高中化学氮及其化合物计算题分类汇编难题.docx
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高中化学氮及其化合物计算题分类汇编难题
氮及其化合物
(一)氮气
1.氮元素存在形态
空气中含大量N2,是工业生产中N2的主要来源。
2.N2的物理性质
氮气难溶于水,难液化,密度比空气略小(与空气密度相近),只能用排水法收集N2。
3.N2的化学性质由于氮分子的键能很大,所以氮气的性质很稳定,只有在高温条件下才能发生一些化学变化。
(1)与H2的反应:
(2)与O2的反应:
(3)与Mg的反应:
4.氮的固定
(1)定义:
把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。
(2)氮的同定的途径
①生物固氮
豆科植物的根部常附有小根瘤,其中含有固氮菌,能把空气中游离的氮变成氨(铵态氮肥)作为养分吸收,所以这些植物可以少施肥,甚至不施肥。
②大气同氮
N2+3H2
2NH3
N2+O2
2NO
3Mg+N2
Mg3N2
闪电时,大气中的氮转化为氮的氧化物,经降水生成极稀的硝酸(硝态氮肥)
N2+O22NO
,渗入土壤被植物根系吸收。
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。
③工业固氮
氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下,可以直接化合生成氨
(NH3)。
N2+3H2
2NH3
工业上就是利用这个原理来合成氨的。
(二)一氧化氮和二氧化氮
1、一氧化氮:
无色气体,难溶于水,有很大毒性,在常温下极易被氧化成二氧化氮。
2NO+O2→2NO2
2、二氧化氮:
有刺激性气味的红棕色气体,溶于水生成硝酸和一氧化氮。
3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO2N2O4(无色)
注意:
关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。
①NO2或NO2与N(2或非O2)的混合气体溶于水时可依据:
3NO2+H2O→2HNO3+NO利用气体体积变化差值进行计算。
②NO2和O2的混合气体溶于水时,由4NO2+2H2O+O2=4HNO3可知,当体积比为
=4:
1,恰好完全反应
V(NO2):
V(O2)>4:
1,NO2过量,剩余气体为NO
<4:
1,O2过量,乘余气体为O2
③NO和O2同时通入水中时,其反应是:
2NO+O2→2NO2,3NO2+H2O→2HNO3+NO,总反应式为:
4NO+2H2O+3O2→4HNO3当体积比为
=4:
3,恰好完全反应
V(NO):
V(O2)>4:
3,NO过量,剩余气体为NO
<4:
3,O2过量,乘余气体为O2
④NO、NO2、O2三种混合气体通入水中,可先按①求出NO2与H2O反应生成的NO的体积,再加上原混合气体中的NO
的体积即为NO的总体积,再按③方法进行计算。
(三)硝酸的化学性质
1、HNO3具有酸的通性。
2、HNO3具有强氧化性,表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。
【注意】由于硝酸氧化性很强,任何金属与硝酸反应都不能放出氢气,在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时,浓硝
酸还原产物为NO2,稀硝酸还原产物为NO,(但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸强);
这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原,另一部分体现酸性生成硝酸盐。
铁、铝常温下遇浓硝酸,由于浓硝酸具有强氧化性,所以在金属的表面形成一层致密的氧化膜,阻止反应继续进行,这个过程叫钝化。
所以可用铁、铝容器装运浓硝酸(或浓硫酸)。
3、在溶液中NO3—几乎与所有离子能大量共存,但注意,当溶液的酸性较强可形成硝酸溶液,具有还原性的某些离子则不能与其大量共存,如NO3、H、Fe2中任意两者能大量共存,但三者则不能大量共存。
即:
NO3—在中性或碱性溶液中不表现氧化性,而在酸性溶液中表现强氧化性。
(四)氨气
1、氨的物理性质
氨气为无色、有刺激性气味的气体,比空气轻,易液化,极易溶于水(喷泉实验),氨水的密度小于水的密度,氨水的浓度越高,密度越小。
2、氨的化学性质;
(1)与水反应,溶液呈碱性:
NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH
氨水中所含有微粒:
NH3·H2O分子,NH4+,OH,氨水中溶质通常看作为NH3,而不是NH3·H2O。
(2)与酸反应
NH3+HNO3=NH4NO3HCl+NH3=NH4ClH2SO4+2NH3=(NH4)2SO4
氨气与氯化氢相遇便产生,可用于NH3与HCl的相互检验。
(3)还原性
NH3分子中氮元素呈-3价,具有还原性,能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应,被它们氧化:
NH3+Cl2=NH3+CuO=
NH3+O2=NH3+O2=
3、氨气的实验室制法
(1)原理:
固态铵盐与碱加热反应:
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)发生装置:
固+固+加热型,与制备氧气相似;
(3)收集:
向下排空气法。
(4)干燥:
在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂。
不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂,因CaCl2
吸收氨气生成CaCl2·8NH3。
(5)验满:
a.用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口,若变蓝,则满;b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口,若
产生白烟,则满。
[特别提醒]:
①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。
因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应,
发生危险;而碳铵受热极易分解产生CO2,使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。
②消石灰不能用NaOH、
KOH代替,原因是:
a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块,不利于产生NH3;b、在高温下能腐蚀大试管。
③因氨气比空气轻,易与空气发生对流,所以收集时,导气管应插入收集气体的试管底部附近,管口
塞一团干燥的棉花团,来防止NH3与空气对流,确保收集到纯净的氨气。
④制备NH3也可以通过加热浓
氨水的方法,利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。
也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备,原理:
烧碱溶于水为放热反应,促进NH3·H2O的分解,增大c(OH)使上述可逆反应向左移动,而产生NH3。
课堂练习:
1、将8mLNO2和O2的混合气体通入倒立于水槽中装满水的量筒,充分反应后,剩余气体为1mL,则原混合气体
中NO2和O2的体积比可能为()
A.7∶5B.3∶7C.7∶1D.1∶7
2、同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是①NO和NO2;②NO2和O2;③NH3
和N2。
现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的
是()
A.V1>V2>V3B.V1>V3>V2C.V2>V3>V1D.V3>V1>V2
3、在相同状况下,将下列四种混合气体:
①体积比为3∶1的NH3和N2'②体积比为1∶1的NO2和N2③体积比
为1∶1的NO2和O2'④体积比为4∶1的NO2和O2,分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中,充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4,下列关系正确的是()
A.h1>h2>h3>h4B.h4>h3>h2>h1C.h4>h1>h3>h2D.h2>h3>h1>h4
5、NO、NO2均可与NH3反应转化为无害的为N2和H2O,则NO和NO2的体积之比为(
N2和H2O,现有3LNO、NO2的混合气体,,当耗用3LNH3时,可全部转化)
A.1:
1B.1:
2C.1:
3D.任意比
6、把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器,倒置于水中(同温、同压),待液面稳定后,容器内气体体积变为24mL。
则:
⑴原混合气体中,NO是mL,NO2是mL。
⑵若在剩余24mL气体中,通入6mLO2,待液面稳定后,容器内气体体积为mL。
⑶若在剩余24mL气体中,通入24mLO2,待液面稳定后,容器内气体体积为mL。
⑷若在原48mLNO、NO2
混合气体中,通入mLO2,倒置在水面上,气体会全部吸收。
7、常温下,将NO和O2两种气体按物质的量1:
3混合,则其平均相对分子质量
8、现有10mLNO和NO2混合气体,其平均相对分子量为36.4,通入一定量的O2后,还是10mLNO和NO2混合气体,
但平均相对分子量为39.6,通入O2的体积是()
A.1mLB.3mLC.5mLD.10mL
9、反应NO+O2+NO2+H2O→HNO3(未配平)是多组化学计量数的化学方程式,当氧气有1/3被NO还原时,此反应各
物质化学计量数之比是
10、某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物,当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2∶1时,还原产物是()
N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中
A.NO2B.NOC.N2OD.N2
11、物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是()
A.1∶4B.1∶5
C.2∶3D.2∶5
12、某稀硝酸能与5.4g铝恰好反应,当这份酸在与铁反应时,最多消耗铁的量为()A.16.8gB.0.4molC.11.2gD.0.2mol
13、已知镁和稀硝酸反应时,每有1molHNO3反应,就有0.8mol电子转移,此时硝酸的还原产物可能是A.NO2B.N2OC.NH4NO3D.NO
14、Al可以与稀硝酸反应,已知HNO3被还原为NO。
若标准状况有3.36LNO生成,则参加反应的Al
的质量为g,参加反应的硝酸为mol
15、在一定温度下,某浓度的HNO3与Zn反应,生成NO2和NO的物质的量之比为1:
3,则要使1molZn完全反应,需要HNO3的物质的量为()
A.2.8molB.2.6molC.2.4molD.0.8mol
16、已知Cu2S与某浓度的硝酸反应时,生成硝酸铜和硫酸,若反应中Cu2S与HNO3的物质的量之比
为2:
13,则该反应的还原产物为()
A.N2OB.NOC.NO2D.N2O3
17、Cu2S与一定浓度的HNO3反应,生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O,当NO2和NO的物质的量之比为1∶1时,实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为
18、足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)
2+
混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。
若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是()
A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL
19、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344LNO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现。
若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为()
A.0.24molB.0.21molC.0.16molD.0.14mol
20、将32g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2
L。
欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水g。
21、将51.2gCu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物共0.9mol,这些气体恰好能被500mL2mol/LNaOH溶液完全吸收,生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液,其中NaNO3的物质的量为()
A.0.2molB.0.4molC.0.8molD.0.9mol
22、1L稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。
若向该混合液中加入足量的铜
粉,则最多能溶解铜粉的质量是多少?
23、在某100mL混合酸中,HNO3的物质的量浓度为0.4mol·L-1,H2SO4的物质的量浓度为0.2mol·L-1。
向其中加入2.56g铜粉,微热,待充分反应后,溶液中Cu2+的物质的量浓度为()
-1-1-1
A.0.4mol·L-1B.0.3mol·L-1C.0.225mol·L-1D.无法计算
24、有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL,其中含有硫酸的浓度为2mol·L-1,含硝酸的浓度为1mol·L-1,现向
其中加入0.96g铜粉,充分反应后(假设只生成NO气体),最多可收集到标准状况下的气体的体积为()
A.89.6mLB.112mLC.168mLD.224mL
25、将11.2g的Mg-Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体X。
再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液,产生21.4g沉淀。
根据题意推断气体X的成分可能是()
A.0.3molNO2B.0.2molNO2
C.0.1molNO、0.3molNO2D.0.6molNO
26、将Mg、Cu组成的混合物26.4g投入到适量的稀硝酸中,固体完全溶解,收集到标准状况下的NO气体8.96L,向反应后的溶液中加入过量的5mol·L-1的NaOH溶液300mL,金属离子完全沉淀。
则形成沉淀的质量是()
A.43.2gB.46.8g
C.53.6gD.63.8g
27、1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1120mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54g沉淀,下列说法不正确的是()
A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2︰1B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L
C.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%D.得到2.54沉淀时,加入NaOH溶液的体积60mL
28、汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应
10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。
若氧化产物比还原产物多1.75mol,
29、一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体VL(标准状况),向反应后的溶液中(存在
Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO12.0g,若上述气体为NO和NO2的混合
物,且体积比为1﹕1,则V可能为
A.9.0LB.13.5LC.15.7LD.16.8L
30、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,平均分成两份。
向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2g(已
知硝酸只被还原为NO气体)。
向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示:
下列分析或结果错误的是()
A.混合酸中NO3-的物质的量为0.2mol
B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段产生氢气
C.溶液中最终溶质为FeSO4
D.c(H2SO4)为5mol/L
31、一种工业尾气中含有NO和NO2(通常表示为NOx),NOx是空气中主要污染物之一。
处理尾气的方法较多。
方法一:
氨气还原法:
NH3+NOx→N2+H2O(未配平),
方法二:
用碱液吸收2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O,NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O
(1)NOx中x的取值范围为;
(2)NOx中n(NO)/n(NO2)=(用含“x”的代数式表示);
(3)当x=1.75时,若用方法一消除NOx,则应通入氨气与NOx体积比(同温同压)V(NH3)/V(NOx)≥;
(4)若气体中除含NOx(NO和NO2)外,还含有体积分数为y的N2O4,用方法二处理1mol这种气体,气体完全被吸收。
计算:
①满足气体完全被吸收的y和x的关系式②若y=0.2,求生成NaNO3和NaNO2的质量
32、硝酸发生氧化还原反应时,硝酸浓度越小,对应还原产物中氮的化合价越低。
现有一定量铝粉和铁粉的混合
物,与1000mL很稀的HNO3充分反应,反应过程中HNO3的还原产物只有两种:
一种是N2,另一种则以硝酸盐的形
式留在溶液中,已知产生的N2的体积为940.8mL(标准状况)。
在反应结束后的溶液中,逐滴加入4mol·L-1的
NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。
试回答下列问题:
(1)D→E过程中发生反应的离子方程式为
(2)B值为。
(3)原稀HNO3溶液的物质的量浓度为。
NaNO3、
33、某校化学兴趣小组的同学对硝酸盐的受热分解进行探究。
他们设计了如下装置分别加热了
Cu(NO3)2、AgNO3。
(加热及夹持装置未画出)
不变色;用带火星的木条检验②中的气体,木条复燃;分析装置①中剩余的固体得知,剩余固体中含有N元素且显+3价。
请写出NaNO3受热分解的化学方程式:
;
(2)乙同学加热的是Cu(NO3)2。
加热过程发现:
装置②中也有气泡产生,但在上升的过程中消失。
装置①中的固体逐渐变为黑色。
请写出Cu(NO3)2受热分解的化学方程式:
,实验过程
中还应看到的现象为。
(3)丙同学加热的是AgNO3。
加热过程发现:
装置②中也有气泡产生,但在上升的过程中气泡部分消失,剩余的气体也能使带火星的木条复燃。
石蕊试液也逐渐变为红色,有少量液体被压至装置③中。
装置①中的固体逐渐变为黑色。
丙同学据此写出了AgNO3受热分解可能的两种化学方程式:
(Ⅰ)4AgNO32Ag2O+4NO2↑+O2↑,(Ⅱ)2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑。
请你分析,可能正确的是哪一个并说明理由:
。
请你设计一个简单的实验证明你的结论是正确的:
;
(4)由上述3个实验的结果,请你推测:
硝酸盐受热分解的产物可能与有关。
34、实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液加热后反应制取氮气.
(1)从图中选择制取气体的合适装置:
氮气、氢气
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有
(“会”或“不会”)发生倒吸,原因
(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,是:
(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红
热的原因是:
,锥形瓶中还可观察到的现象是:
(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:
(6)反应结束后锥形瓶内溶液中含有H、OH、、。
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