全国高考化学氮及其化合物的推断题综合高考模拟和真题汇总.docx
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全国高考化学氮及其化合物的推断题综合高考模拟和真题汇总
全国高考化学氮及其化合物的推断题综合高考模拟和真题汇总
一、氮及其化合物练习题(含详细答案解析)
1.氮的氧化物既是可导致酸雨的物质,也是造成空气污染的重要物质,加大对氮的氧化物的治理是环境保护重要举措。
(1)在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。
写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式:
_____________________________,该反应中氧化剂是_________,还原剂是________________________________________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成对大气无污染的气体,该反应的化学方程式为___________________________________。
(3)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。
①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为_________mol·L-1。
②若所得溶液中c(NO3-)∶c(NO2-)=1∶9,则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m=_________。
③用含n和m的代数式表示所得溶液中NO3-和NO2-浓度的比值c(NO3-)∶c(NO2-)=_________。
【答案】6NO2+8NH3
7N2+12H2ONO2NH32NO+2CO
N2+2CO2(m+n)/V3∶2(n-m)/(3m+n)
【解析】
【分析】
(1)氨气和二氧化氮在一定条件下反应生成氮气和水,反应中元素化合价降低的做氧化剂,元素化合价升高的物质做还原剂;
(3)①根据气体和氢氧化钠的关系式计算;
②根据二氧化氮、一氧化氮和氢氧化钠反应的方程式中各个物理量之间的关系式计算;
③同一溶液中,c(NO3-):
c(NO2-)等于其物质的量之比。
【详解】
(1)氨气和二氧化氮在一定条件下反应生成氮气和水,反应的化学方程式为:
6NO2+8NH3
7N2+12H2O,反应中二氧化氮中氮元素化合价降低的做氧化剂,氨气中氮元素化合价升高的物质做还原剂,
故答案为:
6NO2+8NH3
7N2+12H2O;NO2;NH3;
(2)CO和NO发生反应生成对大气无污染的气体,所以生成物是氮气和二氧化碳,故化学方程式是:
2NO+2CO
N2+2CO2
故答案为:
2NO+2CO
N2+2CO2
(3)①根据方程式NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
知,只要NO不剩余,氮原子和氢氧化钠的关系式是1:
1,所以完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的混合气体所用氢氧化钠的物质的量等于氮氧化物的物质的量之和,所以c(NaOH)=
,
故答案为:
;
(2)设原混合气体中NO2和NO的物质的量n和m,
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O,
1 1 2
mmol mmol 2mmol
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O,
2 2 1
(n−m)mol (n−m) mol
mol
所得溶液中c(NO3-)∶c(NO2-)=
mol:
[2m+
mol]=1:
9,
所以n:
m=3:
2,
故答案为:
3:
2;
(3)同一溶液中,c(NO3-)∶c(NO2-)等于其物质的量之比,所以c(NO3-)∶c(NO2-)=
mol:
[2m+
mol]=(n-m)/(3m+n),
故答案为:
(n-m)/(3m+n)。
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.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
【解析】
【详解】
(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:
。
4.氨和硝酸都是重要的工业原料。
(1)标准状况下,将500L氨气溶于水形成1L氨水,则此氨水的物质的量浓度为____mol·L-1(保留三位有效数字)。
工业上常用过量氨水吸收二氧化硫,该反应的化学方程式为____。
(2)氨氧化法是工业生产中合成硝酸的主要途径。
合成的第一步是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化氮,该反应的化学方程式为____。
下列反应中的氨与氨氧化法中的氨作用相同的是____。
A.2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑B.2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O
C.4NH3+6NO=5N2+6H2OD.HNO3+NH3=NH4NO3
工业中的尾气(假设只有NO和NO2)用烧碱进行吸收,反应的离子方程式为2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O和NO+NO2+2OH-=____+H2O(配平该方程式)。
(3)向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀HNO3500mL,反应过程中产生的气体只有NO。
固体完全溶解后,在所得溶液(金属阳离子只有Cu2+)中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液使金属离子恰好完全沉淀,此时溶液呈中性,所得沉淀质量为39.2g。
①Cu与稀HNO3反应的离子方程式为____。
②Cu与Cu2O的物质的量之比为____。
③HNO3的物质的量浓度为____mol·L-1。
(4)有H2SO4和HNO3的混合溶液20mL,加入0.25mol•L-1Ba(OH)2溶液时,生成沉淀的质量w(g)和Ba(OH)2溶液的体积V(mL)的关系如图所示(C点混合液呈中性)。
则原混合液中H2SO4的物质的量浓度为____mol·L-1,HNO3的物质的量浓度为____mol·L-1。
【答案】22.3SO2+2NH3•H2O=(NH4)2SO3+H2O[或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3]4NH3+5O2
4NO+6H2OBC2NO2-3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O2:
12.40.251
【解析】
【分析】
(1)根据c=
计算氨水的浓度;
(2)根据已知信息反:
应物和生成物书写反应方程式,根据电子守恒配平反应方程式;根据化合价变化判断NH3为还原剂,进行分析其他几反应中氨气的作用;
(3)根据质量守恒,原子守恒、电子守恒规律进行解答;
(4)根据n(H+)=n(OH- )进行分析解答。
【详解】
(1)标准状况下,将500L氨气溶于水形成1L氨水,则此氨水的物质的量浓度为C =
=
=22.3mol·L-1。
工业上常用过量氨水吸收二氧化硫,二氧化硫与氨气反应生成亚硫酸铵和水,该反应的化学方程式为SO2+2NH3•H2O=(NH4)2SO3+H2O[或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3],所以答案为:
22.3;SO2+2NH3•H2O=(NH4)2SO3+H2O[或SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3];
(2)将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化氮,该反应的化学方程式为4NH3+5O2
4NO+6H2O,所以答案:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;
A.在4NH3+5O2
4NO+6H2O反应中,氨气做还原剂,2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑反应中,氨气做氧化剂,所以与氨氧化法中的氨作用不相同,故A错误;
B.在2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O反应中,氨气做还原剂,所以与氨氧化法中的氨作用相同,故B正确;
C.在4NH3+6NO=5N2+6H2O反应中,氨气做还原剂,所以与氨氧化法中的氨作用相同,故C正确;
D.HNO3+NH3=NH4NO3反应是非氧化还原反应,故D错误;
所以答案:
BC。
由质量守恒和得失电子守恒配平,NO中N为+2价,NO2中N为+4,显然是个归中反应,生成化合物中N为+3价,再根据原子守恒,电荷守恒,可知该反应的离子方程式:
NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O,故答案为NO2-;
本题答案为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;BC;2NO2-;
(3)向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀HNO3500mL,反应过程中产生的气体只有NO。
固体完全溶解后,在所得溶液(金属阳离子只有Cu2+)中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液使金属离子恰好完全沉淀,此时溶液呈中性,所得沉淀质量为39.2g。
①Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,其离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,所以答案:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
② 所得溶液中加入1mol/L的NaOH溶液1.0L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3) = n (NaOH) = 1.0mol/L
1.0L=1mol。
沉淀为Cu(OH)2,质量为39.2g,物质的量=
=0.4mol, 根据铜元素守恒有 n(Cu) + 2n (Cu2O)=n[Cu(OH)2],反应后的溶液中n [Cu(NO3)2]= n [Cu(OH)2]= 0.4mol。
设Cu、Cu2O的物质的量分别为x、y, 64x+144y = 27.2,x+2y= 0.4,解得 x=0.2,y = 0.1,所以Cu与Cu2O的物质的量之比为2:
1;所以答案为2:
1;
③Cu和Cu2O与稀硝酸反应生成硝酸铜,0.2molCu完全反应失去0.4mol电子0.1molCu2O完全反应失去0.2mol电子,总共生成0.6mol电子,由电子守恒,生成NO的物质的量=
= 0.2mol,所得溶液中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液,此时溶液呈中性,金属离子恰好完全沉淀,反应后的溶质为硝酸钠,则溶液中的硝酸根离子的物质的量为
n(NO3-) = n(NaOH) = 1mol/L
1L=1mol,则硝酸的总物质的量为1mol+0.2mol= 1.2mol,硝酸的浓度c=
=2.4mol/L。
所以答案为:
2.4mol·L-1。
(4)由图可知,0~ 20mLBa(OH)2溶液发生H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓+H2O,20mL ~ 60mLBa(OH)2溶液发生H++OH-=H2O,由图可知,加入20mLBa(OH)2溶液时,硫酸钡沉淀达最大值,设硫酸的物质的量为x,则
H2SO4 + Ba(OH)2= BaSO4↓+H2O
11
x 0.02L
0.25mol
L-1,解得x = 0.02L
0.25mol
L-1= 0.005mol,硫酸的物质的量浓度=
= 0.25mol
L-1,由图可知pH=7时,消耗60mLBa(OH)2溶液,由.H++OH-=H2O可知原溶液中含有的n(H+)=n(OH- )= 2
0.06L
0.25mol
L-1= 0.03mol, 故
n (HNO3) = 0.03mol - 0.005mol
2= 0.02mol,故原溶液中HNO3的物质的量浓度=
=1mol
L-1,故答案为:
0.25; 1。
5.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
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