过量的Fe将Fe3+还原为Fe2+，③错误；④SiO2与CO2都属于酸性氧化物，SiO2能与HF反应，④错误；⑤2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O、SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，故实验室可用NaOH溶液处理Cl2和SO2废气，⑤正确；⑥由于2NO+O2=2NO2，NO只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而3NO2+H2O=2HNO3+NO， NO2只能用排空气法收集，不能用排水集气法，⑥正确；⑦铵盐受热分解不一定都会产生氨气，如(NH4)2Cr2O7受热分解产生N2、Cr2O3和H2O，⑦错误；⑧Br2和NO2均能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝，则不可用淀粉试纸鉴别红棕色的Br2蒸气和NO2气体，⑧错误；综上分析可知，②⑤⑥三项正确，故答案为：B。
10．B
解析：A．N2为无色无味、无毒的气体，故A不符合题意；
B．NO2为红棕色气体，有毒，故B符合题意；
C．NO为无色无味，有毒的气体，故C不符合题意；
D．NH3为无色有刺激性气味，故D不符合题意；
故选：B。
11．D
解析：A.实验中浓硫酸表现脱水性和强氧化性，不表现强酸性，故A错误；
B.浓硫酸具有脱水性，能将蔗糖中的H、O以2：1水的形式脱去，最终将蔗糖转化为C变黑，故B错误；
C.脱水碳化生成的碳和浓硫酸共热发生氧化还原反应生成二氧化碳和二氧化硫气体，其中SO2具有刺激性气味，实验表明浓硫酸具有强氧化性，故C错误；
D.脱水碳化生成的碳和浓硫酸共热发生氧化还原反应生成二氧化碳和二氧化硫气体，实验表明浓硫酸具有强氧化性，故D正确；
答案选D。
12．B
解析：A．Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫、水，体现的酸性和强氧化性，故A错误；
B．a处变红，说明a处二氧化硫和水反应生成酸，说明是酸性氧化物，故B正确；
C．二氧化硫使品红褪色，体现二氧化碳的漂白性；二氧化硫使高锰酸钾溶液褪色，体现二氧化硫的还原性，故C错误；
D．反应后的溶液中含有浓硫酸，为防止液体飞溅，应将试管中的液体慢慢倒入水中，观察到溶液呈蓝色，故D错误；选B。
13．B
解析：A．该反应制取氯气需要加热，图中缺酒精灯，故A不合理；
B．浓硫酸干燥氯气，干燥的红色布条不褪色可说明干燥的氯气没有漂白性，故B合理；
C．氯气密度大于空气，要用向上排空气法收集氯气，故C不合理；
D．氯气在饱和食盐水中溶解度很小，不能用饱和食盐水吸收尾气，应换成氢氧化钠溶液，故D不合理；选B。
14．A
解析：A．高锰酸钾有强氧化性，与二氧化硫反应，体现二氧化硫的还原性，A正确；
B．二氧化硫使品红溶液褪色，加热后恢复颜色，B错误；
C．大气中是二氧化硫能形成硫酸型酸雨，二氧化碳不会形成酸雨，C错误；
D．浓硫酸具有吸水性，可用做干燥剂，D错误；
故选A。
15．D
解析：A. 电解氯化镁溶液无法得到单质Mg，应当电解熔融状态氯化镁，A错误；
B. 向氯化钠溶液中通入二氧化碳无法得到碳酸氢钠固体，应当向饱和食盐水中先通入氨气，从而增大二氧化碳的溶解度，进而通入二氧化碳，才能得到碳酸氢钠固体，B错误；
C. 硅单质不溶于盐酸，C错误；
D. 向硝酸银溶液中滴加氨水，可以得到银氨溶液，麦芽糖具有还原性，故能够还原[Ag(NH3)2]OH，得到Ag单质，D正确；
答案选D。
二、填空题
16． SiO2 滴加硝酸酸化的硝酸银 含 吸水性 脱水性
解析：分析：根据二氧化硅的化学性质分析解答；根据Cl-的检验方法分析解答；根据浓硫酸的吸水性、脱水性结合实验现象及用途分析解答。
(1)玻璃中的二氧化硅属于酸性氧化物，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，而硅酸钠溶液属于矿物胶，导致难以打开瓶塞，故答案为：SiO2；
(2)氯化银既难溶于水也难溶于酸，所以滴加硝酸酸化的硝酸银可以检验Cl-，若有白色沉淀，则说明该溶液中含Cl-，故答案为：滴加硝酸酸化的硝酸银；含；
(3)浓硫酸具有吸水性，所以可以用来作干燥剂；浓硫酸具有脱水性，可以使有机物中的H、O按照水的组成脱去，留下C，所以会变黑，故答案为：吸水性 脱水性。
17．(1) Si
(2)4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
(3)
(4)
(5)2H2S+O2=2S↓+2H2O
解析：（1）硅芯片主要为Si单质。工业利用碳还原SiO2制得，反应为。答案为Si；；
（2）玻璃雕花利用HF与SiO2反应实现，反应为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O。答案为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；
（3）硵砂(主要成分NH4Cl)和熟石灰[Ca(OH)2]共热制得了氨。答案为；
（4）甲烷除氮氧化物产生CO2和N2，反应为。答案为；
（5）从图看Cu2+和Fe3+为催化剂，而CuS为中间体，则反应为2H2S+O2=2S↓+2H2O。答案为2H2S+O2=2S↓+2H2O。
18．(1)由于N原子的最外层上有5个电子，故氮气分子中存在氮氮三键，故氮气的化学性质很稳定
(2)①②
(3)5：4
(4)增大空气(氧气)的浓度
(5) NO+NO2+(NH2)2CO=2N2+CO2+2H2O NO难溶于水，难以与尿素接触反应
解析： (1)由于N原子的最外层上有5个电子，故氮气分子中存在氮氮三键，故氮气的化学性质很稳定，故在自然界中能稳定存在。
(2)将游离态的氮转化为化合态的过程叫氮的固定，①~⑥各步转化中，属于氮的固定的是①②。
(3)氨的催化氧化反应为，氧化剂为氧气，还原剂为氨气，故氧化剂与还原剂物质的量之比为5：4。
(4)为提高NO→HNO3的转化率，可采取的措施是增大空气(氧气)的浓度。
(5)①体积比为1:1的NO和NO,混合气体，说明反应中化学计量数之比为1:1，反应化学方程式为NO+NO2+(NH2)2CO=2N2+CO2+2H2O。
②由于NO难溶于水，难以与尿素接触反应，未参与反应的NO增多，大量的NO通入之后不能反应，导致总还原率降低。
19． 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ KSCN溶液 8∶11 1∶1。 1∶3
解析：(1)用FeCl3溶液做腐蚀液与Cu反应生成CuCl2和FeCl2，反应的离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，检验Fe3+溶液的试剂是KSCN溶液，滴入KSCN溶液，溶液变红色证明含铁离子，故为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；KSCN溶液；
(2)一定量的SO2和NaOH溶液反应，所得产物中含有Na2SO3和NaHSO3，说明SO2和NaOH都没有剩余，Na2SO3和NaHSO3物质的量之比为3∶5，则根据钠离子与S原子守恒可知，参加反应的SO2和NaOH的物质的量之比=(3+5)∶(3×2+5)=8∶11，故为：8∶11。
(3)铝分别和足量的氢氧化钠和稀硫酸反应，如果生成相同条件下等量的氢气，这两个反应中都是铝失电子，均由0价变成+3价，由转移电子守恒知，需要铝的物质的量之比为1∶1，故为：1∶1；
(4)标准状况下，混合气体的物质的量为=0.3mol，设CO的物质的量为x mol，CO2的物质的量为y mol，则：x+y=0.3，28x+44y=12，解得：x=0.075mol，y=0.225mol，此混合物中CO和CO2物质的量之比=0.075mol∶0.225mol=1∶3，故为：1∶3。
20．(1)
(2) 、 4.48 取该溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若变红则说明存在Fe3+ 1
(3)61.6
解析：（1）第一份溶液中加Cu粉溶解，发生离子反应：，9.6g铜粉的物质的量为0.15mol，消耗硝酸根离子0.1mol，结合图像信息可知：消耗5.6gFe，即0.1mol，反应消耗的物质的量为0.1mol，则溶液中硝酸根离子此时被消耗完全，故答案为：；；
（2）①由图示并结合氧化性：可知，第一阶段发生反应为：，该阶段消耗5.6gFe，即0.1mol，反应消耗的物质的量为0.1mol，生成NO的物质的量为0.1mol；第二阶段发生反应：；第三阶段发生反应为：，该阶段消耗铁粉(14-8.4)g=5.6g，即0.1mol，则生成氢气的物质的量为0.1mol，所得气体总物质的量为0.2mol，体积为4.48L，故答案为：、；4.48；
②由以上分析可知a点溶液为硫酸铁溶液，检验三价铁可用KSCN溶液，观察溶液是否变红色，具体操作为：取该溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若变红则说明存在Fe3+，故答案为：取该溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若变红则说明存在Fe3+；
③第二阶段发生反应：；
④利用c点溶液中溶质FeSO 的Fe元素守恒，可求得= n(Fe2+) ==0.25mol， 则==1，故答案为：1；
（3）结合第一阶段反应：利用得失电子守恒可知， × 3 = n(Fe)× 3，故= n(Fe) ==0.1mol， 则原溶液中含0.2mol HNO3，结合(2)中的第④问，可知原溶液中硫酸的浓度为1mol/L，n(H2SO4)=1mol/L×0.5L=0.5mol，可得：m(H2SO4)+m(HNO3)=61.6g，故答案为：61.6。
21．78 10.40 Fe(NO3)3 0.1 mol ；Fe(NO3)2 0.3 mol 1.79 L 1.25 g
解析： (1)将已知方程式叠加，可得总反应方程式，就可得到反应产生的硝酸的质量及总质量，据此计算硝酸的质量分数；
(2)根据N元素守恒，依据NH3～HNO3计算硝酸的物质的量，再根据ρ=计算硝酸溶液的密度，然后公式c=计算硝酸的物质的量浓度；
(3)根据生成的一氧化氮、二氧化氮的物质的量，消耗铁的物质的量，利用原子个数守恒、得失电子数守恒计算解答；
(4)①设混合气体中含有x mol NO，y mol NO2，依据题干条件n(NO)：n(NO2)=9：1，及总质量为3160 mg，计算两种气体的物质的量，氢氧化钠与一氧化氮气体、二氧化氮混合气体反应，方程式为：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，反应后剩余气体为NO，NO被O2氧化为NO2，只要NO与NO2物质的量相等，气体就可以被NaOH溶液完全吸收，再根据氧化还原反应中电子得失守恒计算氧气的物质的量，依据富氧空气中氧气的含量计算需要富氧空气的体积；
②依据得失电子守恒可知NO、NO2中N变为N2中0价的N ，其得到电子总数等于NH3中-3价的N变为N2中0价的N失去电子总数，据此解答。
(1)由已知方程式：4NH3+5O24NO+6H2O --① 4NO+3O2+2H2O→4HNO3---②，将两个方程式叠加，可得总方程式：4NH3+8O2=4HNO3+4H2O，则硝酸的质量分数为：=0.78；
(2)1.70吨液氨的物质的量n(NH3)==1.0×105 mol，根据转化关系4NH3+8O2=4HNO3+4H2O，可知反应产生硝酸的物质的量也是1.0×105 mol，反应消耗O2的物质的量为n(O2)=2n(NH3)=2.0×105 mol，硝酸溶液的质量=液氨的质量+水的质量+消耗氧气的质量=1.70×106 g+4.50×106+×32 g/mol×2.0×105 mol=1.26×107 g，该硝酸溶液的体积V==9.62×106 cm3=9.62×103 L，则反应产生的硝酸溶液的物质的量浓度c(HNO3)==10.40 mol/L；
(3)Fe是变价金属，铁与硝酸反应可能硝酸铁，也可能生成硝酸亚铁。设最后溶液中含有硝酸铁物质的量为x mol，硝酸亚铁的物质的量为y mol，n(Fe)==0.4 mol，根据Fe元素守恒可知x+y=0.4；根据氧化还原反应中电子得失守恒可知：3x+2y=0.30 mol×(5-4)+0.20 mol×(5-2)，解得x=0.1 mol，y=0.3 mol，即最后溶液中含有硝酸铁的物质的量为0.1 mol；含有硝酸亚铁的物质的量为0.3 mol；
(4)①由题意可知：n(NO)：n(NO2)=9：1，二者总质量为3160 mg，设混合气体中含有x mol NO，y mol NO2，则有x：y=9：1，30x+46y=3.16，解得x=0.09 mol；y=0.01 mol。两种气体的混合物被NaOH溶液吸收，发生反应：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，根据方程式可知NO、NO2按1：1物质的量关系反应，剩余NO物质的量为n(NO)=0.09 mol-0.01 mol=0.08 mol，要想气体完全被吸收，只需鼓入O2使0.04 mol NO转化为NO2气体即可。依据电子守恒可得：0.04 mol×(4-2)=n(O2)×4，解得n(O2)=0.02 mol，其在标况下体积为：V(O2)=0.02 mol×22.4 L/mol=0.448 L，由于富氧空气中O2的体积分数为0.25，所以需要富氧空气的体积V(空气)=0.448 L÷0.25=1.792 L；
②由①知1 m3硝酸工业的尾气中含3160 mg的NOx中含有NO 0.09 mol，含有NO2 0.01 mol，如果用氨催化还原法，用氨作还原剂，将NO、NO2转化为氮气直接排入空气中，设需要氨气的物质的量为n(NH3)，依据得失电子守恒可知：0.09 mol×(2-0)+0.01 mol×(4-0)= n(NH3)×[0-(-3)]，解得n(NH3)= mol，其质量m(NH3)= mol×17 g/mol=1.25 g。
22．(1)②
(2)干燥N2、H2；使N2、H2充分混合；且能通过观察气泡，控制N2和H2的气流
(3)检验装置的气密性
(4)排尽装置中空气
(5)N2、H2、NH3
解析：装置A为制备N2的装置，装置B为制备H2的装置，装置C为干燥装置，同时能使气体均匀混合，控制气流速率；装置D为制备NH3的装置，装置E为尾气吸收装置。
(1)反应产生气体，分液漏斗与蒸馏烧瓶之间若无导管连接，则烧瓶中气体的压强就会比分液漏斗中大，分液漏斗中的液体就不容易滴下；若有导管连接，则烧瓶和分液漏斗中气体的压强相同，分液漏斗中的液体能够顺利滴入烧瓶中；故装置A中导管a所起的作用是平衡装置内气压，使分液漏斗中溶液能顺利滴下，故选②。
(2)装置C中的浓硫酸可以干燥N2、H2，也可以使N2、H2在一个小的空间内充分混合，且能通过观察产生气泡的个数，控制N2和H2的通气速率。
(3)在实验开始前，首先必须进行的操作是检验装置的气密性。
(4)由于装置D中含有可燃性气体氢气，若再含有空气，则点燃装置D的酒精灯有可能会引起爆炸，所以在此之前必须将装置中空气排尽。
(5)装置D中，N2和H2发生反应N2+3H22NH3，该反应是可逆反应，从装置D中导出的气体成分是N2、H2、NH3。
23． 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 取少量待测溶液于试管中，加入NaOH浓溶液并加热，将湿润红色石蕊试纸置于试管口，产生有刺激性气味、能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 CO2++2H2O=Al(OH)3↓+ 3NO2+H2O=2HNO3+NO 1：1 0.6 mol/L 1.8 mol/L
【分析】铝在酸性条件 下与硝酸根离子反应生成气体C，从气体C和O2反应，然后与水反应分析，气体C为NO，E为NO2，F为HNO3；根据气体D和O2在催化剂条件下反应产生NO，并且与F反应可生成盐，说明D为NH3，Al与在酸性条件下反应产生的A为硝酸铝，B与在碱性条件下反应产生的B为偏铝酸盐，二者在一定条件下可相互转化，据此解答。
解析：根据上述分析可知：A为硝酸铝，B为偏铝酸盐，C为NO，D为NH3，E为NO2，F为HNO3。
(1)气体D为NH3，在实验室中一般是用铵盐与碱共热制取氨气，反应方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)气体D为NH3，F为HNO3，二者反应产生NH4NO3。检验其阳离子方法是：取少量待测溶液于试管中，向其中加入NaOH浓溶液并加热，并将湿润红色石蕊试纸置于试管口，若产生有刺激性气味、使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH3，则证明溶液中含有。
(3)B为偏铝酸盐，由于酸性：H2CO3＞Al(OH)3，向偏铝酸盐溶液中通入足量CO2气体，反应产生Al(OH)3沉淀和碳酸氢盐，该反应的离子方程式为：CO2++2H2O=Al(OH)3↓+。
(4)气体C是NO，气体E是NO2，可根据NO2能够与水反应产生HNO3和NO，用水洗气，得到纯净的NO气体，反应方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO。
(5)Al、、H+会发生氧化还原反应，产生Al(NO3)3、NO、H2O，反应方程式为：Al+4HNO3=Al(NO3)3+NO↑+2H2O。根据方程式可知：Al为还原剂，HNO3为氧化剂，1个Al反应，消耗4个HNO3，其中1个起氧化剂作用，3个起酸的作用，则Al与被还原的的物质的量之比是1：1。
(6) A为硝酸铝，在100 mL 0.5 mol/L 的A溶液中含有Al(NO3)3的物质的量n[Al(NO3)3]=0.5 mol/L×0.1 L=0.05 mol。向其中加入100 mL NaOH溶液，得到1.56 g沉淀为Al(OH)3，其物质的量n[Al(OH)3]==0.02 mol，小于硝酸铝的物质的量，可能是NaOH不足量，Al3+未完全反应，也可能是NaOH溶液过量，部分Al(OH)3沉淀被过量NaOH溶液溶解变为NaAlO2。
若NaOH溶液不足量，则根据Al3++3OH-=Al(OH)3↓可知：n(NaOH)=3n[Al(OH)3]=3×0.02 mol=0.06 mol，则NaOH溶液的浓度c(NaOH)==0.6 mol/L；
若NaOH过量，首先发生反应：Al3++3OH-=Al(OH)3↓，然后发生：Al(OH)3+OH-=+2H2O，可见：Al3+形成的沉淀完全溶解，需NaOH的物质的量是Al3+的4倍，溶解Al(OH)3与OH-物质的量的比是1：1，故当剩余0.02 mol Al(OH)3时，共需NaOH的物质的量为n(NaOH)=4×0.05 mol-0.02 mol=0.18 mol，则该NaOH溶液的物质的量浓度c(NaOH)= =1.8 mol/L
