培优氮及其化合物辅导专题训练.docx

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一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。

（1）实验室欲用下图所示装置（夹持固定装置略去）制备并收集氨气。

①请在图中烧瓶内绘出导管所缺部分______________。

②试管中反应的化学方程式是____________________。

③为吸收多余的氨气，烧杯中的试剂是__________________。

（2）氨有很多重要性质。

①将酚酞溶液滴加到氨水中溶液呈红色，其原因是_______________________________。

②管道工人曾经用浓氨水检验氯气管道是否漏气，如出现白烟，说明有氯气泄露，同时还有一种相对分子质量为28的气体生成，该反应的化学方程式是__________________________。

（3）写出氨的两种用途__________________________________。

【答案】

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O水（或稀盐酸、硫酸等）氨水显碱性8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl作制冷剂、制化肥等

【解析】

【分析】

（1）①氨气的密度小于空气的密度,且氨气和氧气不反应,氨气极易溶于水，所以只能采用向下排空气法收集；

②氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水，据此写出该反应方程式；

③氨气极易溶于水,且氨气是碱性气体所以也极易溶于酸,据此分析氨气的吸收方法；

（2）①氨水溶液显碱性，溶液中存在氢氧根离子大于氢离子浓度，据此进行分析；

②根据电子得失守恒、原子守恒规律，推断出氨气和氯气反应生成氯化铵和氮气；据此写出化学方程式；

【详解】

（1）①氨气的密度小于空气的密度,且氨气和氧气不反应,所以可以采用向下排空气法收集气体,即导气管应该“短进长出”,如图所示：

；

因此，本题正确答案是:

。

②氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水,反应方程式：

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；

因此，本题正确答案是:

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

③氨气极易溶于水，且氨气是碱性气体所以也极易溶于酸,故可以用水或酸吸收氨气；

因此，本题正确答案是:

水（或稀盐酸、硫酸等）。

（2）①氨气极易溶于水生成氨水,氨水能电离出铵根离子和氢氧根离子,导致溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,溶液呈碱性，所以将酚酞溶液滴加到氨水中溶液呈红色；

综上所述，本题答案是：

氨水显碱性。

②氨气和氯气反应生成白色烟,为氯化铵,同时还有一种相对分子质量为28的气体生成,根据反应中得失守恒和元素守恒知，另一种物质是氮气，所以反应方程式为8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl；

综上所述，本题答案是：

8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。

（3）氨气极易液化,气化时吸收热量,所以氨气能作制冷剂，氨气能与酸反应生成铵盐，可以制造化肥；

因此，本题正确答案是：

作制冷剂、制化肥等。

2．A、B、C、D四种物质之间有下图所示的转化关系。

已知：

A是气体单质，C是红棕色气体。

回答下列问题：

（1）写出C的化学式：

________；

（2）在上图D→B的过程中，D表现出强_____（填“氧化性”或“还原性”）；

（3）写出C→D转化的化学方程式_________。

【答案】NO2氧化性3NO2+H2O=2HNO3+NO；

【解析】

【分析】

C为红棕色气体，则C是NO2，NO2溶于水生成硝酸和NO．A是空气中的主要成分，且能和氧气反应，所以A是氮气，则B是NO，D能与Cu反应得到NO2，故D为HNO3；

【详解】

（1）由上述分析可知，C为NO2，；

（2）D→B的过程为稀硝酸与铜的反应，发生反应的化学方程式是3Cu+8HNO3（浓）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，反应中HNO3所含N元素化合价降低，硝酸表现出强氧化性；

（3）C是NO2，D为HNO3，C→D反应的化学方程式为3NO2+H2O=NO+2HNO3。

3．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

【解析】

【详解】

（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。

【点睛】

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。

4．氮元素是地球大气中含量最多的元素，请完成下列有关问题：

（1）写出氮元素的原子结构示意图：

_____________。

（2）通常情况下，氮气性质不活泼，其原因是__________。

A．氮分子是双原子分子B．氮元素的非金属性很强

C．氮原子的半径较小D．破坏氮分子中的化学键很难

（3）N2的电子式：

__________，将空气中的氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮。

下列能实现人工固氮的是_______

A．N2和H2在一定条件下反应生成NH3

B．雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO

C．NH3经过催化氧化生成NO

D．NH3和HNO3反应生成NH4NO3

（4）氨气的电子式：

__________________。

（5）实验室通常用加热消石灰与氯化铵固体的方法来制取氨气。

写出此反应的化学方程式______________。

（6）下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是________。

（7）用圆底烧瓶收集干燥的氨气，用图1装置进行喷泉实验，挤压滴管的胶头时，可以得到红色喷泉，原因（用方程式表示）_________________________。

（8）如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法__________________________。

（9）NH4NO3是常用的铵态氮肥，在施用时若受热会释放出________而降低肥效。

检验NH4+的方法是______。

【答案】

D

A

Ca（OH）2+2NH4Cl

CaCl2+2NH3↑+2H2OACNH3∙H2O

NH4++OH−打开止水夹，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，再将热源移开，水进入烧瓶内，氨气溶解于水中产生压强差，即发生喷泉氨气加入强碱反应，加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的刺激性气体

【解析】

【分析】

（1）氮原子的核电荷数是7；

（2）氮气分子为两个氮原子通过共用3对电子形成共价键，该N≡N非常稳定，破坏需要吸收很高的能量，据此解答；

（3）N2分子中存在氮氮叁键，将空气中的氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮，结合氨元素的形态变化判断即可；

（4）氨气是共价化合物，存在3个N-H键；

（5）加热消石灰与氯化铵固体得氨气、氯化钙和水；

（6）A．NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl；

B．CaO遇水生成Ca（OH）2，同时放出大量热量，有利于氨气的生成；

C．固体加热制气体时，试管口应略向下倾斜；

D．根据浓氨水易挥发分析；

（7）氨气极易溶解于水生成NH3•H2O，使烧瓶内压强迅速减小，形成喷泉；

（8）喷泉实验需形成明显的压力差；

（9）碳酸氢铵不稳定，易分解生成氨气；氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。

【详解】

（1）N原子核外有7个电子，核外电子排布是2、5，则N原子结构示意图为：

；

（2）A．氮分子是双原子分子，但双原子分子组成的物质可能活泼，如Cl2，N2不容易反应与是否是双原子分子无关，故A错误；

B．氮元素的非金属性很强，原子获得电子能力强，氮气要参加反应，首先应该变为单个原子，因此不能证明氮气性质不活泼，故B错误；

C．氮原子的半径较小，原子获得电子能力强，与氮气性质不活泼无关，故C错误；

D．N2是双原子分子，2个N原子共用三对电子，断裂N≡N需要消耗很高的能量，因此氮气不容易参加化学反应，D故正确；

故答案是D；

（3）N2分子中2个N原子形成3个共价键，使每个N原子都达到稳定结构，所以N2的电子式：

；将空气中的氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮。

A．N2和H2在一定条件下反应生成NH3，氮元素的单质变为化合物，属于人工固氮，故A正确；

B．雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO，氮元素的单质变为化合物，属于氮的固定，是自然固氮，故B错误；

C．NH3经过催化氧化生成NO，是N元素的化合物的转化，不是氮的固定，故C错误；

D．NH3和HNO3反应生成NH4NO3，是N元素的化合物的转化，不是氮的固定，故D错误；

故答案为A；

（4）在NH3中，N原子最外层有5个电子，N原子与三个H原子形成3个共价键，从而使每个原子都达到稳定结构，NH3的电子式：

结合形成NH3，所以NH3的电子式为

；

（5）消石灰与氯化铵固体混合加热产生氨气、氯化钙和水，此反应的化学方程式为：

Ca（OH）2+2NH4Cl

CaCl2+2NH3↑+2H2O；

（6）A．氯化铵不稳定受热易分解，但是氨气与氯化氢遇冷又极易反应生成氯化铵固体，不能用于制备氨气，故A错误；

B．向CaO中滴加浓氨水，CaO遇水生成Ca（OH）2，同时放出大量热量，有利于浓氨水中的氨气逸出，故B正确；

C．固体加热制气体时，试管口应略向下倾斜，使产生的水能够流出，以免损坏试管，所以利用氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气需试管口应略向下倾斜，故C错误；

D．浓氨水易挥发，加热能够促进氨气的逸出，可以用来制备氨气，故D正确；

故答案为AC；

（7）用圆底烧瓶收集干燥的氨气，用图1装置进行喷泉实验，当挤压滴管的胶头时，水进入烧瓶中，氨气溶于水，使烧瓶内气体压强减小，烧杯内的水不断进入烧瓶，由于氨气溶于水形成的一水合氨电离产生NH4+、OH−，水溶液显碱性，因此可以得到红色喷泉，用方程式表示为：

NH3∙H2O

NH4++OH−；

（8）如果只提供如图2的装置，引发喷泉的方法是打开止水夹，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，再将热源移开，水进入烧瓶内，氨气溶解于水中产生压强差，即发生喷泉；

（9）NH4NO3是常用的铵态氮肥，在施用时若受热，就会发生分解反应释放出氨气而降低肥效；检验NH4+的方法是加入强碱反应，加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的刺激性气体。

5．已知A、B、C、D为气体，其中A为黄绿色，D极易溶于水，形成的溶液可使酚酞变红，它们之间的转化关系如下图①所示：

（1）将气体B点燃，把导管伸入盛满气体A的集气瓶，反应过程中的实验现象有_________（填序号）

①放热②黄绿色褪去③瓶口有白雾④瓶口有白烟⑤安静燃烧，发出黄色火焰⑥安静燃烧，发出苍白色火焰

（2）实验室制D的化学方程式为__________________________________。

（3）实验室可用如上图②所示装置收集D，下列叙述正确的是__________（填序号）。

①D气体不能用排水法收集

②干燥管里盛有碱石灰

③图②中的a为干棉花团，其作用是防止氨气逸出

（4）气体D催化氧化的化学方程式为_________________________________。

（5）物质E的化学式是_______；E在下列物质分类中所属的物质种类是_______（填序号）。

①电解质②化合物③混合物④纯净物⑤非电解质⑥盐

检验物质E中阳离子的操作方法______________________________________

【答案】①②③⑥Ca（OH）2+2NH4Cl

CaCl2+H2O+2NH3↑①②4NH3+5O2

4NO+6H2ONH4Cl①②④⑥取E少许于试管，加入浓NaOH溶液，加热，生成无色有刺激性气味的气体，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变为蓝色，证明E中有NH4+

【解析】

【分析】

为黄绿色气体，应为Cl2，D极易溶于水，形成的溶液可使酚酞变红，应为NH3，A、B、C、D为气体，则B是H2，C是HCl，所以E是NH4Cl，结合对应物质的性质以及题目要求可解答该题。

【详解】

（1）氢气在氯气中安静的燃烧，火焰苍白色，黄绿色逐渐褪去，瓶口有白雾（氯化氢气体与空气中的小水滴结合）出现，燃烧反应都是放热反应，所以选①②③⑥；

（2）实验室制氨气的化学方程式为：

Ca（OH）2+2NH4Cl

CaCl2+H2O+2NH3↑；

（3）氨气极易溶于水，不能用排水法收集，氨气溶于水显碱性，可用碱石灰干燥，图②中的a应为湿润红色石蕊试纸，检验氨气是否收集满，所以答案选①②；

（4）氨气发生催化氧化的化学方程式为：

4NH3+5O2

4NO+6H2O；

（5）E是氯化铵，化学式为NH4Cl，它是化合物，是纯净物，是盐，是电解质，所以答案选①②④⑥，检验铵根离子的操作方法：

取E少许于试管，加入浓NaOH溶液，加热，生成无色有刺激性气味的气体，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变为蓝色，证明E中有NH4+。

6．下列框图涉及到的物质所含元素中，除一种元素外，其余均为1～18号元素。

已知：

A、F为无色气体单质，B为具有刺激性气味的气体，C为黑色氧化物，E为红色金属单质（部分反应的产物未列出）。

请回答下列问题：

（1）D的化学式为__；F的结构式为__。

（2）A与B生成D的反应在工业上是生产__的反应原理之一。

（3）E与G的稀溶液反应的离子方程式为__。

（4）B和C反应的化学方程式为__。

（5）J、K是同种金属的不同氯化物，K为白色沉淀。

写出SO2还原J生成K的离子方程式：

__。

【答案】NON≡N硝酸3Cu+8H++2NO3−=3Cu2++2NO↑+4H2O3CuO+2NH3

3Cu+N2+3H2O2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42−

【解析】

【分析】

E为红色金属单质，应为Cu，则C为CuO，B为具有刺激性气味的气体，应为NH3，可与CuO在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu，生成的气体单质F为N2，可与氧气在放电条件下反应生成NO，则A为O2，D为NO，G为HNO3，H为Cu（NO3）2，I为Cu（OH）2，J为CuCl2，J、K是同种金属的不同氯化物，K为白色沉淀，则K应为CuCl，据此分析解答。

【详解】

（1）由以上分析可知D为NO，F为N2，结构式为N≡N；

（2）O2与NH3发生催化氧化生成NO和水，NO被氧化生成NO2，溶于水生成硝酸，因此O2与NH3发生催化氧化生成NO是工业生成硝酸的重要反应之一；

（3）G为HNO3，稀硝酸与铜反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3−=3Cu2++2NO↑+4H2O；

（4）B为NH3，可与CuO在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu，反应的方程式为3CuO+2NH3

3Cu+N2+3H2O；

（5）SO2还原CuCl2生成CuCl的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42−。

7．几种常见物质的转化关系如下图所示，图中每一方格表示有关的一种反应物或生成物，其中A、C为无色气体：

请填写下列空白：

（1）物质X可以是_________，C是_________，F是_________。

（2）反应①的化学方程式是_____________________，反应②的化学方程式是_______________________。

【答案】（NH4）2CO3或NH4HCO3NH3NO22Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O24NH3+5O2

4NO+6H2O

【解析】

【分析】

本题考查无机推断，反应①能与Na2O2反应，熟悉的知识是H2O或CO2与Na2O2的反应，因为A为气体，则A为CO2，D为O2，X与盐酸反应生成CO2，说明X中含有CO32－或HCO3－，X与NaOH共热反应，生成气体C，则C为NH3，即X为（NH4）2CO3或NH4HCO3，B为H2O，反应②是NH3与氧气反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，据此分析解答。

【详解】

（1）根据上述分析，X为（NH4）2CO3或NH4HCO3，C为NH3，F为NO2；

（2）反应①的方程式为2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，反应②发生氨的催化氧化，即反应方程式为：

4NH3+5O2

4NO+6H2O。

【点睛】

本题的突破口在与过氧化钠反应，中学阶段学过能与过氧化钠反应的物质是CO2和H2O，根据A为气体，则A为CO2，2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2，即D为O2，X与NaOH共热产生气体，化合物能与NaOH共热产生气体，则气体是NH3，然后进一步进行分析即可。

8．中学化学中几种常见物质的转化关系如下图所示：

将D溶液滴入沸水中可得到以F为分散质的红褐色胶体。

请回答下列问题：

（1）红褐色胶体中F粒子直径大小的范围：

___________________________。

（2）写出C的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式：

__________________________________。

（3）写出鉴定E中阳离子的实验方法和现象：

_______________________________________。

（4）有学生利用FeCl3溶液制取FeCl3·6H2O晶体，主要操作包括：

滴入过量盐酸，_________、冷却结晶、过滤。

过滤操作除了漏斗、烧杯，还需要的玻璃仪器为_______________________。

（5）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。

FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，反应的离子方程式为____________________________。

【答案】1~100nm2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O取少量E于试管中，用胶头滴管滴加适量的氢氧化钠溶液，加热试管，若生成使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则证明铵根离子存在蒸发浓缩玻璃棒2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O

【解析】

【分析】

将D溶液滴入沸水中可得到以F为分散质的红褐色胶体，则F是Fe（OH）3、D是Fe2（SO4）3、E是NH4Cl、A是单质Fe、B是FeS、C是FeSO4。

【详解】

（1）根据胶体的定义，红褐色氢氧化铁胶体中氢氧化铁胶体粒子直径大小的范围是1~100nm。

（2）C是FeSO4，Fe2+被双氧水氧化为Fe3+，反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O。

（3）E是NH4Cl溶液，铵根离子与碱反应能放出氨气，鉴定E中铵根离子的实验方法和现象是：

取少量E于试管中，用胶头滴管滴加适量的氢氧化钠溶液，加热试管，若生成使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则证明铵根离子存在。

（4）利用FeCl3溶液制取FeCl3·6H2O晶体，主要操作包括：

滴入过量盐酸，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

根据过滤操作的装置图

可知，过滤操作除了漏斗、烧杯，还需要的玻璃仪器为玻璃棒。

（5）FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，铁元素化合价由+3升高为+6，氯元素化合价由+1降低为-1，反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O。

9．某溶液中可能含有

、

、

、

、

、

等离子，当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的质量随加入的NaOH的物质的量的变化如图所示：

（1）由此可知，该溶液中肯定含有的离子是______________________________________，且各离子的物质的量之比为___________________________________________

（2）该溶液中肯定不含的阳离子是________________。

（3）写出NaOH的物质的量从8mol到9mol发生的离子反应方程式：

____________________________

【答案】

、

、