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1、专题十七 氮及其化合物高考化学高考化学 (北京市专用)考点一氮的单质、氧化物和硝酸考点一氮的单质、氧化物和硝酸A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组1.(2017北京理综,12,6分)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论的是()五年高考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答案D中的CO2可能是空气中的氧气与木炭反应的产物。疑难突破疑难突破中红热木炭并未与浓HNO3直接接触,只有HNO3挥发后,与木
2、炭接触才能发生反应。2.(2015北京理综,12,6分)在通风橱中进行下列实验:下列说法不正确的是()A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O22NO2B.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HNO3D.针对中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化步骤现象Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡答案答案CA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+O22NO2;B项
3、,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。审题技巧审题技巧注意分析铁与不同浓度硝酸反应的现象差异,结合氮的氧化物的相关性质推测原因;在实验中,铁片和铜片相互接触插入浓硝酸中可以构成原电池。易错警示易错警示铁在浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物保护膜,阻止反应的进行,因此铁和铜相互接触插入浓硝酸中构成原电池,铁作正极,铜作负极。评析评析具有氧化性的物质浓度越大,其氧化性越强。3.(2017北京理综,27,12分)SCR和NSR技术可有效降低柴
4、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=60gmol-1)含量的方法如下:取ag尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1mLc1molL-1H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2mLc2molL-1NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数
5、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:答案答案(12分)(1)CO(NH2)2+H
6、2OCO2+2NH38NH3+6NO27N2+12H2O2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4(2)BaO81415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O解析解析(1)n(NH3)=2n(H2SO4)-n(NaOH)=2c1V110-3mol-c2V210-3molnCO(NH2)2=n(NH3)=molmCO(NH2)2=nCO(NH2)260gmol-1=mol60gmol-1=(6c1V1-3c2V2)10-2g则ag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
7、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15NO、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。4.(2018天津理综,9节选)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
8、置换系统内空气;采集无尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。.NOx含量的测定将VL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100.00mL。量取20.00mL该溶液,加入V1mLc1molL-1FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2molL-1K2Cr2O7B B组组统一命题、省统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题组标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2mL。(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+2H2OCr2+6Fe2+14H+2Cr3
9、+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。答案答案(5)2NO+3H2O22H+2N+2H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)104(8)偏低偏高解析解析(5)NO被氧化为N,H2O2被还原为H2O。(6)盛放K2Cr2O7溶液及量取20.00mL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)20.00mL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
10、-3-6c2V210-3)mol,依据氮原子守恒,VL气样中NOx折合成NO2的物质的量为(c1V1-6c2V2)10-3mol,质量为(c1V1-6c2V2)10-346g,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.(2015山东理综,32,12分)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体
11、(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,工艺流程如下:已知:Na2CO3+NO+NO22NaNO2+CO2(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有(填化学式)。(2)中和液进行蒸发操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是。蒸发产生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的(填操作名称)最合理。(3)母液进行转化时加入稀HNO3的目的是。母液需回收利用,下列处理方法合理的是。a.转入中和液b.转入结晶操作c.转入转化液d.转入结晶操作(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为21,则生产1.38吨NaNO2时,Na2C
12、O3的理论用量为吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。答案答案(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出溶碱(3)将NaNO2转化为NaNO3c、d(4)1.59解析解析(1)由题中信息可知:Na2CO3+NO+NO22NaNO2+CO2,当NO2过量时,还发生反应:Na2CO3+2NO2NaNO3+NaNO2+CO2,故中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有NaNO3。(2)中和液进行蒸发操作是为了分离出溶质NaNO2,由(1)中分析可知,中和液中还含有少量Na2CO3和NaNO3,若水的蒸发量过大,NaNO3也会结晶析出,从而造成产品不纯。蒸发产生的蒸汽中含有少量的NaNO2,
13、冷凝后用于流程中的“溶碱”操作中最为合理。(3)母液中主要含有NaNO3,若回收利用,显然转入转化液或转入结晶操作最为合理,若转入中和液或转入结晶操作,都会造成NaNO2产品不纯。(4)n(NaNO2)=2.00104mol,则n(NaNO3)=n(NaNO2)=1.00104mol,由Na原子守恒可知,n(Na2CO3)=n(NaNO2)+n(NaNO3)=1.50104mol,所以m(Na2CO3)=1.50104mol106gmol-1=1.59106g=1.59t。6.(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()物质组别甲乙丙AA
14、lHClNaOHBNH3O2HNO3CSiO2NaOHHFDSO2Ca(OH)2NaHCO3C C组组教师专用题组教师专用题组答案答案BB项中O2与HNO3不能发生反应。考点二氨和铵盐考点二氨和铵盐A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组1.(2015北京理综,8,6分)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()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答案AA项,人工固氮时,N2+3H22NH3,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
15、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。易错警示易错警示自然界中氮循环的过程中,既有游离态的氮元素转化为化合态的氮元素,也有化合态的氮元素转化为游离态的氮元素。知识拓展知识拓展在雷电作用和豆科植物的根瘤菌作用下自然界中游离态的氮元素转化为化合态氮元素的过程属于自然固氮;工业合成氨属于人工固氮。2.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1)中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是。(2)中,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
16、。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如下图)。比较p1、p2的大小关系:。随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。(3)中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。已知:2NO2(g)N2O4(g)H12NO2(g)N2O4(l)H2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。(4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。A是,说明理由:。答案答案(1)4NH3+5O24NO+6H2O(2)p1p2减小(3)A2N2O4
17、+O2+2H2O4HNO3(4)NH3根据反应:8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多解析解析(1)NH3催化氧化生成NO,所以化学方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O。(2)采用“定一议二”的分析方法,在相同温度的条件下,p1时NO平衡转化率低,p2时NO平衡转化率高,由反应特点知:p1p2。在相同压强的条件下,NO的平衡转化率随温度升高而下降,所以温度升高,平衡常数减小。(3)降低温度,NO2转化成N2O4,所以H10,H20,再根据物质(N2O4)的状态可判断出NO2转化成液态N2O4放热更多。故选A。N2O4与O2、H2O发生化合反应,产物应为HNO3,
18、所以反应方程式为:2N2O4+O2+2H2O4HNO3。(4)由图示知,阴极反应为NO+6H+5e-N+H2O,阳极反应为NO+2H2O-3e-N+4H+,根据得失电子守恒可判断出:当转移的电子数目相同时,阳极产生的N的物质的量多于阴极产生的N的物质的量,为使电解产物全部转化为NH4NO3,可补充NH3。思路分析思路分析分析图像,结合化学反应原理相关知识作答。知识拓展知识拓展有关化学反应速率和化学平衡图像题的分析方法(1)认清坐标系:弄清纵、横坐标所代表的意义;(2)紧扣可逆反应的特征:弄清正反应是吸热还是放热,气体体积是增大、减小还是不变,有无固体、纯液体参与或生成等;(3)看清变化:看清起
19、点、拐点、终点,看清曲线的变化趋势。评析评析本题综合性较强,考查了氧化还原反应、化学平衡、反应热、电解原理等知识点,考生平时若能熟练掌握化学反应原理的知识,本题得分率会较高。3.(2018课标,8,6分)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是()A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关B B组组统一命题、省统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题组答案答案C雾和霾的分散剂均为空气,A正确;由题图可知雾霾中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B正确;NH3应是形成
20、无机颗粒物的反应物,C错误;过度施用氮肥会增加大气中NH3的含量,D正确。知识拓展知识拓展烟、云、雾的分散剂均为空气。4.(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答案DA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。评析评析本题以生活常识为基础对学生的科学素养进行考查,难度不大。5.
21、(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、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N废水时,发生反应的离子方程式为:N+NN2+2H2O答案答案BSO2、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
22、,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。评析评析本题难度中等,主要考查学生分析问题的能力。6.(2016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.SiO2SiCl4SiB.FeS2SO2H2SO4C.N2NH3NH4Cl(aq)D.MgCO3MgCl2(aq)Mg答案答案CSiO2和HCl(aq)不反应,A项错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,B项错误;电解MgCl2(aq)的反应为MgCl2+2H2OCl2+H2+Mg(OH)2,得不到金属Mg,D项错
23、误。易混易错易混易错电解MgCl2溶液与电解熔融的MgCl2不同,电解MgCl2溶液的反应为MgCl2+2H2OCl2+H2+Mg(OH)2,电解熔融MgCl2的反应为MgCl2(熔融)Mg+Cl2。7.(2014浙江理综,7,6分)下列说法不正确的是()A.光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济B.氨氮废水(含N及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理C.某种光学检测技术具有极高的灵敏度,可检测到单个细胞(V10-12L)内的数个目标分子,据此可推算该检测技术能测量细胞内浓度约为10-1210-11molL-1的目标分子D.向汽油中添加甲醇后,该混合燃料的热值不变答案答案DA项,正
24、确。B项,N及NH3可用化学氧化法或电化学氧化法处理使之生成无毒的N2,正确。C项,由c=可推算出该检测技术能测量的目标分子数为10-12molL-110-12L6.021023mol-1N10-11molL-110-12L6.021023mol-1,0.602N6.02,正确。D项,混合燃料的热值在汽油与甲醇的热值之间,错误。8.(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=-116.1kJmol-13
25、HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)H=75.9kJmol-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1molN2时,转移的电子数为mol。将一定比例的O2、NH3和NO
26、x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。答案答案(14分)(1)-136.2(2)HNO2-2e-+H2O3H+N(3)2HNO2+(NH2)2CO2N2+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解析解析(1)将
27、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=-136.2kJmol-1。(2)电解过程中HNO2N发生氧化反应,则阳极反应式为HNO2-2e-+H2O3H+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)2CO2N2+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+6NO27N2+12H2O,故生成1molN2转移电子mol。9.(2017课标,26,15分)凯氏
28、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+H3BO3NH3H3BO3;NH3H3BO3+HClNH4Cl+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
29、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cmolL-1的盐酸VmL,则样品中氮的质量分数为%,样品的纯度%。答案答案(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
30、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,锥形瓶内的蒸馏水被倒吸入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+H3BO3NH3H3BO3,NH3H3BO3+HClNH4Cl+H3BO3,可以求出样品中n(N)=n(HCl)=cmolL-1V10-3L=0.001cVmol,则样品中氮的质量分数为100%=%;样品中甘氨酸的质量0.001cV75g,所以样品的纯度%。
31、知识归纳知识归纳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;若为稀溶液且不加热,因氨气极易溶于水,故生成NH3H2O:N+OH-NH3H2O。10.(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)H1N2(g)+2H2(g)N2H4(l)H2O2(g)+2H2(g)2H2O(g)H32N2H4(l)+N2O4(l)
32、3N2(g)+4H2O(g)H4=-1048.9kJmol-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1kg的联氨可除去水中溶解的O2kg;与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是。答案答案(1)-2(2)2NH3+Na
33、ClON2H4+NaCl+H2O(3)2H3-2H2-H1反应放热量大、产生大量气体(4)8.710-7N2H6(HSO4)2(5)固体逐渐变黑,并有气泡产生1N2H4的用量少,不产生其他杂质(产物为N2和H2O,而Na2SO3产生Na2SO4)解析解析(1)联氨的结构式为,故其电子式为;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+H2ON+OH-,则N2H4在水中的第一步电离方程式为N2H
34、4+H2ON2+OH-,该步电离的平衡常数K1=,又知N2H4+H+N2,K=8.7107,则K1=KKW=(8.7107)(1.010-14)=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+N2H4N2+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+O2N2+2H2O,则n(O2)=n(N2H4),又M(O2)=M(N2H4)=32gmol-1,所以m(O2)=m(N2H4)=1kg。A A组组2016201820162018年高考模拟
35、年高考模拟基础题组基础题组三年模拟考点一氮的单质、氧化物和硝酸考点一氮的单质、氧化物和硝酸1.(2018北京东城一模,10)下列实验、现象与结论相符的是()实验现象结论A铝片放入冷的浓硝酸中无明显现象铝与冷的浓硝酸不反应B向蔗糖中加入浓硫酸固体变黑、蓬松浓硫酸只体现强氧化性CSO2通入新制氯水中溶液褪色SO2具有漂白性D饱和FeCl3溶液滴入沸水中,用激光笔照射光亮通路FeCl3水解形成胶体答案答案DA项,铁和铝遇到冷的浓硝酸均会发生钝化,表面形成致密的氧化物保护膜,阻止内层金属进一步与硝酸发生化学反应;B项,向蔗糖中加入浓硫酸,现象是产生黑色、蓬松状固体,体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性;C项
36、,SO2能使新制的氯水褪色是因为发生了反应SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4,该反应中SO2作还原剂,体现还原性;D项,饱和FeCl3溶液滴入沸水中发生水解反应,制得氢氧化铁胶体,用激光笔照射产生丁达尔效应,可以观察到光亮的通路。2.(2018北京怀柔零模,12)关于下列实验的说法不正确的是()A.实验中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性B.在整个实验过程中,发生的反应多于2个C.中产生无色气体,说明盐酸有氧化性D.若将铜片换成铁片,则中没有明显实验现象操作现象铜片溶解,溶液变蓝,起始产生红棕色气体,气体颜色逐渐变淡,直至无色,在管口处变为淡棕色铜片继续溶解,产生无色气体,在管口处
37、变为淡棕色答案答案CA项,实验中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性;B项,在整个实验过程中,发生的反应有Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O和3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,2NO+O22NO2等;C项,中产生无色气体,是因为HCl电离出H+,酸性条件下N继续和铜发生氧化还原反应;D项,铁片遇浓硝酸发生钝化,故将铜片换成铁片,中没有明显实验现象。3.(2018北京西城期末,5)下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是()A.人工固氮可以得到硝酸盐B.细菌对氮元素的循环有重要作用C.雷电作用可以将氮气直接转化为铵盐D.亚硝酸盐转化为硝
38、酸盐的过程中,氮元素被氧化答案答案CA项,人工固氮可以将氮气转化为硝酸盐;B项,细菌对氮元素的循环有重要作用;C项,雷电作用可以将氮气转化为一氧化氮,不能直接转化为铵盐;D项,亚硝酸盐转化为硝酸盐,氮元素化合价升高,被氧化。4.(2018北京海淀期中,6)下图表示自然界中的氮循环,相关说法正确的是()A.“雷电作用”中发生的反应是:N2+2O22NO2B.“人工固氮”过程中,氮元素一定被还原C.中涉及的反应可能有:2N+O22ND.中涉及的反应可能有:2N+12H+N2+6H2O答案答案CA项,“雷电作用”中氮气与氧气反应生成NO,即N2+O22NO;B项,“人工固氮”是人工将游离态氮转化为化
39、合态氮的过程,氮元素可能被氧化也可能被还原;C项,是指亚硝酸盐被氧化为硝酸盐的过程,涉及的反应可能是2N+O22N;D项,是指硝酸盐被细菌分解为大气中的氮的过程,所给反应不符合电荷守恒。5.(2017北京石景山一模,10)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示:下列说法正确的是()A.中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2B.中溶液存在:c(Cu2+)+c(H+)=c(N)+c(OH-)C.由上述实验得出结论:常温下,Cu既可与稀硝酸反应,也可与稀硫酸反应D.中反应的化学方程式:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO+4H2O答案答
40、案DA项,铜与稀硝酸反应生成NO;B项,中溶液为Cu(NO3)2溶液,由电荷守恒知,2c(Cu2+)+c(H+)=c(N)+c(OH-);C项,常温下,铜不能与稀硫酸反应;D项,中反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO+4H2O。6.(2016北京朝阳二模,12)某同学做如下实验:下列说法不正确的是()A.实验试管上方呈现红棕色的原因是:2NO+O22NO2B.根据实验、的气体检验结果,说明都有NH3产生C.实验溶液中发生的反应是:Al+6H+3NAl3+3NO2+3H2OD.在实验、中,N在酸、碱及中性溶液中都被还原实验现象溶液无色,试管上方呈红棕色产生
41、大量气泡,其能使湿润红色石蕊试纸变蓝产生气泡,其能使湿润红色石蕊试纸变蓝答案答案CA项,铝粉与稀硝酸反应生成NO,NO遇到空气被氧化为红棕色的NO2,即2NO+O22NO2;B项,能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气;C项,实验反应的方程式为Al+4H+NAl3+NO+2H2O;D项,由实验可知,N在酸性溶液中被还原为NO,在碱性和中性溶液中被还原为氨气。7.(2018北京朝阳二模,26)2017年采用中国自主知识产权的全球首套煤基乙醇工业化项目投产成功。某地煤制乙醇的过程表示如下。(1)Cu(NO3)2是制备“催化剂X”的重要试剂。气体A是。实验室用Cu(NO3)2固体配制溶液,常加入少量稀
42、HNO3。运用化学平衡原理简述HNO3的作用。NaClO溶液吸收气体A的离子方程式是。(2)过程a包括以下3个主要反应:.CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)H1.CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g)H2.CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g)H3相同时间内,测得CH3COOCH3转化率、乙醇和乙酸乙酯的选择性如乙醇选择性=如下图所示:图1图2已知:H10。随温度降低,反应化学平衡常数的变化趋势是。下列说法不合理的是。A.温度可影响反应的选择性B.225235,反应处于平
43、衡状态C.增大H2的浓度,可以提高CH3COOCH3的转化率为防止“反应”发生,反应温度应控制的范围是。在185下,CH3COOCH3起始物质的量为5mol,生成乙醇的物质的量是。答案答案(1)NOCu2+2H2OCu(OH)2+2H+,加入硝酸,使c(H+)增大,平衡逆向移动,从而抑制Cu(NO3)2的水解2OH-+3ClO-+2NO2N+3Cl-+H2O(2)增大B1952050.2mol解析解析(1)铜与稀硝酸反应生成NO,故气体A是NO。Cu2+2H2OCu(OH)2+2H+,加入稀硝酸能使c(H+)增大,平衡逆向移动,从而抑制Cu2+的水解。由氧化还原反应原理及框图信息可知,NaCl
44、O溶液吸收气体A的离子方程式为2OH-+3ClO-+2NO2N+3Cl-+H2O。(2)由H10知,反应为放热反应,随着温度降低,反应化学平衡常数逐渐增大。A项,由图2可知,温度会影响反应的选择性;B项,225235,随温度升高,CH3COOCH3的转化率升高,则反应未处于平衡状态;C项,增大H2的浓度,反应和的平衡向正反应方向移动,CH3COOCH3的转化率增大。为防止“反应”发生,乙醇和乙酸乙酯的选择性之和应为100%,考虑到该工艺制取的是乙醇,乙醇的选择性应较高,故反应温度应控制在195205。由题目信息知,185时转化的CH3COOCH3的物质的量为5mol20%=1mol,该温度下乙
45、醇的选择性为20%,所以生成乙醇的物质的量是1mol20%=0.2mol。8.(2017北京东城期末,17)不锈钢生产过程中产生的酸洗废液(含有N、Cr2、Cu2+等)可以用零价铁(Fe)处理。处理前调节酸洗废液的pH=2,进行如下实验:(1)在废液中投入足量铁粉,测得溶液中氮元素的存在形式及含量如下:初始浓度(mg/L)处理后浓度(mg/L)N中的氮元素604.32N中的氮元素00.34N中的氮元素038.64溶液中的氮元素的总量6043.30铁粉去除N时,主要反应的离子方程式是。处理前后溶液中氮元素的总量不相等,可能的原因是。(2)其他条件相同时,铁粉投入量(均足量)对废液中N的去除效果如
46、下:020min之间铁粉的投入量不同,N去除率不同的原因是。已知:.在铁粉去除N的过程中,铁粉表面会逐渐被FeOOH和Fe3O4覆盖。FeOOH阻碍Fe和N的反应,Fe3O4不阻碍Fe和N的反应。.2FeOOH+Fe2+Fe3O4+2H+。在铁粉去除N的过程中,下列措施能提高N去除率的是。(填字母)a.通入氧气b.加入盐酸c.加入氯化亚铁溶液d.加入氢氧化钠溶液(3)相同条件下、同一时间段内,废液中共存离子对N去除率的影响如下图:Cu2+和Cr2对N去除率产生的不同影响及原因是。(4)向零价铁去除N之后的溶液中投加(填试剂名称),既可去除重金属离子又有利于氨的吹脱。答案答案(1)4Fe+10H
47、+N4Fe2+N+3H2O有N2或氮的氧化物从溶液中逸出(2)铁粉表面积越大,反应速率越快bc(3)Cu2+被Fe置换生成Cu,与Fe形成原电池,加快反应速率;Cr2氧化Fe2+生成Fe3+,进而形成FeOOH,阻碍反应进行(4)氧化钙解析解析(1)从题给数据看,该过程中N主要被还原为N,离子方程式为4Fe+10H+N4Fe2+N+3H2O;在反应中可能有部分N被还原为N2或NOx从溶液中逸出,导致氮元素的总量减小。(2)从图像看,铁粉投入量越多,020min之间反应速率越快,可能是因为铁粉多,表面积大;要提高N去除率需减少FeOOH的量。加入盐酸,盐酸与Fe反应生成Fe2+,Fe2+可将Fe
48、OOH转化为Fe3O4;氯化亚铁溶液可和FeOOH反应。(3)因Cu2+被Fe置换生成Cu,与Fe形成原电池,加快了反应速率,所以,同一时间段内N去除率增大;Cr2具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,进而生成较多的FeOOH,阻碍Fe和N的反应,故同一时间段内N去除率减小。考点二氨和铵盐考点二氨和铵盐1.(2018北京朝阳一模,10)液态N2O4是火箭推进系统的有效氧化剂。实验室制备少量N2O4的流程如下:NH4Cl固体NH3NO下列分析不正确的是()A.反应、中氮元素的化合价均发生了变化B.反应利用了NH3的还原性C.反应的颜色变化是由化学平衡移动引起的D.反应可由下图所示装置实现答案
49、答案D反应中氮元素的化合价从-3价变为+2价,反应中氮元素的化合价从+2价变为+4价,氮元素的化合价均发生了变化;B项,反应中氮元素的化合价升高,NH3表现还原性;C项,反应为2NO2(g)N2O4(l)H0,降低温度化学平衡正向移动;D项,反应是固体和固体加热制备气体,且氨气极易溶于水,不能用排水法收集,故用图示装置不能实现反应。2.(2017北京门头沟一模,8)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法的是()A.X是N2O5B.可用排空气法收集NO气体C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸D.由NH3N2,从原理上看,NH3可与NO2反应实现答案答案BA项,X为+5价的氮的氧
50、化物,故X是N2O5;B项,NO能与空气中的氧气反应生成二氧化氮,故不能用排空气法收集NO;C项,氨气催化氧化生成NO,NO被氧气氧化为NO2,用水吸收NO2可制得硝酸;D项,根据氧化还原反应的相关知识可知,NH3可与NO2反应生成N2。3.(2017北京海淀期中,12)合成氨及其相关工业中,部分物质间的转化关系如下:下列说法不正确的是()A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素B.反应、和的氧化剂相同C.的产物可在上述流程中被再次利用D.中发生反应:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3+NH4Cl答案答案B从题给的流程图看,甲为N2,乙为NO,丙为NO2,丁为NaHCO3。A项,甲、乙、
51、丙三种物质中都含有氮元素;B项,反应和反应的氧化剂均为氧气,反应的氧化剂为NO2;C项,反应为碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,二氧化碳可被再次利用;D项,反应为侯氏制碱法原理,化学方程式为NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3+NH4Cl。4.(2018北京海淀零模,26)图1所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分,人类活动加剧了氮循环中的物质转化。图1(1)结合上图判断下列说法正确的是(填字母序号)。A.固氮过程中,N2只作氧化剂B.在硝化细菌作用下发生的硝化过程需要有氧化剂参与C.反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响D.同化、氨化过程中,氮元素均从无机物转移
52、至有机物(2)硝化过程中,NH3转化成HNO2的化学方程式为。(3)反硝化过程中,CH3OH可作为反应的还原剂,请将该反应的离子方程式补充完整:(4)利用下表数据进行估算,写出工业合成氨反应的热化学方程式:。共价键HHNH断开1mol共价键所需能量(kJ)946436391(5)电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高,有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置分别如图2和图3所示。图2中,a电极上通入的X为。图3中,d电极上的电极反应式为。若图2和图3装置的通电时间相同、电流强度相等,电解效率分别为80%和60%,则两种装置中产生氨气的物质的量之比为。答案答案(1)BC(2)2N
53、H3+3O22HNO2+2H2O(3)5CH3OH+6N3N2+4HC+C+8H2O(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92kJmol-1(5)H2N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-43解析解析(1)A项,根据图示知,固氮过程中N2可以转化为NH3、N,也可以转化为N、N,氮气既可以作氧化剂,也可以作还原剂;B项,在硝化细菌作用下,NH3、N发生氧化反应生成N、N,故硝化过程需要有氧化剂参与;C项,反硝化过程中N和N可以转化为氮气,有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响;D项,氨化过程中,氮元素从有机物转移至无机物中。(2)硝化过程中,NH3转化成HNO2的化学方程式为2NH
54、3+3O22HNO2+2H2O。(3)反硝化过程中,CH3OH可作为反应的还原剂,反应的离子方程式为5CH3OH+6N3N2+4HC+C+8H2O。(4)由表中键能数据可知,工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H=946kJmol-1+3436kJmol-1-6391kJmol-1=-92kJmol-1。(5)分析图2装置可知,a为阳极,电极反应式为H2-2e-2H+;图3中,d电极为阴极,氮气得到电子与水作用生成氨气和O2-,电极反应式为N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-;若图2和图3装置的通电时间相同、电流强度相等,则两装置中转移电子数相等,又因两装置电解效率分别为
55、80%和60%,则两装置中生成的氨气的物质的量之比等于电解效率之比,即为43。5.(2018北京怀柔零模,27)随着社会经济的发展,人们生活水平的提高和对环境要求的加强,来源广泛的高氨氮废水(主要含有N)处理越来越受到重视。对于高氨氮废水的处理有多种方法。(1)吹脱法:废水管道混合器氨氮吹脱塔氨气吸收器使用吹脱法时需要在废水中加入碱,写出发生反应的离子方程式:。(2)MAP沉淀法:使用化学沉淀剂处理高氨氮废水时,向高氨氮废水中投入含有Mg2+的物质和H3PO4,调节溶液pH,与N反应生成MgNH4PO4(MAP)沉淀。为有效控制溶液pH,并考虑污水处理效果,则最好选用下列物质中的。A.MgOB
56、.MgSO4C.MgCl2控制溶液pH的合理范围为。从溶解平衡角度解释pH过高或过低不易形成沉淀MAP的原因(已知P在酸性较强条件下以HP形式存在):。(3)生物脱氮传统工艺:在有氧气的条件下,借助于好氧微生物(主要是好氧菌)的作用生成N,写出反应的离子方程式:。在无氧的酸性条件下,利用厌氧微生物(反硝化菌)的作用使N与甲醇作用生成N2,达到净化水的目的。写出离子方程式:。答案答案(1)N+OH-NH3H2O(2)A99.5体系中存在平衡MgNH4PO4(s)Mg2+N+P,当pH过低时P以HP形式存在,c(P)降低,平衡正向移动,不利于生成沉淀;当pH过高时,Mg2+2OH-Mg(OH)2,
57、c(Mg2+)降低,平衡正向移动,不利于生成沉淀(3)N+2O2N+2H+H2O6H+6N+5CH3OH3N2+5CO2+13H2O解析解析(1)高氨氮废水(主要含有N)加碱后发生反应的离子方程式为N+OH-NH3H2O。(2)MgO可以调节溶液的pH,又不会引入新杂质,而MgSO4和MgCl2会引入杂质离子S、Cl-。由图像分析,当pH为99.5时,氨氮去除率较高,磷残留浓度较低,所以控制溶液pH的合理范围为99.5。(3)在好氧微生物(主要是好氧菌)的作用下,O2将N氧化为N,反应的离子方程式为N+2O2N+2H+H2O。N与甲醇作用生成N2,酸性条件下CH3OH被氧化为CO2,反应的离子
58、方程式为6H+6N+5CH3OH3N2+5CO2+13H2O。6.(2016北京海淀二模,27)氨对人类的生产、生活具有重要影响。(1)氨的制备与利用。工业合成氨的化学方程式是。氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是。(2)氨的定量检测。水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如下:利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用:。若利用氨气传感器将1L水样中的氨氮完全转化为N2时,转移电子的物质的量为610-4mol,则水样中氨氮(以氨气计)含量为mgL-1。(3)氨的转化与去除。微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图
59、为MFC碳氮联合同时去除氨氮转化系统原理示意图。已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为52,写出A极的电极反应式:。用化学用语简述N去除的原理:。答案答案(1)N2+3H22NH34NH3+5O24NO+6H2O(2)c(OH-)增大,使N+OH-NH3H2ONH3+H2O平衡正向移动,利于生成氨气,被空气吹出3.4(3)CH3COO-8e-+2H2O2CO2+7H+N在好氧微生物反应器中转化为N:N+2O2N+2H+H2O;N在MFC电池的正极转化为N2:2N+12H+10e-N2+6H2O解析解析(1)工业合成氨的化学方程式为:N2+3H22NH3;氨催化氧化生成一氧化氮的化学方程
60、式为:4NH3+5O24NO+6H2O。(2)氨水中存在平衡:N+OH-NH3H2ONH3+H2O,当加入NaOH溶液后,溶液中c(OH-)增大,平衡正向移动,利于生成氨气;由关系式2NH3N26e-可知,转移电子的物质的量为610-4mol,氨气的物质的量为210-4mol,所以水样中氨氮含量为210-4171000mgL-1=3.4mgL-1。(3)由图分析可知,A为负极,该电极上CH3COO-失电子转化为CO2,电极反应式为CH3COO-8e-+2H2O2CO2+7H+。1.(2018北京朝阳一模,27)(14分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx(主要成分为NO、NO2的混合物),对烟
61、气进行脱硫、脱硝有多种方法。(1)碱液吸收法:采用石灰乳脱除SO2。脱除后的主要产物是。(2)液相氧化法:采用NaClO溶液进行脱除。NaClO水解的离子方程式是。NaClO溶液吸收NO的主要过程如下:.NO(aq)+HClO(aq)NO2(aq)+HCl(aq)H1.3NO2(aq)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(aq)H2NO(aq)转化为HNO3(aq)的热化学方程式是。研究pH对NO脱除率的影响。调节NaClO溶液的初始pH,NO的脱除率如下:B B组组2016201820162018年高考模拟年高考模拟综合题组综合题组时间时间:30:30分钟分值分钟分值:55:55分分非选择
62、题(共55分)初始pH3.54.55.56.57.5NO脱除率91%88%83%65%51%pH影响NO脱除率的原因是。(3)研究发现,在液相氧化法中,一定量的SO2能提高NOx的脱除率。当pH=5.5时,SO2对有效氯含量、NOx脱除率的影响如下图所示。图1图2据图1,通入SO2后有效氯含量降低。SO2和HClO反应的离子方程式是。针对图2中NOx脱除率提高的原因,研究者提出了几种可能发生的反应:A.SO2+2NO+H2ON2O+H2SO4B.2SO2+2NO+2H2ON2+2H2SO4C.4SO2+2NO2+4H2ON2+4H2SO4用同位素示踪法确认发生的反应:把15NO2和NO按一定比
63、例混合,通入SO2的水溶液中,检测气体产物。a.气体产物中主要含有15N2、N2O,则发生的主要反应是(填序号)。b.同时检测到气体产物中还有15NN,产生15NN的化学方程式是。答案答案(1)CaSO3(或CaSO4)(2)ClO-+H2OHClO+OH-2NO(aq)+3HClO(aq)+H2O(l)2HNO3(aq)+3HCl(aq)H=3H1+H2降低pH,促进ClO-+H2OHClO+OH-正向移动(或ClO-+H+HClO),c(HClO)升高(3)SO2+HClO+H2OS+3H+Cl-a.ACb.3SO2+15NO2+NO+3H2O3H2SO4+15NN解析解析(1)采用石灰乳
64、脱除SO2时发生的反应为Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O或2Ca(OH)2+2SO2+O22CaSO4+2H2O,所以脱除后的主要产物为CaSO3或CaSO4。(2)NaClO为强碱弱酸盐,其水解的离子方程式是ClO-+H2OHClO+OH-;依据题意可知,NO(aq)转化为HNO3(aq)发生的反应为2NO(aq)+3HClO(aq)+H2O(l)2HNO3(aq)+3HCl(aq),根据盖斯定律知,该反应的H=3H1+H2;因NaClO溶液中存在ClO-+H2OHClO+OH-,pH降低,c(H+)增大,使该平衡正向移动,c(HClO)增大,使2NO+3HClO+H2O2HNO3+
65、3HCl平衡正向移动,NO的脱除率增大。(3)根据氧化还原反应原理,SO2可以被HClO氧化为H2SO4,即SO2+HClO+H2OS+3H+Cl-;a.根据气体产物中主要含有N2O和15N2知,发生的主要反应是A和C;b.根据题意可判断,NO和15NO2可同时被SO2还原为15NN,反应的化学方程式为3SO2+NO+15NO2+3H2O3H2SO4+15NN。易错警示易错警示NO在通常情况下是气体,而且难溶于水,但该题的液相氧化法中NO却以溶液的形式出现,这点在审题时要引起注意。知识拓展知识拓展同位素示踪法常用于分析化学反应的实质。2.(2018北京石景山期末,19)(12分)某实验小组欲探
66、究浓硝酸的性质。.木炭与浓硝酸反应(1)甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明木炭与浓硝酸发生了反应。写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式:。(2)乙同学认为红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据,其理由是。(3)乙同学设计了图2装置进行实验,木炭能燃烧,并产生红棕色气体。针对该实验现象,乙同学做出如下假设:假设a:;假设b:红热木炭使HNO3分解产生NO2,NO2可能具有助燃性,木炭燃烧;假设c:红热木炭使HNO3分解产生O2,木炭与O2反应燃烧;假设d:红热木炭使HNO3分解产生NO2和O2,共同影响木炭的燃烧;(4)设计实验证明假设b成立,请将实验方案补充完整。实验方法:。实验
67、现象:木炭在该气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色。根据实验现象写出木炭与此气体反应的化学方程式:。.设计硝酸在不同条件下分解的实验,方案见下表:装置操作及现象先点燃处酒精灯,溶液沸腾后没有观察到红棕色气体产生。然后撤走处酒精灯,点燃处酒精灯并加热试管中部,很快看到有大量红棕色气体产生光照8小时,溶液不变黄光照几分钟后看到液面上方出现红棕色,溶液变黄(5)分析上述现象,得出使硝酸成功分解的关键是。答案答案(1)C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O(2)硝酸分解也能产生红棕色NO2气体(3)红热木炭直接和硝酸蒸气反应
68、(4)将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中,一段时间后,向集气瓶中加入适量澄清石灰水2NO2+2CN2+2CO2(5)光照或加热硝酸蒸气(或硝酸分子)解析解析(1)木炭与浓硝酸反应产生红棕色气体二氧化氮,同时碳被氧化生成二氧化碳,反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O;(2)硝酸分解也能产生红棕色NO2气体,故红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据;(4)根据实验现象判断,应将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中,并用澄清石灰水检验生成的气体;分析实验现象可知NO2与木炭反应生成了CO2和N2,故反应的化学方程式为2NO2+2CN2+2CO2;(5)分析实验操
69、作及现象可得光照或加热硝酸蒸气(或硝酸分子)才能使硝酸分解。易错警示易错警示(5)分析使硝酸成功分解的关键时,要注意操作的不同之处及现象的差异。3.(2017北京西城二模,27)(14分)氨氮废水中的氮元素多以N和NH3H2O的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如下:含N的废水低浓度氨氮废水含余氯废水达标废水(1)中加入NaOH溶液,调pH=11并鼓入大量空气。用离子方程式表示加NaOH溶液的作用是;鼓入大量空气的目的是。(2)中加入适量NaClO溶液,控制pH在67,将氨氮转化为无毒物质。为了完全从废水中去除氨氮,加入的NaClO与水体中N的物质的量之比最小是。过程发生3个反应:.ClO-+
70、H+HClO.N+HClONH2Cl+H+H2O(NH2Cl中Cl元素为+1价).已知:水体中以+1价形式存在的氯元素有消毒杀菌的作用,被称为“余氯”。下图为NaClO加入量与“余氯”含量的关系示意图。其中氨氮含量最低的点是c点。b点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是(用化学式表示);反应的化学方程式是。(3)中用Na2SO3溶液处理含余氯废水,要求达标废水中剩余Na2SO3的含量小于5mgL-1。若含余氯废水中NaClO的含量是74.5mgL-1,则处理10m3含余氯废水,至多添加10%Na2SO3溶液kg(溶液体积变化忽略不计)。答案答案(1)N+OH-NH3H2O将NH3吹出(2)32N
71、H2Cl2NH2Cl+HClON2+3HCl+H2O(3)13.1解析解析(1)含N的废水中加入NaOH溶液,调pH=11,废水中的N和NaOH发生反应,离子方程式为N+OH-NH3H2O;鼓入大量空气可以将NH3吹出;(2)利用得失电子守恒知,加入的NaClO与水体中N的物质的量之比最小是32;观察图像判断出,ab段发生的是反应,故b点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是NH2Cl;bc段“余氯”含量减少,说明+1价的氯元素减少,则反应的化学方程式是2NH2Cl+HClON2+3HCl+H2O;(3)Na2SO3溶液与NaClO溶液反应的化学方程式为Na2SO3+NaClONa2SO4+NaC
72、l,则处理10m3含余氯废水需要n(Na2SO3)=n(NaClO)=74.5mgL-1(10103)L10-3gmg-174.5gmol-1=10mol,则m(Na2SO3)=10mol126gmol-110-3kgg-1=1.26kg;达标废水中最多残留Na2SO3的质量为5mgL-1(10103)L10-6kgmg-1=0.05kg,故至多添加10%Na2SO3溶液的质量为=13.1kg。思路分析思路分析有关氧化还原反应的计算常用得失电子守恒法,即根据反应前后元素的化合价变化情况,列出方程计算。解题关键解题关键结合题目信息,看懂图像,分析出每段曲线变化的原因是解答本题的关键。4.(201
73、6北京西城二模,26)(15分)氮氧化物(NOx)种类很多,造成大气污染的主要是NO和NO2,研究它们的综合利用有重要意义。(1)NO可通过氧化-还原法转化为N2,转化关系如下:NONO2N2反应的化学方程式是;反应的还原剂是。(2)NO还可与C在一定条件下反应得到无污染的气体。NO与C在一定条件下反应的化学方程式是。(3)NO也可直接用活性铁粉转化为N2。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)H14Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H2则6NO(g)+4Fe(s)2Fe2O3(s)+3N2(g)H=(用“H1”“H2”表示)。(4)NO2可通过电解制备绿色硝化试剂N2O5。下图是其
74、原理示意图。阳极电解液中的N2O4由NO2降温转化得到,降温的原因是。阳极区生成N2O5的电极反应式是。阴极区得到一种可循环利用的物质,其化学式是。答案答案(1)2NO+O22NO2CO(NH2)2(2)2NO+CN2+CO2(3)H2-3H1(4)2NO2(g)N2O4(g)H0,在其他条件不变时,降温平衡右移,有利于NO2转化为N2O4N2O4-2e-+2HNO32N2O5+2H+(写成N2O4-2e-+2N2N2O5给1分)N2O4(也可写成NO2)解析解析(1)NO遇到氧气可以被氧化为NO2,反应方程式为2NO+O22NO2;NO2可以把CO(NH2)2氧化为氮气,还原剂为CO(NH2)2。(2)NO与C在一定条件下反应得到的无污染的气体为N2和CO2,反应的化学方程式是2NO+CN2+CO2。(3)根据盖斯定律可得H=H2-3H1。(4)2NO2(g)N2O4(g)H0,在其他条件不变时,降温平衡右移,有利于NO2转化为N2O4;阳极上N2O4失去电子转化为N2O5,电极反应式为N2O4-2e-+2HNO32N2O5+2H+;阴极区硝酸得到电子生成N2O4(或NO2)。审题技巧审题技巧读懂题给信息,结合所学知识进行分析,准确使用化学用语回答。思路分析思路分析(3)观察已知反应与目标反应的关系,利用盖斯定律解答;(4)根据电解装置图结合电解原理及平衡移动原理解答。
