高考化学与氮及其化合物有关的压轴题含答案解析.docx
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高考化学与氮及其化合物有关的压轴题含答案解析
高考化学与氮及其化合物有关的压轴题含答案解析
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.某城市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。
因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子
K+
Na+
NH4+
SO42-
NO3-
Cl-
浓度/mol·L-1
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
根据表中数据判断待测试样为__(填“酸”或“碱”)性,表示该试样酸碱性的c(H+)或c(OH-)=___mol·L-1。
(2)煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NOx,易形成酸雨,污染大气,采用NaClO2溶液在碱性条件下可对烟气进行脱硫,脱硝,效果非常好。
完成下列对烟气脱硝过程的离子方程式。
(____)ClO2-+(____)NO+(____)OH-=(____)Cl-+(____)NO3-+______
(3)为减少SO2对环境的污染,常将煤炭转化为清洁的气体燃料,并将烟气进行处理,吸收其中的SO2。
①写出焦炭与水蒸气反应的化学方程式:
__。
②以下物质可以用来吸收烟气中SO2的是__(填字母代号)。
a.Ca(OH)2b.Na2CO3c.CaCl2d.NaHSO3
(4)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化。
①汽车启动时汽缸温度高,汽缸中会生成NO,化学方程式为___。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO。
在汽车尾气系统中装上催化转化器可使CO和NO反应转化为无污染、无毒性的两种气体,其化学反应方程式为___。
【答案】酸10-4344342H2OC+H2O
CO+H2abN2+O2
2NO2CO+2NO
2CO2+N2
【解析】
【分析】
(1)根据电荷守恒判断溶液的酸碱性;
(2)根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平方程式;
(3)①焦炭与水蒸气反应生成CO和H2;
②SO2是酸性氧化物,能被碱性溶液吸收;
(4)①汽车启动时汽缸温度高,氮气和氢气在汽缸中会生成NO;
②在汽车尾气系统中装上催化转化器可使CO和NO反应转化为氮气、二氧化碳。
【详解】
(1)根据表格数据,试样所含水溶性无机离子所带电荷总数是c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)-2c(SO42-)-c(NO3-)-c(Cl-)=4×10-6+6×10-6+2×10-5-2×4×10-5-3×10-5-2×10-5=-1×10-4,根据溶液的电中性原则,溶液中应该含有带正电荷的氢离子,c(H+)=1.0×10-4mol/L,所以溶液呈酸性;
(2)ClO2-中氯元素化合价由+3降低为-1,NO中N元素化合价由+2升高为+5,根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒,烟气脱硝过程的离子方程式3ClO2-+4NO+3OH-=3Cl-+4NO3-+2H2O;
(3)①焦炭与水蒸气反应生成CO和H2,反应方程式是C+H2O
CO+H2;
②SO2是酸性氧化物,能被碱性溶液吸收,Ca(OH)2呈碱性,能吸收SO2生成亚硫酸钙和水;Na2CO3呈碱性,能吸收SO2;CaCl2与SO2不反应;NaHSO3与SO2不反应;故选ab;
(4)①汽车启动时汽缸温度高,氮气和氢气在汽缸中生成NO,化学方程式为是N2+O2
2NO;
②在汽车尾气系统中装上催化转化器可使CO和NO反应转化为氮气、二氧化碳,其化学反应方程式为2CO+2NO
2CO2+N2。
氮氧化合物和二氧化硫是引起雾霾的重要物质,工业用多种方法来治理。
某种综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含NO、CO、CO2、SO2、N2)的流程如图:
已知:
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
(1)固体1的主要成分有Ca(OH)2、__________(填化学式)。
(2)若实验室需要配制3mol·L-1NaOH溶液1L进行模拟测试,需称取NaOH固体质量为__________g。
(3)用NaNO2溶液处理含NH4+废水反应的离子方程式为__________。
(4)验证废水中NH4+已基本除净的方法是___________(写出操作、现象与结论)。
(5)气体1转化为气体2时空气不能过量的原因是__________。
(6)捕获剂捕获的气体主要是__________(填化学式)。
(7)流程中生成的NaNO2因外观和食盐相似,又有咸味,容易使人误食中毒。
已知NaNO2能发生如下反应:
2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O;I2可以使淀粉变蓝。
根据上述反应,选择生活中常见的物质和有关试剂进行实验,以鉴别NaNO2和NaCl。
需选用的物质是__________(填序号)。
①水②淀粉碘化钾试纸③淀粉④白酒⑤白醋
A.①③⑤B.①②④C.①②⑤D.①②③⑤
【答案】CaCO3、CaSO3120NH4++NO2-=N2↑+2H2O取少量处理后废水于试管中,加入NaOH溶液加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若无明显现象则可证明NH4+已基本除净气体1转化为气体2时,其中NO:
NO2物质的量之比为1:
1时才可以被NaOH溶液完全转化成NaNO2,若空气过量,则与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液,因此空气不能过量COC
【解析】
【分析】
工业废气(主要含NO、CO、CO2、SO2、N2)用过量石灰乳吸收,CO2、SO2与Ca(OH)2反应生成CaCO3、CaSO3,成为固体1的主要成分,此时气体1为NO、CO、N2;通入适量空气,主要与NO作用生成NO2,成为空气2的主要成分;通入NaOH溶液中,从产物NaNO2看,前面通入的空气,只能将一部分NO氧化为NO2,否则生成的NaNO2中会混入NaNO3;NO2-与NH4+发生氧化还原反应,生成N2和H2O,气体3为CO,被捕获剂捕获。
【详解】
(1)从以上分析可知,固体1的主要成分有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3。
答案为:
CaCO3、CaSO3;
(2)若实验室需要配制3mol·L-1NaOH溶液1L进行模拟测试,需称取NaOH固体质量为3mol·L-1×1L×40g/mol=120g。
答案为:
120;
(3)用NaNO2溶液处理含NH4+废水时,NO2-与NH4+反应生成N2和H2O,反应的离子方程式为NH4++NO2-=N2↑+2H2O。
答案为:
NH4++NO2-=N2↑+2H2O;
(4)验证废水中NH4+已基本除净,可加碱检测气体的性质,方法是取少量处理后废水于试管中,加入NaOH溶液加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若无明显现象则可证明NH4+已基本除净。
答案为:
取少量处理后废水于试管中,加入NaOH溶液加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若无明显现象则可证明NH4+已基本除净;
(5)由以上分析知,气体1转化为气体2时空气不能过量的原因是气体1转化为气体2时,其中n(NO):
n(NO2)物质的量之比为1:
1时才可以被NaOH溶液完全转化成NaNO2,若空气过量,则与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液,因此空气不能过量。
答案为:
气体1转化为气体2时,其中n(NO):
n(NO2)物质的量之比为1:
1时才可以被NaOH溶液完全转化成NaNO2,若空气过量,则与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液,因此空气不能过量;
(6)由以上分析可知,捕获剂捕获的气体主要是CO。
答案为:
CO;
(7)鉴别NaNO2和NaCl,需利用反应2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O,所以需加I-、淀粉、酸,从而确定选用的物质是①②⑤,故选C。
答案为:
C。
【点睛】
检验NaNO2和NaCl,若使用AgNO3溶液,会生成AgCl、AgNO2白色沉淀,再加入稀硝酸,AgNO2溶解,而AgCl不溶解,所以也可用硝酸酸化的硝酸银溶液进行鉴别。
3.随着工业的发展,酸雨已经称为全球性的环境问题。
(1)当雨水的pH___________,我们称它为酸雨。
(2)用化学方程式来表示酸雨形成的主要途径之一:
_____________________,_______________。
(3)常温下测得某次酸雨样品的pH=5,该样品放置一段时间后,酸性略有增强,其原因可能是___________________________。
(4)写出一条减少二氧化硫排放的措施_________________________________。
(5)检验某无色溶液中是否存在SO42-的方法是_____________________________。
【答案】<5.6SO2+H2O
H2SO32H2SO3+O2=2H2SO4酸雨中的亚硫酸被氧化成硫酸了燃料脱硫(合理即可)取样于试管中,先滴加盐酸无现象,再滴加BaCl2溶液,出现白色沉淀,说明有SO42-,如无沉淀,则不存在SO42-
【解析】
【分析】
(1)雨水的pH<5.6时称为酸雨,据此解答;
(2)酸雨形成的主要途径有两种,一种的雨水和二氧化硫反应生成亚硫酸,亚硫酸与空气中氧气反应生成硫酸,另一种途径为二氧化硫在空气中飘尘的作用下与氧气反应生成三氧化硫,三氧化硫与雨水反应生成硫酸,据此解答;
(3)亚硫酸酸性弱,而强酸酸性强,酸雨中的亚硫酸可能被氧化成硫酸,据此解答;
(4)减少二氧化硫排放的措施有用氨水吸收尾气,双碱脱硫,燃料脱硫等,据此解答;
(5)检验某无色溶液中是否存在SO
的方法是取样于试管中,先滴加盐酸无现象,滴加盐酸主要目的是排出银离子、碳酸根、亚硫酸根等离子的干扰,再滴加BaCl2溶液,出现白色沉淀,说明有SO42-,如无沉淀,则不存在SO42-,据此解答;
【详解】
(1)由于雨水中含有溶液的二氧化硫生成亚硫酸,因此当雨水的pH<5.6,我们称它为酸雨,故答案为:
<5.6;
(2)用化学方程式来表示酸雨形成的主要途径有两种,一种的雨水和二氧化硫反应生成亚硫酸,亚硫酸与空气中氧气反应生成硫酸,另一种途径为二氧化硫在空气中飘尘的作用下与氧气反应生成三氧化硫,三氧化硫与雨水反应生成硫酸,前者的反应方程式为SO2+H2O
H2SO3,2H2SO3+O2=2H2SO4;
(3)常温下测得某次酸雨样品的pH=5,该样品放置一段时间后,酸性略有增强,亚硫酸酸性弱,而强酸酸性强,其原因可能是酸雨中的亚硫酸被氧化成硫酸了;
(4)减少二氧化硫排放的措施有:
用氨水吸收尾气,双碱脱硫,燃料脱硫等;
(5)检验某无色溶液中是否存在SO42-的方法是取样于试管中,先滴加盐酸无现象,滴加盐酸主要目的是排出银离子、碳酸根、亚硫酸根等离子的干扰,再滴加BaCl2溶液,出现白色沉淀,说明有SO42-,如无沉淀,则不存在SO42-。
【点睛】
亚硫酸酸性弱,而强酸酸性强,酸雨中的亚硫酸可能被氧化成硫酸而酸性增强。
4.某港口化学品堆场发生火灾,消防队在未被告知着火可燃物类别的情况下,用水灭火时,发生了剧烈爆炸。
事后有关部门初步认定危化品部分清单:
钾、钠、氯酸钾、烧碱、氯化铵。
试回答:
⑴请你分析用水灭火时,随后发生了剧烈爆炸的原因是_____________________________。
⑵请写出氯化铵中NH4+的检验方法____________________________(简要说明操作步骤)。
⑶钠燃烧产物中可作为消防员呼吸面具供氧剂的是_________________(写化学式)。
⑷硝酸钾受热分解产生KNO2和O2,写出该反应的化学方程式______________________。
【答案】钠、钾能与水发生剧烈的放热反应,并释放出氢气。
氯酸钾受热分解产生氧气,氢气和氧气混合受热发生爆炸将氯化铵溶于水,取少量溶液于试管中,滴入浓氢氧化钠溶液并加热,在试管口上方用湿润的红色石蕊试纸检验,若发现试纸变蓝,则说明该溶液中含有NH4+Na2O22KNO3
2KNO2+O2↑
【解析】
【分析】
钠、钾等物质遇水会发生剧烈反应并产生氢气,而氯酸钾分解会产生氧气,氢氧混合受热后会发生爆炸,后面再根据要求来作答即可。
【详解】
(1)根据分析,钠、钾与水发生剧烈反应并放出氢气,而氯酸钾受热产生氧气,氢气和氧气混合后发生剧烈的爆炸;
(2)铵离子可以通过加水溶解后,加入浓碱并加热的方法来检验,因为高中阶段只有氨气这一种碱性气体;实验操作为:
将氯化铵溶于水,取少量溶液于试管中,滴入浓氢氧化钠溶液并加热,在试管口上方用湿润的红色石蕊试纸检验,若发现试纸变蓝,则说明该溶液中含有NH4+,
(3)过氧化钠可以作呼吸面具中的供氧剂,化学式为Na2O2;
(4)硝酸钾受热分解产生
和
的过程是一个自身氧化还原反应,氮从+5价降低到+3价,得2个电子,氧从-2价升高到0价,失2个电子,据此来写出氧化还原方程式即可:
。
5.NH3、NO、NO2都是常见重要的无机物,是工农业生产、环境保护、生命科学等方面的研究热点。
(1)写出氨在催化剂条件下与氧气反应生成NO的化学方程式_____。
(2)氮氧化物不仅能形成酸雨,还会对环境产生的危害是形成_____。
(3)实验室可用Cu与浓硝酸制取少量NO2,该反应的离子方程式是_____。
(4)为了消除NO对环境的污染,根据氧化还原反应原理,可选用NH3使NO转化为两种无毒气体(其中之一是水蒸气),该反应需要催化剂参加,其化学方程式为_____。
(5)一定质量的Cu与适量浓硝酸恰好完全反应,生成标准状况下NO2和NO气体均为2240mL。
向反应后的溶液中加入NaOH溶液使Cu2+刚好完全沉淀,则生成Cu(OH)2沉淀的质量为_____克。
【答案】4NH3+5O2
4NO+6H2O光化学烟雾Cu+4H++2NO3﹣=Cu2++2NO2↑+2H2O4NH3+6NO
5N2+6H2O19.6
【解析】
【分析】
(1)氨气和氧气在催化剂的条件下反应生成一氧化氮和水;
(2)氮氧化物还可以形成光化学烟雾,破坏臭氧层;
(3)铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,浓硝酸和硝酸铜都能写成离子形式;
(4)氨气使一氧化氮转化为两种无毒气体,其中一种是水蒸气,另外一种为氮气;
(5)根据电子转移守恒计算铜的物质的量,由铜原子守恒可得氢氧化铜的物质的量,在根据m=nM计算。
【详解】
(1)氨气与氧气在催化剂条件下生成NO与水,反应方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O,
故答案为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;
(2)氮氧化物还可以形成光化学烟雾、破坏臭氧层等,故答案为:
光化学烟雾;
(3)Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮与水,浓硝酸、硝酸铜都写成离子形式,反应离子方程式为:
Cu+4H++2NO3﹣=Cu2++2NO2↑+2H2O,答案为:
Cu+4H++2NO3﹣=Cu2++2NO2↑+2H2O;
(4)NH3使NO转化为两种无毒气体,其中之一是水蒸气,另外一种为氮气,反应方程式为:
4NH3+6NO
5N2+6H2O,
故答案为:
4NH3+6NO
5N2+6H2O;
(5)n(NO2)=n(NO)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,根据电子转移守恒,可知n(Cu)=
=0.2mol,由Cu原子守恒可得氢氧化铜的物质的量为0.2mol,生成Cu(OH)2沉淀的质量为0.2mol×98g/mol=19.6g,故答案为:
19.6。
【点睛】
掌握有关硝酸反应的计算,一般用守恒方法,如电子守恒,反应中氮元素得到电子物质的量等于铜失去电子的物质的量,也等于铜离子结合的氢氧根的物质的量,据此计算即可。
6.Ⅰ.分别只用一种试剂除去下列各组中所含的少量杂质(括号内为杂质),在空格中填上需加入最适合的一种试剂:
(1)FeCl3溶液(FeCl2)________________,
(2)FeCl2溶液(FeCl3)________________,
(3)Fe粉末(Al)_______________,
Ⅱ.为测定某镁铝合金样品中铝的含量,进行了下列实验:
取一定量合金,加入100mL0.3mol·L-1稀硝酸,合金完全溶解,产生的气体在标准状况下体积为560mL;再加入0.2mol·L-1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化,用去300mLNaOH溶液。
则所取样品中铝的物质的量为___________,反应中转移的电子数为______________。
【答案】Cl2FeNaOH溶液0.055mol0.075NA
【解析】
【分析】
Ⅰ.
(1)氯气把FeCl2氧化为FeCl3;
(2)铁粉能把FeCl3还原为FeCl2;
(3)Fe与氢氧化钠不反应,Al与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气;
Ⅱ.镁铝合金与稀硝酸反应生成硝酸镁、硝酸铝与一氧化氮气体,向反应后的溶液中加入0.2mol·L-1 NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化,铝离子转化为偏铝酸根、镁离子转化为氢氧化镁沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3、NaAlO2,根据硝酸根守恒有n(NaNO3)=n(HNO3)-n(NO),根据钠离子守恒有n(NaOH)=n(NaNO3)+n(NaAlO2),据此计算n(NaAlO2),再根据铝原子守恒n(Al)=n(NaAlO2)计算。
【详解】
Ⅰ.
(1)氯气把FeCl2氧化为FeCl3,用氯气除去FeCl3溶液中FeCl2;
(2)铁粉能把FeCl3还原为FeCl2,用铁粉除去FeCl2溶液中的FeCl3;
(3)Fe与氢氧化钠不反应,Al与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气,用NaOH溶液除去铁粉中的铝粉;
Ⅱ.镁铝合金与稀硝酸反应生成硝酸镁、硝酸铝与一氧化氮,向反应后的溶液中加入0.2mol·L-1 NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化,铝离子转化为偏铝酸根、镁离子转化为氢氧化镁沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3、NaAlO2,根据硝酸根守恒有n(NaNO3)=n(HNO3)-n(NO)=0.1L×0.3mol/L-
=0.03mol-0.025mol=0.005mol,根据钠离子守恒有n(NaOH)=n(NaNO3)+n(NaAlO2),故n(NaAlO2)=0.3L×0.2mol/L-0.005mol=0.055mol,根据铝原子守恒n(Al)=n(NaAlO2)=0.055mol;
,氮元素化合价由+5变为+2,生成1molNO转移3mol电子,所以反应中转移的电子数为
0.075NA。
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
【解析】
【分析】
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。
【详解】
(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-+3
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- 高考 化学 及其 化合物 有关 压轴 答案 解析