（课标I）2020版高考化学一轮复习专题十氮及其化合物课件.pptx

专题十 氮及其化合物,高考化学 (课标专用),A组 课标卷题组,五年高考,考点一 氮单质、氮的氧化物和硝酸 (2016课标,26,14分)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。,答案 (1)A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O(或B NH3H2O NH3+H2O) dcfei (2)红棕色气体慢慢变浅 8NH3+6NO2 7N2+12H2O Z中NaOH溶液产生倒吸 现象 反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压,解析 (1)制备氨气,可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加热,可选用装置A;也可采用加热浓氨 水的方法,此时可选用装置B。欲得到干燥的氨气,首先要干燥(干燥管要大口进,小口出),其 次要收集(氨气密度比空气小,要用向下排空气法),最后为尾气处理(因氨气极易溶于水,要用防 倒吸的F装置)。 (2)NH3和NO2在催化剂、一定温度下可发生反应,故Y管中红棕色气体慢慢变浅;由化学方程式 8NH3+6NO2 7N2+12H2O可以得出,反应后气体分子数减少,压强减小,故打开K2后,Z中 NaOH溶液会产生倒吸现象。,知识拓展 几种气体的快速制取方法 (1)O2 2H2O2 2H2O+O2 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2 (2)Cl2 2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O (3)HCl 将浓H2SO4慢慢滴入到浓盐酸中 (4)NH3 将浓氨水滴到生石灰或碱石灰上,温馨提示 用排空气法收集有害气体时,收集装置后要连接尾气处理装置。,考点二 氨及铵盐 (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+HCl 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,锥形瓶内的蒸馏水倒 吸进入c中。(4)d中保留少量水可以起到液封的作用,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+H3BO3 NH3 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- NH3+H2O;若在稀溶液中反应且不加 热,因氨气极易溶于水,故生成NH3H2O:N +OH- NH3H2O。,B组 课标、及其他省(区、市)卷题组,考点一 氮单质、氮的氧化物和硝酸,1.(2019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.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s) B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s) C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq) D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s),答案 B 本题涉及的考点有钠、镁、硫、氮、氯及其化合物的性质,考查了学生对知识的 记忆、再现能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。 A项,加热条件下,铁与氯气只能生成FeCl3,错误;B项,MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2, Mg(OH)2 MgO+H2O,正确;C项,硫在氧气中燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3+NH4Cl,错误。,拓展延伸 铁在氯气中点燃不存在量变引起质变的问题,无论铁是否足量,产物均为FeCl3。,2.(2017北京理综,12,6分)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是 ( ),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 本题考查硝酸的氧化性、不稳定性、挥发性等性质。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硝酸直接接触,只有HNO3挥发后,与木炭接触才能发生反 应。,3.(2019江苏单科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需 处理后才能排放。 (1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与 O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。 (2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为 NO+NO2+2OH- 2N +H2O 2NO2+2OH- N +N +H2O 下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。 A.加快通入尾气的速率 B.采用气、液逆流的方式吸收尾气 C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化 学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 (3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为N 的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N ,其离子方程式为 。 NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。,答案 (12分)(1)2NH3+2O2 N2O+3H2O (2)BC NaNO3 NO (3)3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N +5H+ 溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强,解析 本题涉及的考点有含氮化合物的性质及其应用、氧化还原反应化学(离子)方程式的书 写、影响反应速率的因素,主要考查学生将实际问题分解、运用相关知识分析和解决化学问 题的能力,借助氮氧化物的尾气处理树立环境保护的可持续发展意识,体现科学态度与社会责 任的学科核心素养。 (1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。 (2)若要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能 增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液的浓度,二者均能加快反应速率;A项措 施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使NO和NO2去除率降低。据题给反应:2NO2+2OH- N +N +H2O可知,NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的 尾气中NO的含量较高。 (3)据得失电子守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2N ,据电荷守恒可得:3HClO+2NO 3 Cl-+2N +5H+,据原子(质量)守恒可得:3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N +5H+。NaClO溶液 的初始pH越小,c(H+)越大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。,知识拓展 用NaOH溶液处理NO和NO2时,当n(NO)n(NO2)11时,吸收液中的盐为NaNO2; 当n(NO)n(NO2)11时,吸收液中的盐为NaNO3和NaNO2。,4.(2018天津理综,9,18分)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 ;打开抽气泵置换系统内空气;采集无 尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。 (1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。 (2)C中填充的干燥剂是(填序号) 。 a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5,(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示 意图,标明气体的流向及试剂。 (4)采样步骤加热烟道气的目的是 。 .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 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+14H+ 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 (18分)(1)除尘 (2)c (3) (4)防止NOx溶于冷凝水 (5)2NO+3H2O2 2H+2N +2H2O (6)锥形瓶、酸式滴定管 (7) 104 (8)偏低 偏高,解析 (1)无碱玻璃棉可吸附除去烟道气中的粉尘。(2)干燥NOx应选择酸性干燥剂。注意无 水CuSO4可用于检验水,一般不用作干燥剂。(3)D相当于尾气处理装置,吸收NOx可用NaOH溶 液。(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(6c2V210-3)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)10-3 46g,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。,5.(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如图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)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。,6.(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 (1)CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3 8NH3+6NO2 7N2+12H2O 2SO2+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15 NO、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。,考点二 氨及铵盐,1.(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、CaCO3,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。,2.(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 kJmol-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 。,答案 (14分)(1)H： ： ：H -2 (2)2NH3+NaClO N2H4+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H H;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=8.71071.010-14=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 kg。,解题关键 1.模仿NH3+H2O N +OH-写出N2H4在水中的第一步电离方程式:N2H4+H2O N2 +OH-。,2.N2H4作还原剂,氧化产物为N2。,拓展延伸 从NH3分子中去掉一个H原子即得到NH2,N2H4是两个NH2相连得到的物质,具 有类似NH3的性质,且在水溶液中可发生两步电离,为二元弱碱,同时N2H4也具有还原性,可被某 些氧化剂氧化。,C组 教师专用题组,考点一 氮单质、氮的氧化物和硝酸,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 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。,2.(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 ( ),答案 B B项中O2与HNO3不能发生反应。,3.(2015北京理综,12,6分)在通风橱中进行下列实验:,下列说法 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、Cu、浓HNO3可构成 原电池,连接电流计可以判断Fe是否被氧化。,4.(2018北京理综,26,13分)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下: 已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。 溶解度:Ca5(PO4)3(OH)”或“”)。 结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同, 。 (3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化 学方程式: 。,(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反 应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 后脱除率变化的原因: 。 (5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有S 残留,原因是 ;加入BaCO3可进一步提高 硫的脱除率,其离子方程式是 。 (6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b molL-1 NaOH溶液滴定至终 点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是 。(已 知:H3PO4摩尔质量为98 gmol-1),答案 (1)研磨、加热 (2)S,得电子能力PS,非金属性PS (3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O 10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF (4)80 后,H2O2分解速率大,浓度显著降低 (5)CaSO4微溶 BaCO3+S +2H3PO4 BaSO4+CO2+H2O+2H2P (6),解析 (1)将矿物研磨粉碎可增加反应物的接触面积,使化学反应速率加快;加热提高了活化分 子百分数,加快了化学反应速率。 (2)根据强酸制取弱酸原理,可知H2SO4的酸性大于H3PO4。 (4)H2O2在磷精矿湿法制备磷酸工艺中作为氧化剂来处理有机碳,但H2O2易分解生成O2和H2O, 温度较高时H2O2分解加速,故有机碳的脱除率减小。 (5)CaSO4微溶于水,故会有S 残留;加入BaCO3,可以提高S 的脱除率,发生反应的离子方程 式为BaCO3+S +2H3PO4 BaSO4+CO2+H2O+2H2P 。 (6)H3PO4与NaOH反应生成Na2HPO4的化学方程式为H3PO4+2NaOH Na2HPO4+2H2O,故 n(H3PO4)=n(OH-) ,所以精制磷酸中H3PO4的质量分数是 100%= 。,5.(2013全国大纲,28,15分)制备氮化镁的装置示意图如下:,回答下列问题: (1)检查装置气密性的方法是,a的名称是 ,b的名称是 。 (2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式 。 (3)C的作用是 ,D的作用是 ,是否可以把C与D的位置 对调并说明理由 。 (4)写出E中发生反应的化学方程式 。 (5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象 。,答案 (15分)(1)微热b,这时G中有气泡冒出,停止加热冷却后,G中插在溶液里的玻璃管形成一 段水柱,则气密性良好(2分) 分液漏斗 圆底烧瓶(每空1分,共2分) (2)(NH4)2SO4+2NaNO2 2N2+Na2SO4+4H2O(2分) (3)除去氧气(及氮氧化物) 除去水蒸气 不能,对调后无法除去水蒸气(每空1分,共3分) (4)N2+3Mg Mg3N2(2分) (5)取少量产物于试管中,加少量蒸馏水,试管底部有沉淀生成,可闻到刺激性氨味(把润湿的红 色石蕊试纸放在管口,试纸变蓝),证明产物中含有氮化镁;弃去上清液,加入盐酸,若观察到有气 泡产生,则证明产物中含有未反应的镁(4分),解析 (1)检查装置气密性时要先形成一个密闭体系再进行操作,要特别注意回答时必须答出 “G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱”。 (2)(NH4)2SO4与NaNO2反应产生N2应属于氧化还原反应中的归中反应,据此不难写出该反应的 化学方程式。 (3)反应体系中有空气和制备N2过程中产生的一些氮氧化物,用FeSO4饱和溶液的目的是除去 这些物质,以免与Mg发生反应;水蒸气会影响N2与Mg的反应,故D的作用是除去水蒸气。 (5)由于Mg3N2和水反应:Mg3N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH3,可根据是否有NH3和Mg(OH)2沉 淀生成判断是否有Mg3N2。利用Mg与盐酸反应产生氢气来检验Mg的存在。,考点二 氨及铵盐 (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,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。,A组 20172019年高考模拟考点基础题组,三年模拟,考点一 氮单质、氮的氧化物和硝酸,1.(2019安徽名校学术联盟押题卷,9)实验室制备、纯化硝基苯需要用到下列装置,其中不正确 的是 ( ),答案 A 浓硝酸的密度小于浓硫酸,配制混酸时,应将浓硫酸注入浓硝酸中,A项错误;在热水 浴加热条件下,混酸与苯反应,B项正确;为了精制硝基苯,采用蒸馏操作,C项正确;反应后烧瓶 中为有机物和无机物形成的混合物,二者不互溶,采用分液操作分离,D项正确。,易错警示 浓硫酸与浓硝酸混合时,相当于浓硫酸的稀释。混合原则:密度大的酸加入密度小 的酸中。,2.(2018鄂东南市级示范高中联盟联考,16)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸 被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶 液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为 ( ) A.9.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g,答案 B 最终生成的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铜,所以沉淀的质量就是金属的质量加上金 属阳离子结合的OH-的质量。与金属阳离子结合的OH-的物质的量等于金属失去电子的物质 的量,根据得失电子守恒可知,金属失去电子的物质的量为 + 2=0.23 mol, 所以和金属阳离子结合的OH-的物质的量也是0.23 mol,质量是3.91 g,则沉淀的质量是8.51g,B项正确。,规律方法 金属与硝酸反应计算技巧 (1)原子守恒法 HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸性作用,氮原子以N 的形式存在于溶液中;另一部分 HNO3作氧化剂,氮原子转入还原产物中,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的 HNO3中氮原子的物质的量。 (2)得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的 物质的量。,3.(2019河北衡水一模,18)亚硝酸盐有良好的发色、抑菌和抗氧化作用,经常被用作食品防腐 剂。某化学兴趣小组欲制备亚硝酸钠并测定其纯度。请回答下列问题: .制备亚硝酸钠 以炭和浓硝酸为起始原料,设计如下装置,利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。(反 应方程式为2NO+Na2O2 2NaNO2,不考虑其余副反应。部分夹持装置和加热装置已略) (1)反应开始通入氮气的目的是 ,装置B中Cu参与反应的化学方程式为 。,(2)有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠,还可能有碳酸钠和氢氧化钠。为排除干扰,应 在装置B、C间增加装置E,则E中盛放的试剂是 (填字母)。 a.浓硫酸 b.碱石灰 c.无水CaCl2 d.无水CuSO4 该装置还存在缺陷,请写出改进措施: (答一条即可)。 .测定产品中亚硝酸钠的质量分数 称取装置C中的产品m g,加适量蒸馏水配制成100 mL样品溶液。取25.00 mL样品溶液于锥形 瓶中,后续主要操作步骤如下(假设杂质不参与反应,NO2可将Mn 还原为Mn2+且无气体产生):,(3)仪器X的名称为 ;步骤2中反应的离子方程式为 。 (4)步骤3中,当 ,即达到滴定终点。平行滴定3次,测得Na2C2O4溶液平均用量为20.00 mL,计算产品中亚硝酸钠的质量分数为 (用含有m的式子表示)。 (5)步骤3中若滴定后仰视读数,则亚硝酸钠的质量分数将 (填“偏高”“偏低” 或“无影响”)。,答案 (1)排尽装置中的空气 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O (2)b 在装置C后添加尾气处理装置,防止污染空气(或装置C后加一盛碱石灰的干燥管, 防止空气中CO2和H2O进入装置C) (3)酸式滴定管 5N +2Mn +6H+ 5N +2Mn2+3H2O (4)滴入最后一滴标准溶液时,紫红色恰好褪去,且半分钟内不复色 %(或 ) (5)偏低,解析 (1)反应开始通入氮气的目的是排尽装置中的空气,避免空气的干扰;装置A中炭与浓硝 酸反应生成NO2、CO2和H2O,装置B中NO2与水反应生成硝酸,然后铜与稀硝酸反应生成NO,铜 与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。(2)在装 置B、C间应增加除杂、干燥气体的装置E,防止CO2和水蒸气与装置C中的Na2O2反应产生杂 质,装置E中可盛装碱石灰。(3)步骤2中反应的离子方程式为5N +2Mn +6H+ 5N + 2Mn2+3H2O。(4)步骤3中用Na2C2O4溶液滴定剩余的KMnO4,到达滴定终点时紫红色刚好褪去, 且半分钟内不复色。n(KMnO4)总=0.025 L0.200 0 molL-1=510-3 mol,步骤3中消耗n(C2 )= 0.02 L0.500 0 molL-1=0.01 mol,根据关系式5C2 2Mn 可知步骤3中消耗n(Mn )=410-3 mol,再根据关系式5N 2Mn 计算得出样品中n(NaNO2)= (510-3-410-3) mol =0.01 mol,最后计算出亚硝酸钠的质量分数。(5)若步骤3滴定后仰视读数,导致读数偏大,计算得出 剩余KMnO4的物质的量偏高,从而导致步骤2中亚硝酸钠消耗的KMnO4的物质的量偏低,亚硝 酸钠的质量分数偏低。,考点二 氨及铵盐,4.(2019河北衡水联考,8)资料显示:一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性,利用 下列装置(含药品)进行实验,其中错误的是 ( ),答案 A A项,氯化铵受热分解生成氨和氯化氢,在试管口附近氨和氯化氢遇冷又生成了白 色固体氯化铵,故不能用于制备氨,A项错误;B项,可以在硬质玻璃管中进行氨还原氧化铜的反 应,B项正确;C项,碱石灰可以干燥氨,C项正确;D项,氨与稀硫酸反应,用该装置吸收尾气中的氨 可以防止倒吸,D项正确。,易错警示 实验室不可用加热分解铵盐的方法制备氨气,有的铵盐分解产生多种气体;有的铵 盐分解随着温度不同,产物也不同。,5.(2019山西太原期末,6)某离子反应中共有H2O、ClO-、N 、H+、N2、Cl-六种微粒。其中 c(ClO-)随反应进行逐渐减小。下列判断错误的是 ( ) A.该反应的还原剂是N B.反应后溶液酸性明显增强 C.若消耗1 mol氧化剂,可转移2 mol 电子 D.该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是23,答案 D 反应的离子方程式为3ClO-+2N N2+3H2O+3Cl-+2H+,N元素的化合价升高, 则反应的还原剂是N ,故A正确;反应生成H+,溶液酸性增强,故B正确;Cl元素的化合价由+1价 降低为-1价,ClO-为氧化剂,则消耗1 mol氧化剂,转移2 mol电子,故C正确;氧化剂与还原剂的物 质的量之比为32,故D错误。,审题方法 “c(ClO-)随反应进行逐渐减小”,说明ClO-作反应物,再根据氧化还原反应规律 元素化合价有升有降,可得ClO-Cl-、N N2,最后根据得失电子守恒、电荷守恒、原子 守恒可得氧化还原反应的方程式。,6.(2018河北邢台质检,11)氨广泛用于生产化肥、制冷剂等方面。 回答下列问题: (1)实验室可用下图所示装置合成氨。 亚硝酸钠与氯化铵反应的离子方程式为 。 锥形瓶中盛有一定量水并滴有几滴酚酞试剂。反应一段时间后,锥形瓶中溶液变红,则气体 X的成分为N2、水蒸气、 和 (填化学式)。 (2)最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统,可持续合成氨,其原理如图所 示。,图中反应属于 (填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。 反应中能量转化的方式是 (填“电能转变为化学能”或“化学能 转变为电能”)。 (3)液氨可用作制冷剂,液氨汽化时 (填“释放”或“吸收”)能量;液氨泄漏遇明火会,发生爆炸。已知部分化学键的键能数据如下表所示:,则反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)的反应热H= 。,答案 (1)N +N N2+2H2O H2 NH3 (2)非氧化还原反应 电能转变为化学能 (3)吸收 -1 262 kJmol-1,解析 (1)亚硝酸钠具有强氧化性,与氯化铵发生氧化还原反应,生成氮气,反应的离子方程 式为N +N N2+2H2O。锌与稀硫酸反应生成的氢气与亚硝酸钠和氯化铵反应生 成的氮气在催化剂作用下反应生成了氨气,因此锥形瓶中含酚酞的水变红,则气体X的成分为 N2、水蒸气、H2、NH3。(2)反应是Li3N与水反应生成氨气和氢氧化锂,反应中没有元素 化合价的变化,属于非氧化还原反应。反应中氢氧化锂转变为锂、氧气和水,发生了氧化 还原反应,属于非自发的氧化还原反应,属于电解反应,能量转化的方式是电能转变为化学能。 (3)液氨可用作制冷剂,是因为液氨汽化时吸收能量,导致周围温度降低;反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)的反应热H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=391 kJmol-134+ 498 kJmol-13-946 kJmol-12-463 kJmol-126=-1 262 kJmol-1。,B组 20172019年高考模拟专题综合题组 (时间:30分钟 分值:55分) 一、选择题(每小题6分,共24分),1.(2019上海黄浦期末,5)下列溶液中加入浓氨水直至过量,最终能得到无色澄清溶液的是 ( ) A.Al2(SO4)3 B.FeSO4 C.MgCl2 D.AgNO3,答案 D A项,Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N ,故A不正确;B项,Fe2+2NH3H2O Fe(OH)2+2N 、4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3,故B不正确;C项,Mg2+2NH3H2O Mg(OH)2+2N ,故C不正确;D项,Ag+NH3H2O AgOH+N 、AgOH+2NH3H2O Ag(NH3)2+OH-+2H2O,故D正确。,审题方法 检验N 的实验操作过程中没有使用酸性试剂,故不发生反应NH3+H+ N 。,2.(2019上海杨浦二模,7)检验N 的方法是向未知物中加强碱、加热,再用湿润的红色石蕊试 纸检测气体产物。该检验过程中不涉及的反应是 ( ) A.N +OH- NH3+H2O B.NH3+H+ N C.NH3+H2O NH3H2O D.NH3H2O N +OH-,答案 B 向未知物中加强碱、加热,发生反应:N +OH- NH3+H2O,故A不选;用湿润的红色石蕊试纸检测气体产物,发生反应:NH3+H2O NH3H2O、NH3H2O N +OH-,故C、D不选。,3.(2018江西名校学术联盟质检二,3)某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO,实 验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前,向装置中通入一段时间的N2,排尽装置内的空 气。 已知:在溶液中FeSO4+NO Fe(NO)SO4(棕色),该反应可用于检验NO。 下列说法中不正确的是 ( ) A.装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液 B.若观察到装置H中红色粉末变黑色,则NO与Cu发生了反应 C.实验结束后,先熄灭酒精灯,再关闭分液漏斗的活塞 D.装置J收集的气体中一定不含NO,答案 D 稀硝酸与铜反应生成一氧化氮,一氧化氮能够被氧气氧化,因此实验前需要通入氮 气,排尽装置中的空气,硝酸具有挥发性,生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸气,可以通过水吸 收后再干燥,干燥的一氧化氮在装置H中与铜反应,未反应的NO可以利用硫酸亚铁溶液检验。 装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液,A项正确;若观察到装置H中红色粉末变为黑色, 则NO与Cu发生了反应,B项正确;实验结束后,为了防止倒吸,需要先熄灭酒精灯,再关闭分液漏 斗的活塞,C项正确;由于FeSO4+NO Fe(NO)SO4(棕色)为可逆反应,装置J收集的气体中可 能含有NO,D项错误。,知识拓展 氮氧化物的处理方法 当前对含NOx废气的处理方法主要有干法和湿法两大类,干法由于不能有效回收氮氧化物资 源,多用于汽车尾气处理,而很少用于硝酸工业尾气治理;湿法一般是将废气中的NO首先氧化 成活性更高的NO2,然后通过水或碱溶液等吸收。,4.(2017山西太原一模,12)利用如图所示装置