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解答

(1)①NO2与水反应生成HNO3和NO,又NO能被O2氧化为NO2;所以上述反应的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2
故答案为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2
②设起始时NO2物质的量为1 mol,经过nn次循环后生成HNO3的物质的量为:Sn=

2
3
+
2
3
×
1
3
+
2
3
×(
1
3
2+
2
3
×(
1
3
3+・・・・・・+
2
3
×(
1
3
)nn-1,经等比数列求和可得:Sn=1-(
1
3
)nn,则NO2生成HNO3转化率为:
1-(
1
3
)n
1
=a,即a=1-(
1
3
)nn
故答案为:a=1-(
1
3
)nn
(2)①根据图象可知当硝酸浓度大于10.0mol/L时,气体产物只有NO2,Mg+HNO3→Mg(NO32+NO2↑+H2O,反应中HNO3→NO2,N元素从+5价降到+4价得到1个电子,
Mg→Mg(NO32,Mg元素从0价升到+2价失去2个电子,所以Mg的计量数为1,NO2的计量数为2,再根据原子守恒配平:Mg+4HNO3=Mg(NO32+2NO2↑+2H2O;
故答案为:Mg+4HNO3=Mg(NO32+2NO2↑+2H2O;
②480mg Mg与0.50L 4.0mol/L的HNO3充分反应,Mg的物质的量比较少为0.02mol,HNO3的物质的量为2mol,反应中硝酸过量,
由图象可知:nn(NO):nn(N2):n(NO2):n(H2)=5:3:1:1,同时还原产物还有NH4+
0.02molMg失去电子为0.04mol,反应生成气体为n=0.005mol,其中nn(NO)=0.005mol×
5
10
=0.0025mol,nn(N2)=0.0015mol,n(NO2)=0.0005mol,
n(H2)=0.0005mol,则气体得到电子数为0.0025mol×3+0.0015mol×5×2+0.0005mol×1+0.0005mol×2=0.024mol,
则生成NH4+时N元素得到的电子为0.04mol-0.024mol=0.016,所以生成NH4+的量为0.016×
1
8
=0.002mol,
所以n(NO):nn(N2):n(NO2):n(H2):n(NH4+):n(Mg)=5:3:1:1:4:40,
所以NO、N2、NO2、H2、NH4NO3、Mg的计量数分别为5、3、1、1、4、40,再由原子守恒得方程为:40Mg+100HNO3=5NO↑+3N2↑+H2↑+NO2↑+4NH4NO3+40Mg(NO32+41H2O;
故答案为:40Mg+100HNO3=5NO↑+3N2↑+H2↑+NO2↑+4NH4NO3+40Mg(NO32+41H2O.

知识点
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