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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)之間一步反應能實現(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．下列實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是 選項 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 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氧化物對應的水化物，只能證明鹽酸比亞硫酸強，不能證明氯的非金屬性比硫強，A錯誤；將過量的乳酸[CH3CH(OH)COOH]加入含少量NaOH的酚酞溶液中，現(xiàn)象應該是溶液由紅色變無色，B錯誤；向含淀粉的KI溶液中滴加氯化鐵溶液，溶液變藍色，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反應生成了硫酸鋇，D錯誤。 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點對應的沉淀只有BaSO4 B． b點發(fā)生反應的離子方程式是：Al3++2SO42-+2Ba2++3OH-==Al(OH)3↓+2BaSO4↓ C． c點溶液呈堿性 D． c點加入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?。划擲O42-完全沉淀時，共需加入0.02molBa（OH）2，加入0.04molOH-，Al3+反應掉0.03molOH-，生成Al（OH）30.01mol，剩余0.01molOH-恰好與NH4+完全反應，此時溶液中NH4+完全反應，此時溶液為氨水溶液，沉淀達最大為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，此時溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液。由分析可知，從開始到a點，發(fā)生反應為SO42-+Ba2+=BaSO4↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，a點對應的沉淀為BaSO4和Al（OH）3，A錯誤；由分析可知，b點發(fā)生反應為SO42-+Ba2+=BaSO4↓，NH4++OH-=NH3?H2O，B錯誤；由分析可知，c點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點加入Ba（OH）2的物質(zhì)的量為0.005mol+0.02mol=0.025mol，所以需要氫氧化鋇溶液的體積為0.025mol0.1mol/L=0.25L=250mL，D錯誤。4．若圖①表示向含Mg2＋、Al3＋、NH4＋的鹽溶液中滴加NaOH溶液時，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反應生成物質(zhì)C，△H>0 D． 圖②中曲線表示某反應過程的能量變化。 若使用催化劑，B點會降低 【答案】D 5．用下列實驗裝置進行相應實驗，能達到實驗目的的是 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，否則會導致壓強過大而導致實驗事故，可以在試管口塞一團棉花，圖示裝置不合理，A錯誤；除去氯化氫可以用飽和食鹽水，洗氣時應該“長進短出”，圖1所示裝置合理，B正確；NO易與空氣中的氧氣反應生成NO2，不能用排空氣法收集，C錯誤；純堿為粉末狀固體，易溶于水，不能使反應隨時停止，應選碳酸鈣與鹽酸反應制取少量二氧化碳，D錯誤。 6．下列實驗中的顏色變化，與氧化還原反應無關(guān)的是 A B C D 實驗 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．下列指定反應的離子方程式正確的是 A． 氯氣與水反應：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與水反應生成HCl和HClO，反應的離子方程式為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錯誤； Ba（OH）2與（NH4）2SO4反應的化學方程式為Ba（OH）2+（NH4）2SO4=BaSO4↓+2NH3H2O，離子方程式為Ba2++2OH-+2NH4++SO42-=BaSO4↓+2NH3H2O，C錯誤；碳酸氫鈣與足量石灰水反應的化學方程式為Ca（HCO3）2+Ca（OH）2=2CaCO3↓+2H2O，離子方程式為Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O，D錯誤。 8．下列實驗操作、實驗現(xiàn)象以及所得出的結(jié)論均正確的是 選項 實驗操作 實驗現(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 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．下列實驗能達到相應目的的是（ ） 選項 A B C D 實驗過程 實驗目的 將乙二醇轉(zhuǎn)化為乙二酸 比較氯化鐵和二氧化錳對H2O2分解反應的催化效果 證明稀硝酸與銅反應時表現(xiàn)出氧化性 用SO2與Ba(NO3)2反應獲得BaSO3沉淀 【答案】C 18．氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設(shè)計如下三種實驗方案(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)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查氣密性，再加入實驗藥品，接下來的實驗操作是______________________，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，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質(zhì)量變化。通入氮氣的目的是______________________。 (3)由于裝置存在缺陷，導致測定結(jié)果偏高，請?zhí)岢龈倪M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入裝置C，使測定結(jié)果偏高，需要連接一個盛堿石灰干燥管；（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氣體反應生成，反應的離子方程式為：CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。 19．2017年采用中國自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化項目投產(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實驗室中用Cu(NO3)2固體配制溶液，常加入少量稀HNO3。運用化學平衡原理簡述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個主要反應: 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I化學平衡常數(shù)的變化趨勢是________。 ②下列說法不合理的是_______。 A．溫度可影響反應的選擇性 B．225℃~235℃，反應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III”發(fā)生，反應溫度應控制的范圍是____________。 ④在185℃，上述反應中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，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，反應物濃度減小，反應I化學平衡常數(shù)增大； ②根據(jù)圖像2可知，不同溫度下，發(fā)生反應的不同，因此溫度可影響反應的選擇性，A正確；225℃~235℃，乙酸乙酯的選擇性逐漸降低，說明反應仍在進行，反應II仍在進行，反應I就不能處于平衡狀態(tài)，B錯誤；根據(jù)反應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當反應溫度控制在205℃時，乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和為100%.沒有反應III發(fā)生，溫度大于205℃時，乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和小于100%，反應III已經(jīng)發(fā)生；所以為防止反應III發(fā)生，反應溫度應控制<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，所以參加反應的CH3COOCH3的量為20%5=1mol，生成的乙醇要有一部分進行反應II，所以根據(jù)圖像2可知，在185℃，乙醇的選擇性為20%，所以上述反應中最終生成乙醇的物質(zhì)的量是120%=0.2mol。 20．化學探究小組設(shè)計實驗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)生反應的化學方程式_______________________________(寫出一個即可)。 【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)試管一段時間后，再通入上述實驗產(chǎn)生的氣體，過一會撤去C處酒精燈。 據(jù)此回答: （3）若實驗過程中發(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)生反應的化學方程式為________________________________。 ③F處銅片逐漸溶解的原因是________________________________。 ④該裝置的不足之處是________________________________。 （4）若實驗過程中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)生反應的化學方程式為________________________________。 【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，二氧化氮與水反應生成硝酸，銅與硝酸反應而逐漸溶解 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)生反應生成NO，化學方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；③從E中出來的氣體中含有二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸，F(xiàn)中銅與硝酸反應而逐漸溶解；④二氧化氮與水反應生成硝酸和NO，NO有毒，不能直接排放到空氣中，需要進行尾氣處理，而該裝置的設(shè)計中沒有尾氣吸收裝置。（4）若實驗過程中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，沒有生成NO，產(chǎn)物應為氮氣等，故反應的方程式為：4NH3+3O22N2+6H2O（或2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O）。 21．據(jù)報道，磷酸二氫鉀（KH2PO4）大晶體已應用于我國研制的巨型激光器“神光二號”中。利用氟磷灰石（化學式為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原理：KCl+H3PO4KH2PO4+HCl；其中，反應產(chǎn)生的HCl易溶于有機萃取劑。 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___________________（用化學方程式表示）。 （3）副產(chǎn)品N的化學式是____________；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)量分數(shù)為50.4%的氟磷灰石（化學式為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，同時逸出SiF4和CO,該反應的化學方程式為________________________________________。 【答案】 增大氟磷灰石與稀硫酸反應的接觸面積,加快化學反應速率 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，反應中生成了氫氟酸，氫氟酸能夠與二氧化硅反應，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)量分數(shù)為50.4%的氟磷灰石(化學式為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，同時逸出SiF4和CO，反應的化學方程式為4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。