1、专题十七 氮及其化合物,高考化学 (北京市专用),考点一 氮的单质、氧化物和硝酸 A组 自主命题北京卷题组 1.(2017北京理综,12,6分)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论 的是 ( ),五年高考,A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体 B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应 C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物 D.的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应,答案 D 中的CO2可能是空气中的氧气与木炭反应的产物。,疑难突破 中红热木炭并未与浓HNO3直接接触,只有HNO3挥发后,与木炭接触才能发生反 应。,2.(20
2、15北京理综,12,6分)在通风橱中进行下列实验:,下列说法不正确的是 ( ) A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2 2NO2 B.中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应 C.对比、中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3 D.针对中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化,答案 C A项,Fe与稀HNO3反应生成NO,无色的NO易被空气中的O2氧化为红棕色的NO2,化 学方程式为2NO+O2 2NO2;B项,中现象说明Fe遇到浓HNO3易发生钝化,表面形成致密的 氧化层,阻止Fe进一步反应;C项,浓HNO3的氧化性强于稀HNO3;D项,Fe、
3、Cu、浓HNO3可构成 原电池,连接电流计可以判断Fe是否被氧化。,审题技巧 注意分析铁与不同浓度硝酸反应的现象差异,结合氮的氧化物的相关性质推测原 因;在实验中,铁片和铜片相互接触插入浓硝酸中可以构成原电池。,易错警示 铁在浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物保护膜,阻止反应的进行,因此铁和铜相 互接触插入浓硝酸中构成原电池,铁作正极,铜作负极。,评析 具有氧化性的物质浓度越大,其氧化性越强。,3.(2017北京理综,27,12分)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排 放。 (1)SCR(选择性催化还原)工作原理:尿素CO(NH2)2水溶液热分解为NH3和CO2,该反
4、应的化学方程式: 。 反应器中NH3还原NO2的化学方程式: 。 当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方 程式表示(NH4)2SO4的形成: 。 尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 gmol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶 液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 molL-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4 用V2 mL c2 molL-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。,(2)NSR(NOx储存还原)工作原理: NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a
5、所示。图a,图b 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是 。 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该 过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是 。 还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在 有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程 式补充完整:,答案 (12分) (1)CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3 8NH3+6NO2 7N2+12H2O 2S
6、O2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4 (2)BaO 81 415NO+4NH3+3O2 415NNO+6H2O,解析 (1)n(NH3)=2n(H2SO4)-n(NaOH)=2c1V110-3 mol-c2V210-3mol nCO(NH2)2= n(NH3)= mol mCO(NH2)2=nCO(NH2)260 gmol-1= mol60 gmol-1=(6c1V1-3c2V2)10-2 g 则a g尿素溶液中尿素的质量分数为: 100%= 。 (2)观察图a可知BaO起到了储存NOx的作用。观察图b可知,当Ba(NO3)2用H2还原时,氮元素 开始时转化为NH3,由得失电子
7、守恒可得消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比为81。分析 可知,反应物15NO、NH3与产物15NNO的化学计量数应是一样的,然后结合得失电子守恒及原子 守恒可得反应的化学方程式。,审题方法 (2)解答时要注意两点:一是15NNO中的氮元素一半来自15NO,一半来自NH3,因此 15NO、NH3的化学计量数相等;二是反应是在有氧条件下发生的,提示我们氧气参加了反应。,4.(2018天津理综,9节选)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下 采样和检测方法。回答下列问题: .采样采样系统简图 采样步骤: 检验系统气密性;加热器将烟道气加热至140 ;打开抽气泵置换系
8、统内空气;采集无 尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。 .NOx含量的测定 将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成N ,加水稀释至100.00 mL。量 取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 molL-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 molL-1 K2Cr2O7,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。 (5)NO被H2O2氧化为N 的离子方程式为 。 (6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。 (7)滴定过程中发生下列反应: 3Fe2+N +4H+ NO+3Fe3+2H2O Cr2 +6Fe2+1
9、4H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O 则气样中NOx折合成NO2的含量为 mgm-3。 (8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 若缺少采样步骤,会使测定结果 。 若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。,答案 (5)2NO+3H2O2 2H+2N +2H2O (6)锥形瓶、酸式滴定管 (7) 104 (8)偏低 偏高,解析 (5)NO被氧化为N ,H2O2被还原为H2O。(6)盛放K2Cr2O7溶液及量取20.00 mL稀释液均 用酸式滴定管,稀释液在滴定过程中需放在锥形瓶中。(7)20.00 mL溶液中剩余Fe2+的物质的 量为(6c2V210
10、-3)mol,则参加反应的N 的物质的量为(c1V110-3-6c2V210-3) mol,依据氮原 子守恒,V L气样中NOx折合成NO2的物质的量为 (c1V1-6c2V2)10-3mol,质量为 (c1V1-6c2V2) 10-346g,含量为 mgm-3= 104mgm-3。(8)若缺 少采样步骤,会使气样中含有空气,部分NOx与O2、H2O共同反应,导致测得的NOx含量偏低; 若FeSO4标准溶液部分变质,则导致V2偏小,使计算出的NOx含量偏高。,解题指导 (8)若FeSO4标准溶液部分变质,则滴定消耗的K2Cr2O7溶液体积会偏小,由第(7)问 NOx含量表达式可知结果会偏高。,
11、5.(2015山东理综,32,12分)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、 NaNO3,工艺流程如下:已知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+CO2 (1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有 (填化学式)。 (2)中和液进行蒸发操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是 。蒸发产生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中 的 (填操作名称)最合理。 (3)母液进行转化时加入稀HNO3的目的是 。母液需回收利 用,下列处理方法合理的是 。 a.转入中和液 b.转入结晶操作 c.转入转化液 d.转入结
12、晶操作,(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为21,则生产1.38吨NaNO2时,Na2CO3的 理论用量为 吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。,答案 (1)NaNO3 (2)防止NaNO3的析出 溶碱 (3)将NaNO2转化为NaNO3 c、d (4)1.59,解析 (1)由题中信息可知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+CO2,当NO2过量时,还发生反应: Na2CO3+2NO2 NaNO3+NaNO2+CO2,故中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有 NaNO3。 (2)中和液进行蒸发操作是为了分离出溶质NaNO2,由(1)中分析可知,中和液中
13、还含有少量 Na2CO3和NaNO3,若水的蒸发量过大,NaNO3也会结晶析出,从而造成产品不纯。蒸发产生的 蒸汽中含有少量的NaNO2,冷凝后用于流程中的“溶碱”操作中最为合理。 (3)母液中主要含有NaNO3,若回收利用,显然转入转化液或转入结晶操作最为合理,若转入 中和液或转入结晶操作,都会造成NaNO2产品不纯。 (4)n(NaNO2)= =2.00104 mol,则n(NaNO3)= n(NaNO2)=1.00104 mol,由Na原子守恒 可知,n(Na2CO3)= n(NaNO2)+n(NaNO3)=1.50104 mol,所以m(Na2CO3)=1.50104 mol106 g
14、 mol-1 =1.59106 g=1.59 t。,6.(2014江苏单科,8,2分)下列各组物质中,不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反 应的是 ( ),C组 教师专用题组,答案 B B项中O2与HNO3不能发生反应。,考点二 氨和铵盐 A组 自主命题北京卷题组 1.(2015北京理综,8,6分)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是 ( )A.氮元素均被氧化 B.工业合成氨属于人工固氮,C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环,答案 A A项,人工固氮时,N2+3H2 2NH3,氮元素被还原;B项,把游离态的氮元素转 化为含氮化合物的过程是
15、氮的固定,工业合成氨属于人工固氮;C项,硝酸盐可转化为蛋白质,动 植物遗体可转化为氨或铵盐,则含氮有机物和含氮无机物可相互转化;D项,在自然界氮循环过 程中,碳、氢、氧三种元素也参与了循环。,易错警示 自然界中氮循环的过程中,既有游离态的氮元素转化为化合态的氮元素,也有化合 态的氮元素转化为游离态的氮元素。,知识拓展 在雷电作用和豆科植物的根瘤菌作用下自然界中游离态的氮元素转化为化合态 氮元素的过程属于自然固氮;工业合成氨属于人工固氮。,2.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1)中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是
16、。 (2)中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压 强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如下图)。,比较p1、p2的大小关系: 。 随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是 。 (3)中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。 已知:2NO2(g) N2O4(g) H1 2NO2(g) N2O4(l) H2 下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母) 。N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是 。 (4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需 补充物质A。A是 ,说明
17、理由: 。,答案 (1)4NH3+5O2 4NO+6H2O (2)p1p2 减小 (3)A 2N2O4+O2+2H2O 4HNO3 (4)NH3 根据反应:8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多,解析 (1)NH3催化氧化生成NO,所以化学方程式为:4NH3+5O2 4NO+6H2O。 (2)采用“定一议二”的分析方法,在相同温度的条件下,p1时NO平衡转化率低,p2时NO平衡 转化率高,由反应特点知:p1p2。 在相同压强的条件下,NO的平衡转化率随温度升高而下降,所以温度升高,平衡常数减小。 (3)降低温度,NO2转化成N2O4,所以H10,H20,再根据物质(
18、N2O4)的状态可判断出NO2转化 成液态N2O4放热更多。故选A。 N2O4与O2、H2O发生化合反应,产物应为HNO3,所以反应方程式为:2N2O4+O2+2H2O 4HNO3。 (4)由图示知,阴极反应为NO+6H+5e- N +H2O,阳极反应为NO+2H2O-3e- N +4H+, 根据得失电子守恒可判断出:当转移的电子数目相同时,阳极产生的N 的物质的量多于阴极 产生的N 的物质的量,为使电解产物全部转化为NH4NO3,可补充NH3。,思路分析 分析图像,结合化学反应原理相关知识作答。,知识拓展 有关化学反应速率和化学平衡图像题的分析方法 (1)认清坐标系:弄清纵、横坐标所代表的意
19、义; (2)紧扣可逆反应的特征:弄清正反应是吸热还是放热,气体体积是增大、减小还是不变,有无 固体、纯液体参与或生成等; (3)看清变化:看清起点、拐点、终点,看清曲线的变化趋势。,评析 本题综合性较强,考查了氧化还原反应、化学平衡、反应热、电解原理等知识点,考生 平时若能熟练掌握化学反应原理的知识,本题得分率会较高。,3.(2018课标,8,6分)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图 所示)。下列叙述错误的是 ( )A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关,B组 统一命题、省(区、市
20、)卷题组,答案 C 雾和霾的分散剂均为空气,A正确;由题图可知雾霾中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B正 确;NH3应是形成无机颗粒物的反应物,C错误;过度施用氮肥会增加大气中NH3的含量,D正 确。,知识拓展 烟、云、雾的分散剂均为空气。,4.(2016江苏单科,3,2分)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( ) A.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆 B.NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥 C.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂 D.Al2O3熔点高,可用作耐高温材料,答案 D A项,SO2具有漂白性,可用于漂白纸浆;B项,NH4HCO3中含有N元素,可用作氮肥;C 项
21、,Fe2(SO4)3溶于水后形成的Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作净水剂。,评析 本题以生活常识为基础对学生的科学素养进行考查,难度不大。,5.(2016浙江理综,13,6分)为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含N 废水和工业废气(主 要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:下列说法不正确的是 ( ) A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3 B.X可以是空气,且需过量 C.捕获剂所捕获的气体主要是CO D.处理含N 废水时,发生反应的离子方程式为:N +N N2+2H2O,答案 B SO2、CO2与过量石灰乳反应生成CaSO3、CaCO
22、3,故固体1中主要含有CaSO3、 CaCO3、Ca(OH)2,A项正确;X可以是空气,但不能过量,若空气过量,通过NaOH溶液后得不到 NaNO2溶液,而是得到NaNO3溶液,B项不正确;N2无污染,CO无法被NaOH溶液吸收,捕获剂主要 捕获CO,C项正确;N 与N 在溶液中发生氧化还原反应生成N2和H2O,D项正确。,评析 本题难度中等,主要考查学生分析问题的能力。,6.(2016江苏单科,9,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( ) A.SiO2 SiCl4 Si B.FeS2 SO2 H2SO4 C.N2 NH3 NH4Cl(aq) D.MgCO3 MgCl2
23、(aq) Mg,答案 C SiO2和HCl(aq)不反应,A项错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,B项错误;电解MgCl2(aq) 的反应为MgCl2+2H2O Cl2+H2+Mg(OH)2,得不到金属Mg,D项错误。,易混易错 电解MgCl2溶液与电解熔融的MgCl2不同,电解MgCl2溶液的反应为MgCl2+2H2O Cl2+H2+Mg(OH)2,电解熔融MgCl2的反应为MgCl2(熔融) Mg+Cl2。,7.(2014浙江理综,7,6分)下列说法不正确的是 ( ) A.光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济 B.氨氮废水(含N 及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理 C
24、.某种光学检测技术具有极高的灵敏度,可检测到单个细胞(V10-12 L)内的数个目标分子,据 此可推算该检测技术能测量细胞内浓度约为10-1210-11 molL-1的目标分子 D.向汽油中添加甲醇后,该混合燃料的热值不变,答案 D A项,正确。B项,N 及NH3可用化学氧化法或电化学氧化法处理使之生成无毒的 N2,正确。C项,由c= 可推算出该检测技术能测量的目标分子数为10-12 molL-110-12 L6.02 1023 mol-1N10-11 molL-110-12 L6.021023 mol-1,0.602N6.02,正确。D项,混合燃料的热值在汽 油与甲醇的热值之间,错误。,8.
25、(2018江苏单科,20,14分)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NOx是环境保护的重要课题。 (1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下: 2NO2(g)+H2O(l) HNO3(aq)+HNO2(aq) H=-116.1 kJmol-1 3HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) H=75.9 kJmol-1 反应3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(aq)+NO(g)的H= kJmol-1。 (2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写 出电解时阳极的电极反应式: 。 (3)用
26、酸性(NH2 )2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。 写出该反应的化学方程式: 。 (4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。 NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1 mol N2时,转移的电子数为 mol。,将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图 1)。图1 图2,反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线图2所示,在50250 范围内随着温度的升 高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是 ;当反应温度高于380 时,NOx的去除率迅速下降的原因 可能
27、是 。,答案 (14分) (1)-136.2 (2)HNO2-2e-+H2O 3H+N (3)2HNO2+(NH2)2CO 2N2+CO2+3H2O (4) 迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大; 上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大 催化剂活性下降;NH3与O2反应生 成了NO,解析 (1)将已知热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律 得3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g) H= =-136.2 kJmol-1。 (2)电解过程中HNO2N 发生氧化反应,则阳极反应式为HNO2-2e-+H2O 3H+N 。 (3
28、)HNO2中N为+3价,(NH2)2CO中N、C的化合价分别为-3、+4,依据得失电子守恒和原子守恒 配平反应方程式为2HNO2+(NH2)2CO 2N2+CO2+3H2O。 (4)NH3、NO2中氮元素化合价分别为-3、+4,根据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式 为8NH3+6NO2 7N2+12H2O,故生成1 mol N2转移电子 mol。,9.(2017课标,26,15分)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在 催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量。 已知:NH3+H3BO3 NH3H3BO3;NH3H3BO3+HC
29、l NH4Cl+H3BO3。回答下列问题: (1)a的作用是 。,(2)b中放入少量碎瓷片的目的是 。f的名称是 。 (3)清洗仪器:g中加蒸馏水;打开k1,关闭k2、k3,加热b,蒸汽充满管路;停止加热,关闭k1,g中蒸馏水 倒吸进入c,原因是 ;打开k2放掉水。重复操作23次。 (4)仪器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂。铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用 蒸馏水冲洗d,关闭k3,d中保留少量水。打开k1,加热b,使水蒸气进入e。 d中保留少量水的目的是 。 e中主要反应的离子方程式为 ,e采用中空双层玻璃瓶的 作用是 。 (5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行
30、测定,滴定g中吸收液时消耗浓度为c molL-1的盐酸V mL,则样品中氮的质量分数为 %,样品的纯度 %。,答案 (1)避免b中压强过大 (2)防止暴沸 直形冷凝管 (3)c中温度下降,管路中形成负压 (4)液封,防止氨气逸出 N +OH- NH3+H2O 保温使氨完全蒸出 (5),解析 (1)a与大气相通,作用是平衡气压,以免关闭k1后b内压强过大。(2)b中放入少量碎瓷片 的目的是防止暴沸。f的名称是直形冷凝管。(3)g中蒸馏水倒吸进入c,原因是c、e及其所连接 的管道内水蒸气冷凝为水后,气压远小于外界大气压,在大气压的作用下,锥形瓶内的蒸馏水被 倒吸入c中。(4)d中保留少量水可以起到
31、液封的作用,防止氨气逸出。e中的主要反应是铵 盐与碱在加热条件下的反应,离子方程式为N +OH- NH3+H2O;e采用中空双层玻璃瓶 的作用是减少热量损失,有利于N 在碱性条件下转化为氨气逸出。(5)根据反应NH3+H3BO3NH3 H3BO3,NH3H3BO3+HCl NH4Cl +H3BO3,可以求出样品中n(N)=n(HCl)=c molL-1 V10-3L=0.001cV mol,则样品中氮的质量分数为 100%= %;样品中甘氨酸的 质量0.001cV75 g,所以样品的纯度 %。,知识归纳 N 与OH-反应时离子方程式的书写规律 浓碱液、加热条件下生成物为NH3和水:N +OH-
32、 NH3+H2O;若为稀溶液且不加热,因氨 气极易溶于水,故生成NH3H2O:N +OH- NH3H2O。,10.(2016课标,26,14分)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭 燃料。回答下列问题: (1)联氨分子的电子式为 ,其中氮的化合价为 。 (2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨,反应的化学方程式为 。 (3)2O2(g)+N2(g) N2O4(l) H1 N2(g)+2H2(g) N2H4(l) H2 O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) H3 2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) H4=-1 048.9 k
33、Jmol-1 上述反应热效应之间的关系式为H4= ,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要 原因为 。 (4)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为 (已知:N2H4+H+ N2 的K=8.7107;KW=1.010-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式 为 。,(5)联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是 。联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。理 论上1 kg的联氨可除去水中溶解的O2 kg;与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联 氨的优点是 。,答案 (1) -2 (2)2NH3+NaClO N2
34、H4+NaCl+H2O (3)2H3-2H2-H1 反应放热量大、产生大量气体 (4)8.710-7 N2H6(HSO4)2 (5)固体逐渐变黑,并有气泡产生 1 N2H4的用量少,不产生其他杂质(产物为N2和H2O,而 Na2SO3产生Na2SO4),解析 (1)联氨的结构式为 ,故其电子式为 ;N2H4中H为+1价, 故N为-2价。 (2)NaClO具有强氧化性,可将NH3氧化为N2H4,本身被还原为NaCl,据此可写出反应的化学方程 式。 (3)根据盖斯定律,由2(-)-可得,故H4=2H3-2H2-H1。 (4)NH3在水中的电离方程式为NH3+H2O N +OH-,则N2H4在水中的
35、第一步电离方程式为 N2H4+H2O N2 +OH-,该步电离的平衡常数K1= ,又知N2H4+H+ N2 ,K= =8.7107,则K1=KKW=(8.7107)(1.010-14)=8.710-7。 (5)联氨与AgBr反应时,AgBr可将N2H4氧化为N2,自身被还原为Ag,反应的化学方程式为4AgBr+ N2H4 N2+4Ag+4HBr,因此可观察到固体逐渐变黑,并有气泡产生。因N2H4处理水中溶解 氧时也发生氧化还原反应,化学方程式为N2H4+O2 N2+2H2O,则n(O2)=n(N2H4),又M(O2)= M(N2H4)=32 gmol-1,所以m(O2)=m(N2H4)=1 k
36、g。,A组 20162018年高考模拟基础题组,三年模拟,考点一 氮的单质、氧化物和硝酸 1.(2018北京东城一模,10)下列实验、现象与结论相符的是 ( ),答案 D A项,铁和铝遇到冷的浓硝酸均会发生钝化,表面形成致密的氧化物保护膜,阻止内 层金属进一步与硝酸发生化学反应;B项,向蔗糖中加入浓硫酸,现象是产生黑色、蓬松状固体, 体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性;C项,SO2能使新制的氯水褪色是因为发生了反应SO2+Cl2+ 2H2O 2HCl+H2SO4,该反应中SO2作还原剂,体现还原性;D项,饱和FeCl3溶液滴入沸水中发 生水解反应,制得氢氧化铁胶体,用激光笔照射产生丁达尔效应,可以
37、观察到光亮的通路。,2.(2018北京怀柔零模,12)关于下列实验的说法不正确的是 ( ),A.实验中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性 B.在整个实验过程中,发生的反应多于2个 C.中产生无色气体,说明盐酸有氧化性 D.若将铜片换成铁片,则中没有明显实验现象,答案 C A项,实验中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性;B项,在整个实验过程中,发生 的反应有Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O和3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO +4H2O,2NO+O2 2NO2等;C项,中产生无色气体,是因为HCl电离出H+,酸性条件下N 继续和铜发生氧化还原反应
38、;D项,铁片遇浓硝酸发生钝化,故将铜片换成铁片,中没有明显实 验现象。,3.(2018北京西城期末,5)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是 ( )A.人工固氮可以得到硝酸盐 B.细菌对氮元素的循环有重要作用 C.雷电作用可以将氮气直接转化为铵盐 D.亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程中,氮元素被氧化,答案 C A项,人工固氮可以将氮气转化为硝酸盐;B项,细菌对氮元素的循环有重要作用;C 项,雷电作用可以将氮气转化为一氧化氮,不能直接转化为铵盐;D项,亚硝酸盐转化为硝酸盐, 氮元素化合价升高,被氧化。,4.(2018北京海淀期中,6)下图表示自然界中的氮循环,相关说法正确的是 ( )A.“
39、雷电作用”中发生的反应是:N2+2O2 2NO2 B.“人工固氮”过程中,氮元素一定被还原 C.中涉及的反应可能有:2N +O2 2N D.中涉及的反应可能有:2N +12H+ N2+6H2O,答案 C A项,“雷电作用”中氮气与氧气反应生成NO,即N2+O2 2NO;B项,“人工固 氮”是人工将游离态氮转化为化合态氮的过程,氮元素可能被氧化也可能被还原;C项,是指 亚硝酸盐被氧化为硝酸盐的过程,涉及的反应可能是2N +O2 2N ;D项,是指硝酸盐 被细菌分解为大气中的氮的过程,所给反应不符合电荷守恒。,5.(2017北京石景山一模,10)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程
40、如图 所示:下列说法正确的是 ( ) A.中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2 B.中溶液存在:c(Cu2+)+c(H+)=c(N )+c(OH-),C.由上述实验得出结论:常温下,Cu既可与稀硝酸反应,也可与稀硫酸反应 D.中反应的化学方程式:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO+4H2O,答案 D A项,铜与稀硝酸反应生成NO;B项,中溶液为Cu(NO3)2溶液,由电荷守恒知,2c(Cu2+)+ c(H+)=c(N )+c(OH-);C项,常温下,铜不能与稀硫酸反应;D项,中反应的化学方程式为3Cu +Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO
41、4+2NO+4H2O。,6.(2016北京朝阳二模,12)某同学做如下实验:,下列说法不正确的是 ( ) A.实验试管上方呈现红棕色的原因是:2NO+O2 2NO2 B.根据实验、的气体检验结果,说明都有NH3产生 C.实验溶液中发生的反应是:Al+6H+3N Al3+3NO2+3H2O D.在实验、中,N 在酸、碱及中性溶液中都被还原,答案 C A项,铝粉与稀硝酸反应生成NO,NO遇到空气被氧化为红棕色的NO2,即2NO+O2 2NO2;B项,能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气;C项,实验反应的方程式为Al+4H+ +N Al3+NO+2H2O;D项,由实验可知,N 在酸性溶液中被还原为N
42、O,在碱性和中性 溶液中被还原为氨气。,7.(2018北京朝阳二模,26)2017年采用中国自主知识产权的全球首套煤基乙醇工业化项目投产 成功。某地煤制乙醇的过程表示如下。(1)Cu(NO3)2是制备“催化剂X”的重要试剂。气体A是 。 实验室用Cu(NO3)2固体配制溶液,常加入少量稀HNO3。运用化学平衡原理简述HNO3的作 用 。 NaClO溶液吸收气体A的离子方程式是 。 (2)过程a包括以下3个主要反应:,.CH3COOCH3(g)+2H2(g) C2H5OH(g)+CH3OH(g) H1 .CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g) CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g)
43、H2 .CH3COOCH3(g)+H2(g) CH3CHO(g)+CH3OH(g) H3 相同时间内,测得CH3COOCH3转化率、乙醇和乙酸乙酯的选择性如乙醇选择性= 如下图所示:图1,图2 已知:H10。随温度降低,反应化学平衡常数的变化趋势是 。 下列说法不合理的是 。 A.温度可影响反应的选择性 B.225235 ,反应处于平衡状态 C.增大H2的浓度,可以提高CH3COOCH3的转化率,为防止“反应”发生,反应温度应控制的范围是 。 在185 下,CH3COOCH3起始物质的量为5 mol,生成乙醇的物质的量是 。,答案 (1)NO Cu2+2H2O Cu(OH)2+2H+,加入硝酸
44、,使c(H+)增大,平衡逆向移动,从而 抑制Cu(NO3)2的水解 2OH-+3ClO-+2NO 2N +3Cl-+H2O (2)增大 B 195205 0.2 mol,解析 (1)铜与稀硝酸反应生成NO,故气体A是NO。 Cu2+2H2O Cu(OH)2+2H+,加入稀硝酸能使c(H+)增大,平衡逆向移动,从而抑制Cu2+的水 解。 由氧化还原反应原理及框图信息可知,NaClO溶液吸收气体A的离子方程式为2OH-+3ClO-+ 2NO 2N +3Cl-+H2O。 (2)由H10知,反应为放热反应,随着温度降低,反应化学平衡常数逐渐增大。 A项,由图2可知,温度会影响反应的选择性;B项,225
45、235 ,随温度升高,CH3COOCH3的转化 率升高,则反应未处于平衡状态;C项,增大H2的浓度,反应和的平衡向正反应方向移动, CH3COOCH3的转化率增大。 为防止“反应”发生,乙醇和乙酸乙酯的选择性之和应为100%,考虑到该工艺制取的是 乙醇,乙醇的选择性应较高,故反应温度应控制在195205 。 由题目信息知,185 时转化的CH3COOCH3的物质的量为5 mol20%=1 mol,该温度下乙醇 的选择性为20%,所以生成乙醇的物质的量是1 mol20%=0.2 mol。,8.(2017北京东城期末,17)不锈钢生产过程中产生的酸洗废液(含有N 、Cr2 、Cu2+等)可以 用零
46、价铁(Fe)处理。处理前调节酸洗废液的pH=2,进行如下实验: (1)在废液中投入足量铁粉,测得溶液中氮元素的存在形式及含量如下:,铁粉去除N 时,主要反应的离子方程式是 。 处理前后溶液中氮元素的总量不相等,可能的原因是 。 (2)其他条件相同时,铁粉投入量(均足量)对废液中N 的去除效果如下:020 min之间铁粉的投入量不同,N 去除率不同的原因是 。 已知:,.在铁粉去除N 的过程中,铁粉表面会逐渐被FeOOH和Fe3O4覆盖。FeOOH阻碍Fe和N 的反应,Fe3O4不阻碍Fe和N 的反应。 .2FeOOH+Fe2+ Fe3O4+2H+。 在铁粉去除N 的过程中,下列措施能提高N 去
47、除率的是 。(填字母) a.通入氧气 b.加入盐酸 c.加入氯化亚铁溶液 d.加入氢氧化钠溶液 (3)相同条件下、同一时间段内,废液中共存离子对N 去除率的影响如下图:,Cu2+和Cr2 对N 去除率产生的不同影响及原因是 。 (4)向零价铁去除N 之后的溶液中投加(填试剂名称) ,既可去除重金属离子又 有利于氨的吹脱。,答案 (1)4Fe+10H+N 4Fe2+N +3H2O 有N2或氮的氧化物从溶液中逸出 (2)铁粉表面积越大,反应速率越快 bc (3)Cu2+被Fe置换生成Cu,与Fe形成原电池,加快反应速率;Cr2 氧化Fe2+生成Fe3+,进而形成 FeOOH,阻碍反应进行 (4)氧
48、化钙,解析 (1)从题给数据看,该过程中N 主要被还原为N ,离子方程式为4Fe+10H+N 4Fe2+N +3H2O; 在反应中可能有部分N 被还原为N2或NOx从溶液中逸出,导致氮元素的总量减小。 (2)从图像看,铁粉投入量越多,020 min之间反应速率越快,可能是因为铁粉多,表面积大; 要提高N 去除率需减少FeOOH的量。加入盐酸,盐酸与Fe反应生成Fe2+,Fe2+可将FeOOH转 化为Fe3O4;氯化亚铁溶液可和FeOOH反应。 (3)因Cu2+被Fe置换生成Cu,与Fe形成原电池,加快了反应速率,所以,同一时间段内N 去除率 增大;Cr2 具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,进而生成较多的FeOOH,阻碍Fe和N 的反应, 故同一时间段内N 去除率减小。,
