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1、【高中化学奥林匹克竞赛辅导】 无机元素化学习题第十三章 氮 族 元 素 1. 试写出硝酸或硝酸盐被还原为六种不同产物的化学方程式。 2. 写出下列各种硝酸盐的热分解化学方程式: (1) NaNO3 (2) NH4NO3 (3) LiNO3 (4) Cu(NO3)2 (5) AgNO3 3. 试写出下列各物质的热分解方程式: (1) NH4Cl (2) NH4NO2 (3) (NH4)2Cr2O7 (4) (NH4)2SO4 (5) (NH4)2CO3 (6) NH4ClO4 (7) NH4NO3 (8) NH4HCO3 4. 指出下列各分子或离子中氮的氧化数:N2,NH4+,NaNO3,N2H
2、4,NH2OH,NO2,N2O4,NH4NO3,N2O,NCl3,Li3N,HN3 5. 为什么硝酸能用于从Na2CO3制备CO2而不能用于从Na2SO3制备SO2?写出相应的反应方程式。 6. 什么叫同素异形体?磷有几种主要的同素异形体?它们的性质主要区别表现在哪些方面? 7. 计算下列各分子中磷的氧化数:PH3,H3PO2,H3PO3,H3PO4,H4P2O7,PH4I,P4,PCl3 8. 写出NaH2PO4、NaNH4HPO4和NH4MgPO4的热分解方程式。 9. 试从HOPOH的缩水过程表明焦磷酸,偏磷酸,链状三磷酸,环状三偏磷酸的结构式。 10. 已知H3PO2是一元酸,你能推断
3、出此酸的结构式吗? 11. 为什么NCl3不稳定,易爆炸,而PCl3则不然?写出它们与水反应的化学方程式。 12. 估计下列各酸的pK1值:H2CrO4,HBrO4,HClO,H5IO6,HNO3 13. 试写出下列各物质的反应方程式 (1) Mg + N2 (2) NH3 + CuO (3) HNO3 (4) PCl3 + H2O (5) NaBiO3 + MnCl2 + HCl (6) AsH3 + AgNO3 + H2O (7) As2S3 + HNO3(浓) (8) H3AsO4 + KI+ HCl 14. 为什么用浓硝酸处理固体As、Sb和Bi只能分别生成H3AsO4溶液、Sb2O5
4、白色沉淀和Bi3+离子溶液? 15. 试说明为何无NX5和BiI5存在。 16. 试解释砷分族的硫化物皆有色且难溶于水的原因。 17. 为什么Ag3PO4黄色沉淀既能溶于醋酸又能溶于浓氨水? 18. 下面的排列顺序是碱性减少的顺序:NH3N2H4NH2OH,根据分子结构来解释此顺序。 19. 试解释:为什么有SF6化合物,而OF6不存在;为什么有PCl5化合物而NCl5不存在? 20. 试解释:(1) N2比O2、Cl2稳定 (2) 红磷比白磷不活泼 (3) Bi的熔点特别低 (4) 氮的最高共价为4,磷的最高共价为6 21. 在由砷酸盐在酸性介质中与H2S反应制备硫化砷(III)时,为什么说
5、I- 可以作为催化剂?用相应的反应方程式说明。 22. 试比较Mg3N2,NCl3,PCl3,BiCl3的水解产物并从中找出规律性。 23. 试解释为何N2比N2+有较大的离解能,而O2比O2+的离解能低。 24. 有一白色固体,溶于水,显弱酸性,加碱中和,再加入I2,则颜色消失,酸化后又有I2的棕黄色出现,试判断固体为何物,并写出反应方程式。 25. 如何鉴别某无色晶体是否为NaNO3、NaNO2或NH4NO3? 26. 某溶液中可能有As3+、Sb3+、Bi3+,如何鉴别? 27. 如何区别下列各组物质: (1) 硝酸盐溶液及亚硝酸盐溶液 (2) 磷酸溶液及亚磷酸溶液 (3) 固体氯化铵和
6、硝酸铵 28. 如何将含有H3PO4、H3AsO4和Bi3+离子的混合溶液,彼此分离成含有H3PO4、H3AsO4和Bi3+离子的三个溶液? 29. 联氨的标准生成热为+50.88kJmol1,试计算联氨的燃烧热。N2H4(l) + O2(g) N2(g) + 2H2O(l) 30. 活泼金属能使NO3-还原到NH3。现有25cm3、含有NO3- 离子的溶液与活泼金属反应, 放出的氨气通入50.00cm3、0.1500moldm3盐酸溶液中, 过量的HCl需要32.10cm3、0.1000moldm3的NaOH完全中和,问此原始溶液中,NO3-离子的浓度为多少? 31. 在酸性条件下,联氨(H
7、2NNH2)被IO3- 氧化成N2,IO3- 成为I- (注意:联氨是一种弱碱,在酸性溶液中主要以N2H5+离子存在)(1)写出此离子反应方程式(2)假设10.00cm3的联氨溶液,氧化后可以得到30.7cm3的N2(在标准状况下),问联氨的摩尔浓度是多少?在此氧化反应中需要的KIO3的最小量为多少克? 32. 写出下面的离子反应方程式: (1) 在酸性的亚硝酸溶液中,分别用Br2、MnO4- 和Cr2O72- 氧化亚硝酸。 (2) 硝酸根离子被I离子还原到NO,而I离子变成了I3;被HSO3还原到NH3。 (3) 亚硝酸与氨水反应得到N2。 (4) 用附表的数据计算Br2(液)与HNO2反应
8、的平衡常数。 33. 硝酸钠和亚硝酸钠的混合物,溶于水,配成250cm3的溶液。用25.00cm3含KMnO4 3.16gdm3的溶液滴定31.35cm3的上述溶液,恰好使此高锰酸钾溶液退色。另取25cm3原始溶液加入过量的Devarde合金和氢氧化钾蒸馏,把馏出物收集在50.00cm3、0.1moldm3的硫酸溶液中,需32.50cm3、0.2moldm3NaOH溶液中和过量的硫酸,计算原始溶液中硝酸钠和亚硝酸钠的重量(Devarde合金含:45%Al、5%Zn、50%Cu) 34. 已知在酸性条件下: HNO2 + H+ + e NO + H2O = +1.00V NO3- + 3H+ +
9、 2e = HNO2 + H2O = +0.94V试根据标准电极电势判断HNO2能否与Fe2+,SO32-,MnO4- 发生氧化还原反应,若能反应,写出离子反应方程式,并指出HNO2是氧化剂还是还原剂? 35. 计算工业上用氨氧化法制硝酸时,在700、0.99atm下,每消耗1m3氨气,理论上可以制得多少千克70%硝酸? 36. 1atm,25时,2NH3 N2 + 3H2 反应达到平衡,有3%氨气分解,求此反应的平衡常数Kc及Kp。 37. 为了测定铵态氮肥中的含氮量,称取固体样品0.2471g,加足量NaOH溶液,并进行蒸馏,用50.00cm3、0.105moldm3的盐酸吸收,再用0.1
10、022moldm3NaOH溶液滴定。“吸收液”中剩余的HCl,消耗了11.69cm3NaOH溶液,计算肥料中氮的百分含量。 38. 取1.55g红磷与充足的空气反应,可生成P2O5多少克?将生成的P2O5溶于250cm3热水中(设体积不变)所得溶液的摩尔浓度是多少?溶液中的H+=?可置换的H+离子物质的量浓度是多少?(K1=7.52103) 39. 试求:25时下面反应的平衡常数:3HNO2(aq) = H3O+(aq) + 2NO(g) + NO3-(aq) 40. 用1g硫完全溶于过量的液态氨中得到一种气体和一种仅含氮、硫两种元素的化合物,此气体能使醋酸铅试纸变黑色。收集反应中生成的气体,
11、体积为418cm3(在标准状态)推断出此固体的经验式,并写出此反应的方程式。 41. 已知在OH- 溶液中,AsO43- + 2H2O + 2e = AsO2- + 4OH-, = 0.71V,I2 + e = 2I-, = +0.535V,求反应:AsO2- I2 + 4OH- = AsO43- + 2I- + 2H2O的K值。 42. 一般说来,连续的各级电离常数之间相差104或105因子,但是当各个质子来源于分子键上各个不同的部位,这个规则就被打破了。例如聚酸H4P2O7是一个四元酸,离解常数分别为K1=1.4101、K2=1.11103、K3=2.9107、K4=3.6109。已知有0
12、.250moldm3 H4P2O7,试计算平衡时H3O+,H4P2O7,H3P2O7-,H2P2O72-,HP2O73- 和P2O74-等离子浓度。 43. 化合物A是一种无色液体,在其水溶液中加入HNO3和AgNO3时,生成白色沉淀B,B能溶解于氨水而得到一溶液C,C中加入HNO3时B重新沉淀出来。将A的水溶液以硫化氢饱和,得黄色沉淀D,D不溶于稀HNO3,但能溶于KOH和KHS的混合溶液中,得到溶液E。酸化E时D又重新沉淀出来。D又能溶解于KOH和H2O2的水溶液中,得溶液F。F用Mg(NO3)2和NH4NO3的混合溶液处理时得白色沉淀G,G溶于醋酸,所得溶液以AgNO3溶液处理时,得红棕
13、色沉淀H。试鉴别各字母所表示的物质,并用化学方程式说明各反应过程。 44. 试解释:NO2容易形成二聚物,ClO2和NO则不能形成二聚物。 45. 试解释:NF3比较稳定,约在250时才能发生化学反应,而NCl3却是极其危险的易爆炸的油状物。 46. N2H4是几元碱?比较N2H4和NH3的碱性、还原性及热稳定性大小? 47. 25时水溶液中肼与强酸反应结合一个质子的平衡常数为3.0108,求N2H4的碱式电离常数Kb及其共轭酸的酸式电离常数Ka。 48. PCl5在加压下于148液化,形成一种能导电的熔体,测得PCl的键长为198pm和206pm两种,PBr5的熔体也能导电,测得PBr只有一
14、种键长 (1) 试解释PCl5(l)和PBr5(l)为什么会导电? (2) 试解释PCl5(l)为什么会存在两种键长,而PBr5(l)为什么只存在一种键长? (3) 画出所有分子、离子的几何构型。 49. HN3有哪些可能的共振结构?标明每个共振结构中所有原子的形式电荷。讨论HN3分子中三个氮原子的杂化方式并比较它们之间的NN键的键长的长短。 50. 在常温下把NO气体缩到100个大气压,在一个体积固定的容器里加热到50,发现气体的压强迅速下降。已知其中一种产物为N2O,写出反应的化学方程式,并解释为什么最后的气体总压略小于原压的2/3? 51. 近期报导了用三甲基铝Al(CH3)32(A)和2,6二异丙基苯胺(B)为原料,通过两步反应,得到一种具有与苯相似结构的环铝氮烷的衍生物(D): 第一步:A2B = C2CH4 第二步:C DCH4(中需填入适当的系数) 请回答下列问题: (1) 分别写出两步反应的配平的化学方程式 (2) 写出D的结构式 (3) 设在第一步反应中,A与过量的B完全反应,产物中的甲烷又全部挥发,对反应的混合物进行元素分析,得到其质量分数如下: C(碳):73.71% N(氮):6.34% 试求混合物中B和C的质量分数? 52. 金属铋溶解在熔融的BiCl3中,得到一个组成为Bi24Cl28的黑色固体,其结合