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氮及其化合物教案
第12讲 氮及其化合物
(时间:
45分钟 满分:
100分)
考 点
题 号
氮的氧化物的性质
2、4、11
氨和铵盐的性质
3、8
硝酸的性质及综合应用
1、5、6、7、9、10
技巧:
讨论法
10
一、选择题(本题共7个小题,每题6分,共42分,每个小题只有一个选项符合题意)
1.(2013·绵阳一检)下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是
( )。
A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B.硝酸能与Na2CO3反应,但不生成CO2
C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
解析 硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。
浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错;硝酸是一种氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S,与Na2CO3反应能生成CO2,所以选项B、C错;选项D正确。
答案 D
2.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。
在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。
反应过程为①2NO2―→2NO+2O;②2NO+O2―→2NO2;③O+O2―
→O3。
下列对该反应过程及产物叙述正确的是( )。
A.NO2起催化剂作用
B.NO起催化剂作用
C.NO2只起氧化剂作用
D.O3与O2互为同分异构体
解析 反应过程①+②得O2―→2O,③O+O2―→O3,NO2起催化剂作用,反应过程中NO2既作氧化剂又作还原剂,A项正确,B、C项错误;O3与O2的相对分子质量不相同,不互为同分异构体,互为同素异形体,D项错误。
答案 A
3.(高考变式题)铵盐是一类重要的氮的化合物,设NA表示
阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )。
A.1molNH
含有的电子数为11NA
B.NH
中N元素的化合价为-3,在氧化还原反应中常作氧化剂
C.0.1L3mol·L-1的NH4NO3溶液中氮原子数等于0.6NA
D.硫酸铵中既含有离子键,又含有共价键,而氯化铵中只含有离子键
解析 1个NH
中含有10个电子,A错;NH
中N元素的化合价为-3价,化合价最低在氧化还原反应中常作还原剂;B错误;0.1L3mol·L-1的NH4NO3溶液中的氮原子数为0.6NA;C正确;铵根离子中,氮与氢原子之间为共价键,D错。
答案 C
4.(2013·东北师大附中摸底)把3体积NO2气体依次通过①饱和NaHCO3溶液;②浓硫酸;③Na2O2后(假设每一步的反应都是充分的),再用排水法收集残留气体,则收集到的气体是( )。
A.1体积NOB.1体积NO2和
体积O2
C.
体积O2D.
体积NO
解析 3体积的NO2通过饱和NaHCO3溶液,发生的反应有3NO2+2NaHCO3===2NaNO3+H2O+NO+2CO2,剩余气体通过浓硫酸后除去H2O,通过Na2O2时发生反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,此时剩余气体为1体积O2和1体积NO,排水法收集气体时发生反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3,显然O2过量,剩余
体积O2。
答案 C
5.(高考变式题)已知HNO2在低温下较稳定,酸性比
醋酸略强,既有氧化性又有还原性,其氧化产物、还原产物与溶液pH的关系如下表。
pH范围
>7
<7
产物
NO
NO、N2O、N2中的一种
下列有关说法错误的是( )。
A.碱性条件下,NaNO2与NaClO反应的离子方程式为NO
+ClO-===NO
+Cl-
B.向冷的NaNO2溶液中通入CO2可得到HNO2
C.向冷的NaNO2溶液中加入稀硫酸可得到H
NO2
D.向冷的NaNO2溶液中加入滴有淀粉的氢碘酸,溶液变蓝色
解析 由表中数据知,碱性条件下,HNO2可被氧化为NO
,而ClO-有强氧化性,A对;HNO2的酸性比碳酸强但比硫酸弱,故CO2不能与亚硝酸盐作用而硫酸能,B错、C对;酸性条件下,NaNO2有氧化性,而I-具有强还原性,NO
能将I-氧化成I2,D对。
答案 B
6.如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12mol·L-1的硝酸并加热,待反应结束时,下列微粒在体系中一定大量存在的是
( )。
①NO
②Fe3+ ③H+ ④NO
⑤NO2
A.① B.①⑤
C.②④⑤D.①②③⑤
解析 Fe与浓HNO3反应时,开始生成的还原产物是NO2,并且若铁少量时,还原产物只有NO2;当铁过量时,氧化产物是Fe2+,当HNO3过量时,氧化产物是Fe3+。
因产物有硝酸盐,故溶液中一定还有NO
。
答案 B
7.(2013·眉山统考)一定体积0.01mol·L-1的稀硝酸恰好能氧化一定质量的铁、铝混合物,已知两种金属均被氧化为最高价态,还原产物只有NO。
若用0.01mol·LNaOH溶液溶解相同质量的该混合物,当反应完全时所需氢氧化钠溶液的体积是稀硝酸的
,则样品中铁、铝的物质的量之比为( )。
A.2∶3B.1∶3
C.1∶4D.5∶3
解析 设样品中铁和铝的物质的量分别为x和y,根据Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O、Al+4HNO3(稀)===Al(NO3)3+NO↑+2H2O,反应中消耗HNO3的物质的量为4x+4y;而2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑中消耗NaOH的物质的量为y,即
=
,解得x∶y=1∶4。
答案 C
二、非选择题(本题共4个小题,共58分)
8.(14分)(2013·珠海模拟)甲、乙、丙均为中学化学常见的气体单质,A、B、C为常见的化合物,已知:
①A和B都极易溶于水,用两根玻璃棒分别蘸取A和B的浓溶液后,相互靠近会看到白烟。
②各物质之间存在如图所示的转化关系
→C
C溶液
请回答下列问题:
(1)C溶液显______
__性(填“酸”、“碱”或“中”),理由是
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)乙和甲反应生成A的化学方程式为______________________________________________________________。
C和氢氧化钠溶液生成A的离子方程式为_________________________________________________________
_____。
(3)丙气体通入1L氢氧化钠溶液中恰好完全反应,此时电子转移为2mol,则氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
(4)常温下,向含白色沉淀M的浊液中加入氯化钠固体,M的溶解度将________(填“增大”、“减小”或“不变”),Ksp(M)将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案
(1)酸 NH
+H2ONH3·H2O+H+
(2)N2+3H2
2NH3 NH
+OH-
NH3↑+H2O (3)4mol·L-1 (4)减小 不变
9.(14分)工业上可用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜。
在实际生产中,先把铜屑在空气中灼烧,再跟用等体积水稀释的浓硝酸反应来制取硝酸铜。
请回答下列问题:
(1)不宜于用铜屑直接与硝酸反应来制取硝酸铜的原因是
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)浓硝酸用等体积水稀释的目的是___________________________________________________
_____________
_______________________________________
_______________________。
(3)要得到硝酸铜晶体,应选用________。
(4)反应中硝酸表现出________性。
解析
(1)铜与硝酸直接反应会有氮的氧化物生成,既产生污染,又降低硝酸的利用率;铜屑在空气中灼烧生成CuO,CuO与HNO3反应没有氮的氧化物生成,既避免了污染,又提高了硝酸的利用率。
(2)浓硝酸易挥发、不稳定,对设备腐蚀严重,稀硝酸挥发性小,且稀硝酸和氧化铜反应同样生成硝酸铜。
(3)由于得到的是硝酸铜溶液,因此要得到晶体需浓缩结晶。
(4)硝酸与氧化铜发生反应生成了硝酸铜和水,没有化合价变化,因此体现了硝酸的酸性。
答案
(1)铜与硝酸直接反应会有氮的氧化物生成,既产生污染,又降低硝酸的利用率;铜屑在空气中灼烧生成CuO,CuO与HNO3反应没有氮的氧化物生成,既避免了污染,又提高了硝酸的利用率
(2)浓硝酸易挥发、不稳定,对设备腐蚀严重
(3)结晶法(或重结晶法)
(4)酸
10.(15分)(2013·雅安四校联考)某同学设计如图所示装置用粗铁粒与某浓度稀硝酸反应制取NO气体。
(1)当打开开关a,关闭开关b时,A中干燥管中观察到的实验现象是________________,烧杯B中盛的是________溶液。
当________时关闭开关a,打开开关b,此时C中用排水法收集NO气体。
当C中收集满气体后,关闭开关b,装置A中观察到的现象是______________________________________________________________。
(2)将amolFe与含bmolHNO3的稀溶液充分反应后,若硝酸的还原产物只有NO。
试讨论分析烧杯A中最终溶液中的主要阳离子组成及其物质的量,将结果填入下表未完成的空格中。
取值范围
最终溶液中的主要阳离子及其物质的量
<
=
amolFe3+
大于
小于
=
amolFe2+
>
解析
(1)A装置利用启普发生器原理,Fe与稀硝酸反应生成无色的NO气体,当遇干燥管中的O2时,则转变成红棕色的NO2气体,NO2用碱液吸收。
当气体再变成无色时,说明装置中的O2已完全反应,则可用排水法收集NO。
当关闭b时,A装置中继续产生NO,则会将干燥管中的HNO3压入烧杯内,从而与Fe脱离,反应停止。
(2)铁与HNO3反应,可能生成Fe2+,也可能生成Fe3+,或二者的混合物。
当铁过量时,反应化学方程式为3Fe+8H++2NO
===3Fe2++2NO↑+4H2O;当HNO3过量时,反应化学方程式为Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O。
=
时,刚好生成amolFe3+,HNO3没有剩余;
<
时,则HNO3过量,仍为amolFe3+,根据化学反应方程式,不难得出剩余的HNO3为(b-4a)mol。
当
=
时,刚好生成amolFe2+,HNO3没有剩余。
当
>
时,铁过量,以HNO3计算,bm
olHNO3生成Fe2+为
mol。
当
<
<
时,可以分段计算,即先按反应化学方程式Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O中HNO3完全反应来计算,然后过量的铁按Fe+2Fe3+===3Fe2+计算即可。
答案
(1)气体由无色逐渐变成红棕色 NaOH 气体又变无色 烧杯中液面上升,干燥管中液面下降,固体与溶液脱离
(2)
取值范围
最终溶液中的主要阳离子及其物质的量
<
amolFe3+,(b-4a)molH+
=
amolFe3+
大于
小于
molFe3+,
molFe2+
=
amolFe2+
>
molFe2+
11.(15分)某化学活动小组想通过如图所示装置(夹持装置已略去)进行实验,探究Na2O2与NO反应的产物。
实验前,他们查阅有关资料得到如下信息:
①2NaNO3
2NaNO2+O2↑
;
②NaNO2为白色粉末状固体,既有氧化性又有还原性;
③NaNO2溶液显弱碱性(原因:
强碱弱酸盐的水解)。
实验开始时,先在A装置中加入适量的碳酸钙和足量稀硝酸,待不再有气体产生时,将铜丝插入稀硝酸中。
请回答下列问题:
(1)A装置中放入碳酸钙的目的是______________________________________________________________。
(2)装置B、C中的试剂分别是:
B________、C________,E的作用是______________________________________________________________。
(3)如何检验反应中是否有氧气生成?
________
_______________________________________________________
_______________________________________________________________
____________________________________________
_
_________________。
(4)假如Na2O2已反应完全,为确定D中固体产物的成分,甲同学将固体溶于水后,经测定发现溶液显强碱性,再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去。
由此现象推断固体产物中可能含有的物质是________(填化学式)。
(5)乙同学取适量固体于试管中密闭加热,发现白色固体部分变为淡黄色。
此现象说明固体中还可能含有的成分是________(填化学式)。
根据以上推测,请写出Na2O2与NO反应的化学方程式________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析 本题探究NO与过氧化钠的反应,实验设计必须考虑如下因素:
①产生NO时,要除尽装置中的空气;②装置必须干燥,防止水与过氧化钠反应;③排尽装置中的二氧化碳,防止二氧化碳与过氧化钠反应;④采取措施,防止空气进入装置。
新信息挖掘:
反应①暗示如果产物中有硝酸钠,受热会产生氧气;信息②暗示若D中固体呈黄色,一定有硝酸钠、亚硝酸钠以外的物质
生成;亚硝酸钠具有还原性,加入强氧化剂如酸性高锰酸钾溶液,会发生反应,高锰酸钾溶液由红色变成无色。
信息③暗示亚硝酸钠溶液呈弱碱性,若产物溶于水呈强碱性,说明有强碱生成。
若显中性,说明没有亚硝酸钠生成。
由以上分析,若Na2O2已反应完全,D中固体产物溶于水,溶液显强碱性说明含有Na2O,向溶液中加入酸性MnO4溶液,紫色褪去,说明存在还原性物质,即可能有NaNO2,D中白色固体产物密闭加热部分变为淡黄色,说明其中还有NaNO3,2NaNO3
2NaNO2+O2↑、生成的O2再次把Na2O氧化为Na2O2而显淡黄色,由此可知Na2O2与NO反应的产物有NaNO3、NaNO2和Na2O,其反应的化学方程式为:
2Na2O2+2NO===NaNO3+NaNO2+Na2O
答案
(1)使碳酸钙与稀硝酸反应生成CO2,排除装置中的空气
(2)NaOH溶液 浓硫酸 防止空气中的CO2、水蒸气进入装置D中,干扰产物的判断 (3)将带火星的木条放在E装置的气体出口处,观察木条是否复燃,若复燃,则说明有氧气生成;若不复燃,说明无氧气产生
(4)Na2O、NaNO2
(5)NaNO3 2Na2O2+2NO===NaNO3+NaNO2+Na2O
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- 及其 化合物 教案