高考化学提高题专题复习氮及其化合物练习题及答案.docx
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高考化学提高题专题复习氮及其化合物练习题及答案
高考化学提高题专题复习氮及其化合物练习题及答案
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.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)。
3.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。
4.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
【解析】
【详解】
(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。
5.在盛有一定量浓硝酸的试管中加入6.4g铜片发生反应。
请回答:
(1)开始阶段,观察到的现象为________________,反应的化学方程式是_____________。
(2)反应结束后,铜片有剩余,再加入少量20%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,反应的离子方程式是__________________。
(3)若6.4g铜片消耗完时,共产生气体2.8L(标准状况)。
则整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量是_____________。
(4)实验室中硝酸通常保存在棕色试剂瓶中,原因是_____________(用化学方程式表示)。
(5)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸,写出氨催化氧化的化学方程式:
_______________。
【答案】铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O0.325mol4HNO3(浓)
4NO2↑+O2↑+2H2O4NH3+5O2
4NO+6H2O
【解析】
【分析】
(1)开始时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮,据此解答;
(2)Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜,反应后溶液中氢离子消耗完毕,但硝酸根离子有剩余,若再加入少量20%的稀硫酸,相当于稀硝酸溶液,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,据此书写离子方程式;
(3)铜与硝酸反应生成硝酸铜、NO2和NO的混合气体,根据Cu、N原子守恒计算整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量;
(4)浓硝酸见光或受热容易分解,据此书写方程式;
(5)氨催化氧化生成一氧化氮和水,据此书写反应的化学方程式。
【详解】
(1)开始时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮,发生反应为:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO)3+2NO2↑+2H2O,生成的二氧化氮为红棕色气体,因此现象为铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体,故答案为铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体;Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO)3+2NO2↑+2H2O;
(2)Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜,反应后溶液中氢离子消耗完毕,但硝酸根离子有剩余,若再加入少量20%的稀硫酸,相当于稀硝酸溶液,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,反应的离子方程式为:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)6.4g铜的物质的量为0.1mol,反应生成硝酸铜,结合硝酸根离子0.2mol,整个反应过程共产生标准状况下气体2.8L,即生成0.125molNO2和NO的混合气体,根据N原子守恒,反应过程中被还原的HNO3的物质的量为0.125mol,则整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量为0.2mol+0.125mol=0.325mol,故答案为0.325mol;
(4)浓硝酸见光或受热容易分解,4HNO3(浓)
4NO2↑+O2↑+2H2O,因此实验室中硝酸通常保存在棕色试剂瓶中,故答案为4HNO3(浓)
4NO2↑+O2↑+2H2O;
(5)氨催化氧化生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为4NH3+5O2
4NO+6H2O,故答案为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O。
【点睛】
本题考查了铜与硝酸的反应。
解答本题需要注意,浓硝酸和稀硝酸与铜的反应生成物不同。
本题的易错点为(3)中的计算,要注意利用守恒法解答。
6.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
【解析】
【详解】
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。
【点睛】
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。
7.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质,逐渐成为城市空气主要污染源。
(1)写出CO2的电子式_____________;CO2带来的主要环境问题是________。
(2)汽车尾气中的CO来自于________________,NO来自于_________________。
(3)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式___________________。
(4)在适宜温度下采用合适催化剂,CO和NO相互反应生成参与大气循环的无毒气体。
写出反应化学方程式_______________。
(5)在催化剂作用下,可用氨气将NO和NO2转化为无毒气体,写出NO2和NH3反应生成无毒气体的化学方程式______________。
(6)当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下与氨气形成(NH4)2SO4,用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成_________________。
【答案】
温室效应燃料不完全燃烧在汽车气缸内的高温下N2、O2反应产生3NO2+H2O=2HNO3+NO2CO+2NO
2CO2+N26NO2+8NH3
7N2+12H2O2SO2+O2+2H2O+4NH3=2(NH4)2SO4
【解析】
【分析】
(1)C原子与2个O原子形成4个共价键,使分子中每个原子都达到8个电子的稳定结构,CO2过多会导致温室效应;
(2)汽车燃料不完全燃烧产生CO,N2、O2在汽车气缸内的高温下反应产生NO;
(3)NO2与水反应产生HNO3和NO;
(4)在适宜温度下采用合适催化剂,CO和NO反应产生CO2和N2;
(5)NH3具有还原性,可以与NO2反应产生N2、H2O,根据电子守恒、原子守恒书写反应方程式;
(6)SO2、O2、NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4。
【详解】
(1)在CO2分子中,C原子与2个O原子形成四个共用电子对,电子式为:
;CO2在空气中含量过高,会导致温室效应;
(2)汽车尾气中的CO来自于燃料的不完全燃烧,NO来自于进入汽车气缸的空气中的N2、O2在高温下反应产生;
(3)NOx能形成酸雨,NO2与水反应产生HNO3和NO,NO2转化为HNO3的
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