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專題四 氮及其化合物
1.下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化中,兩種物質(zhì)之間一步反應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的是
A. SiO2粗硅SiCl4高純硅
B. NH3NONO2硝酸
C. 海水Mg(OH)2MgCl2溶液Mg
D. Fe3O4Fe2 (SO4)3溶液FeSO4溶液FeSO47H2O
【答案】B
2.下列實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是
選項(xiàng)
操作
現(xiàn)象
結(jié)論
A
向亞硫酸鈉粉末中滴加鹽酸
產(chǎn)生刺激性氣體
氯的非金屬性比硫強(qiáng)
B
將過量的乳酸[CH3CH(OH)COOH]加入含少量NaOH的酚酞溶液中
溶液變紅色
乳酸含有羧基
C
向含淀粉的KI溶液中滴加氯化鐵溶液
溶液變藍(lán)色
氧化性:Fe3+>I2
D
向硝酸鋇溶液中通入SO2
產(chǎn)生白色沉淀
白色沉淀是BaSO3
【答案】C
【解析】鹽酸不是氯的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物,只能證明鹽酸比亞硫酸強(qiáng),不能證明氯的非金屬性比硫強(qiáng),A錯(cuò)誤;將過量的乳酸[CH3CH(OH)COOH]加入含少量NaOH的酚酞溶液中,現(xiàn)象應(yīng)該是溶液由紅色變無色,B錯(cuò)誤;向含淀粉的KI溶液中滴加氯化鐵溶液,溶液變藍(lán)色,說明有I2生成,說明氧化性:Fe3+>I2,C正確;向硝酸鋇溶液中通入SO2,硝酸鋇與SO2反應(yīng)生成了硫酸鋇,D錯(cuò)誤。
3.向100 mL 0.1 molL-1硫酸鋁銨[NH4Al(SO4)2]溶液中逐滴滴入0.1molL-1Ba(OH)2溶液。隨著Ba(OH)2溶液體積V的變化,沉淀總物質(zhì)的量n的變化如圖所示。則下列說法中正確的是
A. a點(diǎn)對應(yīng)的沉淀只有BaSO4
B. b點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是:Al3++2SO42-+2Ba2++3OH-==Al(OH)3↓+2BaSO4↓
C. c點(diǎn)溶液呈堿性
D. c點(diǎn)加入Ba(OH)2溶液的體積為200 mL
【答案】C
質(zhì)量繼續(xù)增加,但增加幅度較前一過程?。划?dāng)SO42-完全沉淀時(shí),共需加入0.02molBa(OH)2,加入0.04molOH-,Al3+反應(yīng)掉0.03molOH-,生成Al(OH)30.01mol,剩余0.01molOH-恰好與NH4+完全反應(yīng),此時(shí)溶液中NH4+完全反應(yīng),此時(shí)溶液為氨水溶液,沉淀達(dá)最大為BaSO4和Al(OH)3;繼續(xù)滴加Ba(OH)2,Al(OH)3溶解,發(fā)生反應(yīng)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,由方程式可知要使0.01molAl(OH)3完全溶解,需再加入0.005molBa(OH)2,此時(shí)溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液。由分析可知,從開始到a點(diǎn),發(fā)生反應(yīng)為SO42-+Ba2+=BaSO4↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,a點(diǎn)對應(yīng)的沉淀為BaSO4和Al(OH)3,A錯(cuò)誤;由分析可知,b點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)為SO42-+Ba2+=BaSO4↓,NH4++OH-=NH3?H2O,B錯(cuò)誤;由分析可知,c點(diǎn)溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液,所以溶液呈堿性,C正確;由分析可知,c點(diǎn)加入Ba(OH)2的物質(zhì)的量為0.005mol+0.02mol=0.025mol,所以需要?dú)溲趸^溶液的體積為0.025mol0.1mol/L=0.25L=250mL,D錯(cuò)誤。4.若圖①表示向含Mg2+、Al3+、NH4+的鹽溶液中滴加NaOH溶液時(shí),沉淀的量與NaOH的體積的關(guān)系圖。
下列各表述與示意圖一致的是
A. 圖①三種離子的物質(zhì)的量之比為:n(Mg2+):n(Al3+):n(NH4+)=2:3:2
B. 圖①中使用的NaOH的濃度為2mol/L
C. 圖②中物質(zhì)A反應(yīng)生成物質(zhì)C,△H>0
D. 圖②中曲線表示某反應(yīng)過程的能量變化。 若使用催化劑,B點(diǎn)會(huì)降低
【答案】D
5.用下列實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?
A. 用圖2所示裝置制取少量氨氣
B. 用圖1所示裝置除去Cl2中含有的少量HCl
C. 選擇合適的試劑,用圖4所示裝置可分別制取少量CO2、NO和O2
D. 用圖3所示裝置制取少量純凈的CO2氣體
【答案】B
【解析】收集氨氣不能用橡皮塞塞住試管口,否則會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)過大而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)事故,可以在試管口塞一團(tuán)棉花,圖示裝置不合理,A錯(cuò)誤;除去氯化氫可以用飽和食鹽水,洗氣時(shí)應(yīng)該“長進(jìn)短出”,圖1所示裝置合理,B正確;NO易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2,不能用排空氣法收集,C錯(cuò)誤;純堿為粉末狀固體,易溶于水,不能使反應(yīng)隨時(shí)停止,應(yīng)選碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)制取少量二氧化碳,D錯(cuò)誤。
6.下列實(shí)驗(yàn)中的顏色變化,與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是
A
B
C
D
實(shí)驗(yàn)
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl濁液中
熱銅絲插入稀硝酸中
現(xiàn)象
產(chǎn)生白色沉淀,隨后變?yōu)榧t褐色
溶液變紅,隨后迅速褪色
沉淀由白色逐漸變?yōu)楹谏?
產(chǎn)生無色氣體,隨后變?yōu)榧t棕色
【答案】C
7.下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是
A. 氯氣與水反應(yīng):Cl2+H2OH++Cl-+HClO
B. 電解飽和CuCl2溶液:Cu2++2Cl-+2H2OCu(OH)2↓+H2↑+Cl2↑
C. 氫氧化鋇溶液中加入硫酸銨:Ba2++OH-+NH4++SO42-=BaSO4↓+NH3H2O
D. 碳酸氫鈣溶液中加入足量石灰水:Ca2++2HCO3-+2OH-=CaCO3↓+2H2O+CO32-
【答案】A
【解析】Cl2與水反應(yīng)生成HCl和HClO,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+H2OH++Cl-+HClO,A正確;根據(jù)放電順序,電解CuCl2溶液,陽極Cl-失電子被氧化成Cl2,陰極Cu2+得電子被還原成Cu,電解飽和CuCl2溶液的離子方程式為Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑,B錯(cuò)誤; Ba(OH)2與(NH4)2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ba(OH)2+(NH4)2SO4=BaSO4↓+2NH3H2O,離子方程式為Ba2++2OH-+2NH4++SO42-=BaSO4↓+2NH3H2O,C錯(cuò)誤;碳酸氫鈣與足量石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O,離子方程式為Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O,D錯(cuò)誤。
8.下列實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及所得出的結(jié)論均正確的是
選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
結(jié)論
A
向某溶液中加入鹽酸酸化的BaCl2溶液
有白色沉淀產(chǎn)生
該溶液中可能含有SO42-
B
向NH3H2O溶液中滴加少量AgNO3溶液
無明顯現(xiàn)象
NH3H2O和AgNO3不反應(yīng)
C
將木炭和濃硫酸共熱生成的氣體通入澄清石灰水中
澄清石灰水變渾濁
該氣體只含CO2
D
向1mL.2mol/LNaOH溶液中先滴加2滴0.1mol/LMgCl2溶液,再滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液
先生成白色沉淀,后生成紅褐色沉淀
Ksp[Fe(OH)3]
Br2>I2
D
SO2和SO3混合氣體通入Ba(NO3)2溶液
出現(xiàn)白色沉淀
得到的沉淀只有BaSO4
【答案】D
【解析】加入的硝酸能把SO32-、HSO3-氧化為SO42-,再加入BaCl2都能生成白色沉淀BaSO4,所以溶液含有SO42-、SO32-、HSO3-中的一種或幾種,但是若溶液中含有Ag+,也能與BaCl2反應(yīng)生成白色沉淀,A不正確;加入的硫酸與NO3-構(gòu)成硝酸,能氧化Fe2+,而NO3-被還原為NO,NO遇空氣生成紅棕色的NO2,故硝酸分解生成NO2的結(jié)論是不正確;含有NaBr的棉球顯橙色,說明Cl2的氧化性強(qiáng)于Br2,因溴易揮發(fā),與Cl2一起與含有KI淀粉的棉球作用而呈藍(lán)色,無法確定是哪種物質(zhì)把I-氧化為I2,故結(jié)論不正確;
SO3溶于水生成硫酸,電離出的H+與NO3-構(gòu)成的硝酸把SO2氧化為SO42-,所以白色沉淀只有BaSO4,故D的結(jié)論是正確的。
17.下列實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到相應(yīng)目的的是( )
選項(xiàng)
A
B
C
D
實(shí)驗(yàn)過程
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
將乙二醇轉(zhuǎn)化為乙二酸
比較氯化鐵和二氧化錳對H2O2分解反應(yīng)的催化效果
證明稀硝酸與銅反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出氧化性
用SO2與Ba(NO3)2反應(yīng)獲得BaSO3沉淀
【答案】C
18.氮化鋁(AlN)是一種新型無機(jī)非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì),為測定AlN的含量,設(shè)計(jì)如下三種實(shí)驗(yàn)方案(已知:AlN+NaOH+H2O===NaAlO2+NH3↑)。
(方案1)取一定量的樣品,用以下裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。
(1)上圖C裝置中球形干燥管的作用是_________。
(2)完成以下實(shí)驗(yàn)步驟:組裝好實(shí)驗(yàn)裝置,首先檢查氣密性,再加入實(shí)驗(yàn)藥品,接下來的實(shí)驗(yàn)操作是______________________,打開分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產(chǎn)生氣體。打開K1,通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間,測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。通入氮?dú)獾哪康氖莀_____________________。
(3)由于裝置存在缺陷,導(dǎo)致測定結(jié)果偏高,請?zhí)岢龈倪M(jìn)意見:_________________________。
(方案2)用下圖裝置測定m g樣品中AlN的純度(部分夾持裝置已略去)。
(4)為測定生成氣體的體積,量氣裝置中的X液體可以是__________。
A.CCl4 B.H2O C.NH4Cl溶液 D.苯
(方案3)按以下步驟測定樣品中AlN的純度:
(5)步驟②生成沉淀的離子方程式為__________________________________________。
【答案】 防倒吸 關(guān)閉K1,打開K2 把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置中被吸收 C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置 AD CO2+AlO+2H2O===HCO+Al(OH)3↓
氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進(jìn)入裝置C,使測定結(jié)果偏高,需要連接一個(gè)盛堿石灰干燥管;(4)依據(jù)氨氣極易溶于水的性質(zhì)分析,為測定生成氣體的體積,量氣裝置中的X液體可以是;A.CCl4不能溶解氨氣,可以用排四氯化碳溶液的方法測定氨氣體積,A正確;B.氨氣極易溶于水,不能排水法測定,B錯(cuò)誤;C.氨氣極易溶于水,不能用排NH4Cl溶液的方法測定氣體體積,C錯(cuò)誤;D.氨氣不溶于苯,可以利用排苯溶液,測定氨氣的體積,D正確;(5)步驟②生成的沉淀是氫氧化鋁,是偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)生成,反應(yīng)的離子方程式為:CO2+AlO+2H2O===HCO+Al(OH)3↓。
19.2017年采用中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目投產(chǎn)成功。某地用煤制乙醇的過程表示如下。
(1)Cu(NO3)2是制備“催化劑X”的重要試劑。
①氣體A是_________。
②實(shí)驗(yàn)室中用Cu(NO3)2固體配制溶液,常加入少量稀HNO3。運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡述HNO3的作用: ________。
③NaClO溶液吸收氣體A的離子方程式是_________。
(2)過程a包括以下3個(gè)主要反應(yīng):
I.CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H1
II.CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g) △H2
III.CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g) △H3
相同時(shí)間內(nèi),測得CH3COOCH3轉(zhuǎn)化率、乙醇和乙酸乙酯的選擇性(如乙醇的選擇性= )如下圖所示。
①已知:△H1<0。隨溫度降低,反應(yīng)I化學(xué)平衡常數(shù)的變化趨勢是________。
②下列說法不合理的是_______。
A.溫度可影響反應(yīng)的選擇性
B.225℃~235℃,反應(yīng)I處于平衡狀態(tài)
C.增大H2的濃度,可以提高CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率
③為防止“反應(yīng)III”發(fā)生,反應(yīng)溫度應(yīng)控制的范圍是____________。
④在185℃,上述反應(yīng)中CH3COOCH3起始物質(zhì)的量為5mol,生成乙醇的物質(zhì)的量是____。
【答案】 NO Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+,加入硝酸,使c(H+)增大,平衡逆向移動(dòng),從而抑制Cu(NO3)2的水解 2OH-+3C1O-+2NO=2NO3-+3Cl-+H2O 增大 B <205℃ 0.2mol
△H1<0,平衡常數(shù)K=c(C2H5OH)c(CH3OH)/c(CH3COOCH3)c2(H2),隨著溫度的降低,平衡右移,生成物濃度增大,反應(yīng)物濃度減小,反應(yīng)I化學(xué)平衡常數(shù)增大; ②根據(jù)圖像2可知,不同溫度下,發(fā)生反應(yīng)的不同,因此溫度可影響反應(yīng)的選擇性,A正確;225℃~235℃,乙酸乙酯的選擇性逐漸降低,說明反應(yīng)仍在進(jìn)行,反應(yīng)II仍在進(jìn)行,反應(yīng)I就不能處于平衡狀態(tài),B錯(cuò)誤;根據(jù)反應(yīng)CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)和CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g)可知,增大H2的濃度,平衡右移,CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率均增大,C正確;③當(dāng)反應(yīng)溫度控制在205℃時(shí),乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和為100%.沒有反應(yīng)III發(fā)生,溫度大于205℃時(shí),乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和小于100%,反應(yīng)III已經(jīng)發(fā)生;所以為防止反應(yīng)III發(fā)生,反應(yīng)溫度應(yīng)控制<205℃范圍內(nèi);④根據(jù)圖像1可知,在185℃,CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率為20%,CH3COOCH3起始物質(zhì)的量為5mol,所以參加反應(yīng)的CH3COOCH3的量為20%5=1mol,生成的乙醇要有一部分進(jìn)行反應(yīng)II,所以根據(jù)圖像2可知,在185℃,乙醇的選擇性為20%,所以上述反應(yīng)中最終生成乙醇的物質(zhì)的量是120%=0.2mol。
20.化學(xué)探究小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究某種氮的化合物的制備及性質(zhì)。
【探究一】下圖A為某氣體制備裝置,圖中未畫出。
據(jù)此回答:
(1)①只用一種試劑制備A中某氣體,選取的試劑是____________。
a.NH4HCO3 b.NH4Cl c.Ca(OH)2 d.NH4NO3
②裝置A所用的主要玻璃儀器是____________(填儀器名稱)。
(2)從裝置A進(jìn)入裝置B的物質(zhì)在B中被充分吸收,寫出B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________(寫出一個(gè)即可)。
【探究二】為探究上述裝置中產(chǎn)生的氣體性質(zhì),該化學(xué)探究小組又組裝了如下裝置,其中C處硬質(zhì)試管中裝有紅色粉末銅粉。
用酒精燈加熱C處硬質(zhì)試管一段時(shí)間后,再通入上述實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體,過一會(huì)撤去C處酒精燈。
據(jù)此回答:
(3)若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)F處銅片逐漸溶解。則:
①D中觀察到的現(xiàn)象是________________________________。
②C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。
③F處銅片逐漸溶解的原因是________________________________。
④該裝置的不足之處是________________________________。
(4)若實(shí)驗(yàn)過程中F處銅片沒有任何變化,D中無任何現(xiàn)象發(fā)生,只觀察到C中粉末在紅色和黑色間交替變化。則C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。
【答案】 a 試管、酒精燈 2Na2O2+2H2O=4NaOH + O2↑或2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 D中出現(xiàn)紅棕色氣體 4NH3+5O24NO+6H2O 從E中出來的氣體中含有二氧化氮,二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸,銅與硝酸反應(yīng)而逐漸溶解 沒有尾氣吸收裝置 4NH3+3O22N2+6H2O(或2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O)
氧化成紅棕色的NO2,所以D中會(huì)出現(xiàn)紅棕色氣體;②在C中銅的催化作用下,氨氣和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NO,化學(xué)方程式為:4NH3+5O24NO+6H2O;③從E中出來的氣體中含有二氧化氮,二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸,F(xiàn)中銅與硝酸反應(yīng)而逐漸溶解;④二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和NO,NO有毒,不能直接排放到空氣中,需要進(jìn)行尾氣處理,而該裝置的設(shè)計(jì)中沒有尾氣吸收裝置。(4)若實(shí)驗(yàn)過程中F處銅片沒有任何變化,D中無任何現(xiàn)象發(fā)生,只觀察到C中粉末在紅色和黑色間交替變化,則C中氨氣與氧氣在銅催化作用下(或氨氣與CuO)發(fā)生氧化還原反應(yīng),沒有生成NO,產(chǎn)物應(yīng)為氮?dú)獾?,故反?yīng)的方程式為:4NH3+3O22N2+6H2O(或2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O)。
21.據(jù)報(bào)道,磷酸二氫鉀(KH2PO4)大晶體已應(yīng)用于我國研制的巨型激光器“神光二號(hào)”中。利用氟磷灰石(化學(xué)式為Ca5P3FO12)制備磷酸二氫鉀的工藝流程如下圖所示(部分流程步驟已省略):
已知萃取的主要反應(yīng)原理:KCl+H3PO4KH2PO4+HCl;其中,反應(yīng)產(chǎn)生的HCl易溶于有機(jī)萃取劑。
請回答下列問題:
(1)流程中將氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________。
(2)不能使用二氧化硅陶瓷材質(zhì)的沸騰槽的主要原因是___________________(用化學(xué)方程式表示)。
(3)副產(chǎn)品N的化學(xué)式是____________;在得到KH2PO4晶體的一系列操作Ⅲ,其主要包括______________________________、過濾、洗滌、干燥等。
(4)若用1000kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.4%的氟磷灰石(化學(xué)式為Ca5P3FO12)來制取磷酸二氫鉀晶體,其產(chǎn)率為80%,則理論上可生產(chǎn)KH2PO4的質(zhì)量為_______kg。
(5)電解法制備KH2PO4的裝置如圖所示.該電解裝置中,a 區(qū)屬于_______區(qū)(填“陽極”或“陰極”),陰極區(qū)的電極反應(yīng)式是______________________________________。
(6)工業(yè)上還可以用氟磷灰石與焦炭、石英砂混合,在電爐中加熱到1500℃生成白磷,同時(shí)逸出SiF4和CO,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________。
【答案】 增大氟磷灰石與稀硫酸反應(yīng)的接觸面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率 4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O NH4Cl 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 326.4 kg 陰極 2H++2e-=H2↑ 4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑
(2)根據(jù)流程圖,反應(yīng)中生成了氫氟酸,氫氟酸能夠與二氧化硅反應(yīng),因此不能使用二氧化硅陶瓷材質(zhì)的沸騰槽;(3)根據(jù)上述分析,副產(chǎn)品N的化學(xué)式為NH4Cl;在得到KH2PO4晶體的一系列操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等;(4)1000kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.4%的氟磷灰石(化學(xué)式為Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的質(zhì)量為504kg,根據(jù)P元素守恒,理論上可生產(chǎn)KH2PO4的質(zhì)量為504kg80%=326.4 kg;(5)根據(jù)圖示,應(yīng)該在a區(qū)生成KH2PO4,則鉀離子由b區(qū)移向a區(qū),則a 區(qū)屬于陰極區(qū);陰極上氫離子放電生成氫氣,電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑;
(6)用氟磷灰石與焦炭、石英砂混合,在電爐中加熱到1500℃生成白磷,同時(shí)逸出SiF4和CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。
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