1、氮元素单质及其重要化合物一、选择题1.为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含废水和工业废气(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、CaSO3B.X可以是空气,且需过量C.捕获剂所捕获的气体主要是COD.处理含废水时,发生反应的离子方程式为+ N2+2H2O【解题指南】解答本题时应注意以下几点:(1)NO、CO与碱不反应。(2)审清题目,看清楚流程中相关问题。【解析】选B。废气中CO2、SO2能与石灰乳反应生成CaCO3、CaSO3,故A项正确;气体1是不能被过量石灰乳吸收的NO、CO和氮气
2、,NO和NO2按11的体积比能与NaOH溶液反应生成亚硝酸钠,所以X可以是空气,但不能过量,过量会使NO2的量增加,从而有NaNO3生成,故B项错误;气体2的成分为N2和CO,因此捕获剂所捕获的气体主要是CO,故C项正确;含废水用NaNO2溶液处理后得到无污染的气体,因此会生成N2,其反应的离子方程式为+N2+2H2O,故D项正确。2.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【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)题干要求性质与用
3、途之间具有对应关系,而不是独立看前后两句话是否正确。(2)弄清楚物质所具有的这些用途是它的何种性质所决定的。【解析】选D。SO2具有漂白性,可以用于漂白纸浆,A项错误;NH4HCO3中含有氮元素,可用作氮肥,B项错误;Fe3+水解生成胶体,可用于净水,C项错误;Al2O3的熔点高,不易熔化,故可用作耐高温材料,D项正确。3.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.SiO2SiCl4SiB.FeS2SO2H2SO4C.N2NH3NH4Cl(aq)D.MgCO3MgCl2(aq)Mg【解析】选C。SiO2只溶于HF,不与HCl反应,A项错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,B项
4、错误;制备Mg,应电解熔融MgCl2,而不能电解MgCl2溶液,D项错误。【误区提醒】本题D项电解MgCl2溶液得不到镁,而是氢氧化镁。4.下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是()选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性【解析】选D。NH3可以采用浓氨水和生石灰制取,可用红色石蕊试纸检验,试纸变蓝则说明NH3为碱性气体,A项正确;利用浓硫酸的高沸点性,可以制取HCl气体,pH试纸变红,则说明HCl气体为酸性
5、气体,B项正确;浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2,Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,试纸变蓝,说明KI转化为I2,则说明Cl2有强氧化性,C项正确;SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性,D项错误。5.称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24 g,加入含0.1 mol NaOH的溶液,完全反应,生成NH31 792 mL(标准状况),则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为()A.11 B.12 C.1.871D.3.651【解析】选C。利用极值法分析,可知0.1 mol氢氧化钠不足。生成氨气为0.08 mol,可知与H+反应的氢氧化钠为0.02 mol,所
6、以NH4HSO4为0.02 mol,则(NH4)2SO4的质量为7.24 g-115 gmol-10.02 mol=4.94 g,物质的量为4.94 g132 gmol-1=0.037 42 mol,(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为1.871。故选C。6.下列有关物质性质的应用正确的是()A.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂B.二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸C.生石灰能与水反应,可用来干燥氯气D.氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝【解题指南】物质的性质决定物质的用途。【解析】选A。NH3易液化,汽化时吸收大量的热,可作制冷剂,A正确;二氧化硅能与氢氟酸反应
7、生成SiF4和H2O,B错误;生石灰吸水后生成Ca(OH)2,能和氯气反应,C错误;氯化铝是共价化合物,工业上用电解熔融的Al2O3制铝,D错误。7. 1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 gmL-1、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0 molL-1NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g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21B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 molL-1C.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%D.得到2.54
8、 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600 mL【解题指南】解答本题时应按照以下流程：【解析】选D。选项具体分析结论A设Cu、Mg的物质的量分别为x、y,则64x+24y=1.52,98x+58y=2.54,解得x=0.02 mol,y=0.01 mol,故xy=21正确Bc(HNO3)=1 000w/M=1 0001.4063%/63=14.0(molL-1)正确CCu、Mg失去电子的物质的量为(0.02+0.01)2=0.06(mol),根据得失电子守恒(),应得到0.06 mol NO2,现得到=0.05 mol的混合气体,是因为2NO2N2O4,由差量法可得生成的N2O4为0.01 m
9、ol,则NO2为0.04 mol,故NO2的体积分数为100%=80%正确D由题意知,加入NaOH溶液先与剩余的HNO3反应,再与金属离子反应生成沉淀,最终溶液为NaNO3溶液,可得n(NaOH)=n(HNO3)=700 mL错误8.一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量HNO3中,收集到气体VL(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和S)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO 12.0 g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为11,则V可能为()A.9.0 L B.13.5 L C.15.7 L D.16.8 L【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)
10、运用元素守恒和得失电子守恒进行计算;(2)运用极端假设法确定气体体积范围。【解析】选A。12.0 g CuO的物质的量为0.15 mol。NO2和NO的混合气体,二者体积比为11,则组成相当于NO1.5,N的平均化合价为+3。若混合物中只有CuS,则CuS的物质的量为0.15 mol。根据关系式CuSS8e-,n(e-)=80.15 mol=1.2 mol;HNO3NO1.52e-,则n(NO1.5)=n(e-)=1.2 mol=0.6 mol,因此V=13.44 L。若混合物中只有Cu2S,则Cu2S的物质的量为0.075 mol。根据关系式Cu2S2Cu2+S10e-,n(e-)=100.
11、075 mol=0.75 mol;HNO3NO1.52e-,则n(NO1.5)=n(e-)=0.75 mol=0.375 mol,因此V=8.4 L。因此V的取值范围为8.4 LV13.44 L,因此只有A选项符合题意。二、非选择题9.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的,反应的化学方程式为 。欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置 (按气流方向,用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到
12、的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中Y管中反应的化学方程式_将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2_【解析】(1)制取氨气可以用固体氯化铵和氢氧化钙反应,发生装置应选择图中的A,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O;也可以用浓氨水和碱石灰加热制取,反应的化学方程式为NH3H2ONH3+H2O,发生装置应选择图中的B。欲收集一瓶干燥的氨气,其连接顺
13、序为发生装置干燥装置收集装置尾气吸收装置,按气流方向表示为dcfei。(2)打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中,氨气和二氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和水,所以Y管中红棕色慢慢变浅,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O;将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温,Y管中有少量水珠,生成的气态水凝聚。打开K2时,Z中的溶液倒吸入Y管中,原因是该反应为气体体积减小的反应,装置内压强降低,在大气压的作用下发生倒吸。答案:(1)A2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O(或BNH3H2ONH3+H2O)dcfei(2)红棕色慢慢变浅8NH3+6
14、NO27N2+12H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少,装置中压强减小【误区提醒】如果没有注意“将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温”,打开K2时,往往错填为“Z中有气泡冒出”。10. NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式: 。(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:写出该反应的热化学方程式: 。随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是 。(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学
15、方程式: 。当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO20CaO38SrO56BaO,原因是 ,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:Pt电极上发生的是反应(填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式:。【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)热化学方程式书写的注意事项;(2)同主族元素的金属性、非金属性的递变规律;(3)看准传感器电池中NO与NO2的箭头方向。【解析】(1)NO2与H2O反应生成HNO3与NO。(2)断开化学键需要吸收能量,形成化
16、学键需释放能量。H=945 kJmol-1+498 kJmol-1-2630 kJmol-1=+183 kJmol-1;该反应正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大。(3)NO被CO还原成N2,由得失电子守恒和元素守恒可知CO被氧化为CO2；根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数得知,它们均处于第A族,同一主族的元素自上而下,原子半径增大,金属性增强。(4)由工作原理示意图可知,O2在Pt电极发生还原反应生成O2-;在O2-参加反应下,NO在NiO电极失电子发生氧化反应生成NO2。答案:(1)3NO2+H2O2HNO3+NO(2)N2(g)+O2(g)2NO(g) H=
17、+183 kJmol-1增大(3)2NO+2CON2+2CO2根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数得知,它们均处于第A族,同一主族的元素,自上而下,原子半径增大(4)还原NO+O2-2e-NO211.硫酸镍铵(NH4)xNiy(SO4)mnH2O可用于电镀、印刷等领域。某同学为测定硫酸镍铵的组成,进行如下实验:准确称取2. 335 0 g样品,配制成100.00 mL溶液A;准确量取25.00 mL溶液A,用0. 040 00 molL-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2+(离子方程式为Ni2+H2Y2-NiY2-+2H+),消耗EDTA标准溶液31.25 mL;另取25.00
18、 mL溶液A,加足量的NaOH溶液并充分加热,生成NH3 56.00 mL(标准状况)。(1)若滴定管在使用前未用EDTA标准溶液润洗,测得的Ni2+含量将(填“偏高”“偏低”或“不变”)。(2)氨气常用检验,现象是 。(3)通过计算确定硫酸镍铵的化学式(写出计算过程)。【解题指南】可按以下思路解答本题:【解析】(1)滴定管未润洗,则滴定时所需标准溶液EDTA的量将增多,故测得的Ni2+含量偏高。(2)NH3为碱性气体,遇湿润的红色石蕊试纸变蓝。(3)根据滴定反应计算出Ni2+的量,根据生成NH3的量计算出N的量。根据电荷守恒计算出S的量,最后由质量守恒计算出H2O的量,由四者的物质的量比值,
19、可确定出硫酸镍铵的化学式。答案:(1)偏高(2)湿润的红色石蕊试纸试纸颜色由红变蓝(3)n(Ni2+)= 0. 040 00 molL-131.25 mL10-3LmL-1=1.25010-3moln(N)=2.50010-3moln(S)=2.50010-3molm(Ni2+)=59 gmol-11.25010-3mol=0.073 75 gm(N)=18 gmol-12.50010-3mol=0. 045 00 gm(S)=96 gmol-12.50010-3mol=0. 240 0 gn(H2O)=1. 25010-2molxymn=n(N)n(Ni2+)n(S)n(H2O)= 21210硫酸镍铵的化学式为(NH4)2Ni(SO4)210H2O北京凤凰学易科技有限公司 版权所有学科网
