高考化学 氮及其化合物 推断题综合题含答案解析Word文档格式.docx
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2.某课外兴趣小组探究利用废铜屑制取CuSO4溶液,设计了以下几种实验方案。
完成下列填空:
(1)方案一:
以铜和浓硫酸反应制备硫酸铜溶液。
方案二:
将废铜屑在空气中灼烧后再投入稀硫酸中。
和方案一相比,方案二的优点是________________________;
方案二的实验中,发现容器底部残留少量紫红色固体,再加入稀硫酸依然不溶解,该固体为________。
(2)方案三的实验流程如图所示。
溶解过程中有气体放出,该气体是________。
随着反应的进行,生成气体速率加快,推测可能的原因是________________________________________________________________________________。
(3)设计实验证明你的推测:
______________________________。
方案四的实验流程如图所示。
(4)为了得到较纯净的硫酸铜溶液,硫酸和硝酸的物质的量之比应为________;
(5)对方案四进行补充完善,设计一个既能防止污染,又能实现物料循环的实验方案(用流程图表示)__________________________________。
【答案】不产生污染空气的SO2气体,制取等量的CuSO4溶液,消耗的硫酸量少CuO2反应产生的Cu2+对H2O2分解有催化作用 取H2O2溶液,向其中滴加CuSO4溶液,观察产生气泡的速率是否加快3∶2
(1)第一个方案中放出的有毒气体二氧化硫会造成空气污染;
第二个方案中铜和氧气加热生成氧化铜,氧化铜和硫酸反应产生硫酸铜和水,因此反应过程中没有污染物,且原料的利用率高。
方案二的实验中,发现容器底部残留少量紫红色固体为铜,不溶于稀硫酸;
(2)方案三中H2O2发生还原反应生成O2;
随着反应的进行,生成气体速率加快,可能是反应产生的Cu2+对H2O2分解有催化作用;
(3)取H2O2溶液,向其中滴加CuSO4溶液,如果产生气泡的速率加快,则证明Cu2+对H2O2分解有催化作用;
(4)根据离子方程式:
3Cu+2NO
+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O,反应消耗2mol硝酸,生成3mol硫酸铜,故为了得到较纯净的硫酸铜溶液,硫酸和硝酸的物质的量之比应为3∶2;
(5)设计实验方案时,为防止NO污染空气,应通入空气氧化NO为NO2,用水吸收后,生成的HNO3再循环利用:
。
3.某化学研究性学习小组利用以下装置制取并探究氨气的性质。
在A装置中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(1)B装置中的干燥剂是_____
(填“碱石灰”或“浓硫酸”)。
(2)C、D
装置中试纸颜色会发生变化的是_____(填”C”或“D”)。
(3)当实验进行段时间后,挤压E装置中的胶头滴管,滴入1-
-2滴浓盐酸,可观察到
E装置中的现象是产生______(填”
烟”或“白雾”)。
(4)为防止过量氨气造成空气污染,需要在上述装置的末端增加一个尾气处理装置,合适的装置是_____
(填“F”或“G”)。
(5)生石灰与水反应生成Ca(OH)2并放出热量。
实验室利用此原理,向生石灰中滴加浓氨水,可以快速制取氨气。
用此方法制取氨气应选用的气体发生装置是____
(填“a”“b”或“c”)。
【答案】碱石灰D白烟)F)c
(1)氨气是碱性气体,能与浓硫酸反应且浓硫酸是液态干燥剂,故B装置中的干燥剂是碱石灰;
(2)氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,所以D中颜色发生变化,故答案为D;
(3)氨气与挥发的HCl会生成氯化铵晶体,所以有白烟产生;
(4)因为氨气极易溶于水,所以吸收氨气时要用防倒吸装置,故答案为F;
(5)向生石灰中滴加浓氨水,可以快速制取氨气。
用此方法制取氨气为固液不加热制取气体,应选用的气体发生装置是c。
4.硝酸是一种重要的化工原料,用来制取一系列硝酸盐类氮肥,如硝酸铵、硝酸钾等;
也用来制取含硝基的炸药等。
试回答下列问题:
(1)某同学对铁与稀硝酸的反应进行探究,若HNO3只被还原成NO,则:
①写出铁与过量稀硝酸反应的离子方程式:
__。
②写出过量铁与稀硝酸反应的离子方程式:
③若28g铁与含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反应,则生成的Fe3+和Fe2+的物质的量之比为__。
上述反应结束后,向反应后的溶液中加足量氢氧化钠溶液,滤出沉淀洗涤后,在空气中灼烧至质量不变,最终得到的固体质量为__g。
(2)饮用水中NO3-对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中NO3-的浓度,某饮用水研究人员提出,可在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2。
①配平方程式:
__Al+__NO3-+__OH-+__=__[Al(OH)4]-+__N2↑。
②上述反应中,还原剂与还原产物的物质的量之比是__,反应中转移电子0.3mol,生成__mL(标准状况下)N2。
【答案】Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O3Fe+2NO3-+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O2∶340106418H2O10310∶3672
(1)①铁与过量稀硝酸反应生成硝酸铁、NO和水,离子方程式为Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O;
②过量铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、NO和水,离子方程式为3Fe+2NO3-+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O;
③28g铁的物质的量为0.5mol,与含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反应,设生成的Fe3+和Fe2+的物质的量分别是xmol、ymol,即生成xmol硝酸铁和ymol硝酸亚铁,根据N原子守恒知,生成NO的物质的量为(1.6-3x-2y)mol,根据得失电子守恒有3x+2y=3(1.6-3x-2y),又有x+y=0.5,解得x=0.2,y=0.3,则生成的Fe3+和Fe2+的物质的量之比为2∶3;
上述反应结束后,向反应后的溶液中加足量氢氧化钠溶液,滤出沉淀洗涤后,在空气中灼烧至质量不变,由于生成的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁,氢氧化铁受热分解最终得到的固体是氧化铁,故其物质的量为0.5mol×
=0.25mol,质量为40g;
(2)①根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒,可知离子方程式为10Al+6NO3-+4OH-+18H2O=10[Al(OH)4]-+3N2↑;
②上述反应中,还原剂是Al,还原产物是N2,其物质的量之比为10∶3;
由方程式可知,生成3molN2时转移电子30mol,所以反应中转移电子0.3mol,生成N2的体积(标准状况下)为
×
22.4L·
mol-1=0.672L=672mL。
金属与硝酸反应的计算一般常采用以下方法:
①原子守恒法:
HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO的形式存在于溶液中;
一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量;
②得失电子守恒法:
HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失电子的物质的量;
③电荷守恒法:
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有:
c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子);
④离子方程式计算法:
金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于溶液中NO3-在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。
5.下列除杂方法不能达到实验目的的是
A.加热除去食盐中少量的NH4Cl固体
B.用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的SO2
C.用稀盐酸除去铜粉中少量的铁粉
D.用BaCl2溶液除去NaCl溶液中的K2SO4
【答案】D
A.可用加热的方法使食盐中少量的NH4Cl固体分解成气体而分离:
NH4Cl
NH3↑+HCl↑,A选项不符合题意;
B.亚硫酸酸性比碳酸酸性强,且CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度小,所以可用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的SO2,B选项不符合题意;
C.铁能溶于稀盐酸,而铜不溶,所以可用稀盐酸除去铜粉中少量的铁粉,C选项不符合题意;
D.NaCl溶液中的K2SO4,用BaCl2溶液只能除去硫酸根离子,不能除去钾离子,D选项符合题意;
答案选D。
常用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的比碳酸酸性强的气体(如:
HCl、SO2等),原因:
一、能除去酸性气体,且生成的气体是CO2,不带入杂质;
二、CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度小。
6.人类农业生产离不开氮肥,科学合理使用氮肥,不仅能提高化肥的使用率,而且能够更好地保护环境,请回答下列问题:
(1)将N2转化为含氮化合物的过程称为固氮
①人工固氮,将N2→NH3,N2发生_________反应
②自然界固氮,可将少量N2转化为Ca(NO3)2等氮肥,转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):
N2→NO→NO2→HNO3
Ca(NO3)2。
写出NO→NO2→HNO3的化学方程式__________、__________。
将HNO3转化为Ca(NO3)2,列举三种不同类别的化合物M_______(写化学式)。
(2)科学合理地保存、施用氮肥
①NH4HCO3需阴凉处保存,原因是__________(写化学方程式)。
②铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用,以NH4Cl为例写出发生反应的离子方程式________。
(3)过渡施用氮肥将导致大气中NH3含量增高,加剧雾霾的形成。
(NH4)2SO4是雾霾的成分之一,其形成过程如下图所示(转化所需试剂及条件已略去):
①X可能是______、_______。
Y是___________。
②尿素CO(NH2)2是一种常用化肥,缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3则尿素中C元素化合价为__________。
【答案】还原2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NOCaO、Ca(OH)2、CaCO3NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2ONH4++OH-=NH3↑+H2OSO3H2SO3H2SO4+4
本题主要考察含N物质的化学性质,运用所学知识答题即可。
(1)①N2→NH3,N的化合价由0变为了-3,则N2作氧化剂,发生还原反应;
②NO→NO2的化学方程式为:
2NO+O2=2NO2;
NO2→HNO3的化学方程式为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO;
HNO3
Ca(NO3)2,M可以是CaO、Ca(OH)2、CaCO3;
(2)①NH4HCO3需阴凉处保存,是因为该物质对热不稳定,受热易分解,相关的化学方程式为:
NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O;
②该离子方程式为:
NH4++OH-=NH3↑+H2O;
(3)①根据图可知,Y为H2SO4;
在自然环境中,SO2变为H2SO4的途径有两种:
、
,故X为SO3或H2SO3;
②尿素CO(NH2)2缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3,说明尿素中N呈-3价,由于O呈-2价,H呈+1价,故可算得C呈+4价。
7.下图中的每一个方格表示有关的一种反应物或生成物,其中X为正盐,A、C、D均为无色气体。
(1)写出有关的物质化学式。
X:
_______C:
_______E:
_______F:
_____
(2)写出反应①的化学方程式_____________________________________
(3)写出反应②的离子方程式_____________________________________
【答案】NH4)2CO3NH3NONO22Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O28H++2NO3—+3Cu==3Cu2++2NO↑+4H2O
X为正盐,A为无色气体,能与Na2O2反应生成无色气体D,则A为CO2,D为氧气,X能与强碱反应生成无色气体C,C与氧气在催化剂的条件下反应生成E,则C为NH3,E为NO,所以X为(NH4)2CO3,碳酸铵受热分解生成氨气、CO2和水,则B为水,NO和氧气反应生成F,F为NO2,F与水反应生成G,则G为硝酸,硝酸与木炭反应生成CO2、NO2和水,硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水,以此分析解答。
(1)根据上述推断,X为(NH4)2CO3,C为NH3,E为NO,F为NO2,故答案:
(NH4)2CO3;
NH3;
NO;
NO2;
(2)根据分析和框图可知反应①是过氧化钠与CO2反应生成碳酸钠和氧气,其化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,故答案:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。
(3)根据分析和框图可知反应②是铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,反应的离子方程式为8H++2NO3-+3Cu==3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案:
8H++2NO3-+3Cu==3Cu2++2NO↑+4H2O。
8.硫酸铜在生产、生活中应用广泛。
某化工厂用含少量铁的废铜渣为原料生产胆矾的流程如下:
(1)写出浸出时铜与稀硝酸反应的离子方程式:
______________;
(2)取样检验是为了确认Fe3+是否除净,你的检验方法是____________________。
(3)滤渣c是_____________。
(4)气体a可以被循环利用,用化学方程式表示气体a被循环利用的原理为2NO+O2==2NO2、_____________
(5)一定温度下,硫酸铜受热分解生成CuO、SO2气体、SO3气体和O2气体,且n(SO3)∶n(SO2)=1∶2,写出硫酸铜受热分解的化学方程式:
______________________。
某同学设计了如下图所示的实验装置分别测定生成的SO2、SO3气体的质量和O2气体的体积。
此设计有不合理之处,请说明理由:
__________________________。
【答案】3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O取少量试样于试管中,向试样中滴加KSCN溶液,若溶液显血红色,则Fe3+未除净,否则Fe3+除净Fe(OH)33NO2+H2O=2HNO3+NO3CuSO4
3CuO+SO3↑+2SO2↑+O2↑NaHSO3除了吸收SO3外,还吸收部分O2
硝酸有强的氧化性,可以把活动性弱的金属如Cu、Ag氧化,硝酸浓度不同,反应产物不同,稀硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、一氧化氮和水;
浓硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、二氧化氮和水,铁、铝在室温下遇浓硝酸,在金属表面产生一薄层致密的氧化物保护膜而阻止金属的进一步反应,因此会发生钝化现象,而阻止金属的进一步氧化。
在书写离子方程式时要符合电子守恒、电荷守恒及原子守恒。
Fe3+与SCN-会结合形成血红色的Fe(SCN)3,使溶液变为血红色;
可以与OH-或NH3∙H2O反应产生红褐色Fe(OH)3沉淀;
遇苯酚溶液C6H5OH会产生紫色的物质,因此可以用KSCN、NaOH或NH3∙H2O、C6H5OH检验Fe3+的存在;
任何反应发生都要符合质量守恒定律,对于氧化还原反应,还应该符合电子得失数目相等的规律;
在实验方案的设计时要全面考虑物质的性质,结合SO2有还原性,可以与具有氧化性的O2在水溶液中发生反应产生硫酸,来确定实验方案的优劣。
(1)铜与稀硝酸发生反应产生硝酸铜、一氧化氮和水,反应的离子方程式是3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)Fe3+遇SCN-离子,溶液变为血红色,因此检验是否洗涤干净的方法是取少量试样于试管中,向试样中滴加KSCN溶液,若溶液显血红色,则Fe3+未除净,否则Fe3+除净;
(3)含少量铁的废铜渣与硝酸反应。
Cu转化为Cu2+,Fe转化为Fe3+,然后调整溶液的pH至3.2—4,这时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Cu2+仍然以离子的形式存在于溶液中;
所以滤渣c是Fe(OH)3;
(4)气体a是NO可以被循环利用,用化学方程式表示气体a被循环利用的原理为2NO+O2=2NO2、反应产生的NO2被水吸收得到硝酸,反应方程式是3NO2+H2O===2HNO3+NO;
(5)一定温度下,硫酸铜受热分解生成CuO、SO2气体、SO3气体和O2气体,且n(SO3)∶n(SO2)=1∶2,根据反应前后质量守恒、电子转移数目相等,可知硫酸铜受热分解的化学方程式是3CuSO4
3CuO+SO3↑+2SO2↑+O2↑;
SO3与水会发生化学反应:
SO3+H2O=H2SO4;
在溶液中还会发生反应:
2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,所以盛有饱和NaHSO3的溶液除了吸收SO3外,还吸收部分O2,因此不能准确测定生成的SO2、SO3气体的质量和O2气体的体积。
9.A、B、C、D、E各物质的关系如下图所示:
已知:
X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)无色液体A是_____,A与B反应的化学方程式是____________。
(2)由X转化为N2的化学方程式为______________。
(3)白色固体C的化学式为 _____。
由D转化为E的离子方程式为___。
【答案】浓氨水NH3·
H2O+CaO=Ca(OH)2+NH3↑2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2OCa(OH)2CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-
X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,X为气体,则X为NH3,由C能与CO2生成白色沉淀D,CO2过量时又转化为无色溶液E,说明C可能是Ca(OH)2,D是CaCO3,E是Ca(HCO3)2。
常温下,产生氨气,以及根据X和C,推出A为氨水,B为生石灰,利用生石灰遇水放出热量,促使氨水分解,据此进行分析推断。
(1)根据上述分析可知,A为氨水,氨水和氧化钙反应可以生成氨气,发生的反应是NH3·
H2O+CaO=Ca(OH)2+NH3↑;
(2)利用氨气的还原性,发生的反应方程式为:
2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O;
(3)根据上述分析可知,白色沉淀是Ca(OH)2,D转化成E的离子反应方程式为CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-;
本题的突破口是X,X为气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明是X是氨气,因为氨气是中学阶段,学过的唯一一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,然后根据常温下,制备氨气,利用反应物的状态,推测A为氨水,B为生石灰,进一步进行推测。
10.如图的各方框表示一种反应物或生成物(某些物质已经略去),其中常温下A、C、D为无色气体,C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)写出物质X的化学式:
(2)写出下列变化的化学方程式:
①A→D:
___;
②G→E:
③F→G:
___。
(3)实验室里,常用加热固体混合物的方法制取气体C,请写出化学方程式:
【答案】NH4HCO3(或(NH4)2CO3)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O23Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
和过氧化钠反应的气体是二氧化碳气体,生成氧气,氧气与C在催化剂作用下反应,说明C为氨气,E为一氧化氮,F为二氧化氮,G为硝酸,B为水蒸气。
⑴根据X分解得到水、二氧化碳、氨气得出X可能为NH4HCO3(或(NH4)2CO3),故答案为NH4HCO3(或(NH4)2CO3)。
⑵①A→D是过氧化钠和水的反应,其方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,故答案为:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。
②G→E是铜和硝酸的反应,其方程式为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,故答案为:
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
③F→G是二氧化氮和水的反应,其方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO,故答案为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO。
⑶实验室里常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取气体C,其化学方程式:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O,故答案为:
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
11.A、B、C、D是四种常见气体单质。
E的相对分子质量比F小16,且F为红棕色。
有关的转化关系如图所示(反应条件与部分反应的生成物略去)。
请回答下列问题:
(1)D的化学式为__,Y的化学式为__,E的化学式为__。
(2)Y与氧化铜反应,每生成1molB消耗3mol氧化铜,该反应的化学方程式为__。
(3)Y与E在一定条件下可反应生成B和Z,这是一个具有实际意义的反应,可消除E对环境的污染,该反应的化学方程式为__。
(4)气体F和气体SO2在通常条件下同时通入盛有BaCl2溶液的洗气瓶中(如图所示),洗气瓶中是否有沉淀生成?
__,理由是__。
【答案】H2NH3NO2NH3+3CuO
N2+3Cu+3H2O6NO+4NH
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