
一、氮?dú)?br>1.氮?dú)獾难h(huán)
2.物理性質(zhì) 氮?dú)馐菬o色無味的氣體,密度比空氣略小,難溶于水。
3.分子結(jié)構(gòu)
電子式: 結(jié)構(gòu)式:N≡N
4.化學(xué)性質(zhì)
(1)與O2反應(yīng) N2+O22NO
(2)與H2反應(yīng) N2+3H22NH3
(3)與Mg反應(yīng) N2+3MgMg3N2
5.用途 作保護(hù)氣;醫(yī)療上用作冷凍麻醉劑;合成氨等。
(1)N2約占空氣總體積的78%、總質(zhì)量的75%。
(2)N2中氮元素處于中間價(jià)態(tài),既可表現(xiàn)還原性,又可表現(xiàn)氧化性。
(3)N2可作保護(hù)氣,是因?yàn)樵谕ǔG闆r下N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,不與O2、酸、堿等發(fā)生反應(yīng);性質(zhì)穩(wěn)定是由氮?dú)夥肿觾?nèi)氮氮三鍵的鍵能大決定的。
二、氮的氧化物
1.氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
2.NO和NO2的比較
3.氮氧化物對環(huán)境的污染和防治
(1)氮的氧化物都是有毒氣體,都是大氣污染物。
(2)空氣中的NO2等是造成光化學(xué)煙霧的主要因素。
(3)空氣中的NO、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠的廢氣等。
(4)污染的種類
(5)常見的NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法:NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。
2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O
②催化轉(zhuǎn)化:在催化劑、一定溫度下,NOx可與氨反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)和H2O或與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。
反應(yīng)方程式為
①4NH3+6NO5N2+6H2O;
②8NH3+6NO27N2+12H2O;
③2NO+2CON2+2CO2;
④2NO2+4CON2+4CO2。
三、氨和銨鹽
1.氨
(1)物理性質(zhì)
氨氣是無色有刺激性氣味的氣體,易液化可作制冷劑,常溫、常壓下,1體積的水可溶解700體積的氨氣,可由噴泉實(shí)驗(yàn)證明。
(2)噴泉實(shí)驗(yàn)
①噴泉實(shí)驗(yàn)的原理
因?yàn)闊績?nèi)氣體易溶于水或易與水反應(yīng),使瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小,形成壓強(qiáng)差,大氣壓將燒杯中的水壓入燒瓶而形成噴泉。
②常見的能形成噴泉實(shí)驗(yàn)的氣體和吸收劑如表:
(3)化學(xué)性質(zhì)
①還原性:與氧氣反應(yīng):4NH3+5O24NO+6H2O。
②與酸反應(yīng):蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近,其現(xiàn)象為有白煙生成,將濃鹽酸改為濃硝酸,也會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。化學(xué)方程式為HCl+NH3===NH4Cl、NH3+HNO3===NH4NO3。
應(yīng)用:用于NH3與揮發(fā)性酸的互相檢驗(yàn)。
③與水反應(yīng):NH3+H2ONH3·H2O,NH3·H2O發(fā)生電離:NH3·H2ONH4++OH-,氨的水溶液叫氨水,呈弱堿性。
(4)氨氣的制法
①用銨鹽和堿制取
②用濃氨水制取
③工業(yè)制法:N2+3H22NH3
(5)用途:化工原料,用于制硝酸、銨鹽、純堿、尿素,用作制冷劑。
(1)氨的電子式為,結(jié)構(gòu)式為,分子構(gòu)型為三角錐形。
(2)氨是中學(xué)階段所學(xué)的唯一的堿性氣體,能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),利用這一點(diǎn),可以在推斷題中作為解題的突破口。
(3)氨水中含有三種分子(H2O、NH3·H2O、NH3)和三種離子(OH?、NH4+、H+),其中含量最多的是NH3·H2O,但計(jì)算其物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí),氨水的溶質(zhì)以NH3代入。
(4)氨水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH?。生成的一水合氨(NH3·H2O)是一種弱堿,很不穩(wěn)定,受熱會(huì)分解:NH3·H2ONH3↑+H2O。當(dāng)氨水作反應(yīng)物時(shí),在離子方程式中用分子式表示。
2.銨鹽
(1)物理性質(zhì) 銨鹽都是白色或無色晶體,都易溶于水。
(2)化學(xué)性質(zhì)
(3)NH4+的檢驗(yàn)
四、硝酸
實(shí)驗(yàn)室中HNO3保存在棕色、細(xì)口、磨口玻璃塞的玻璃試劑瓶中,并放置在避光處。硝酸的保存與其性質(zhì)有著密切關(guān)系。
1.物理性質(zhì) 硝酸是無色易揮發(fā)的液體,有刺激性氣味。
2.化學(xué)性質(zhì)
(1)不穩(wěn)定性 化學(xué)方程式:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
(2)強(qiáng)氧化性 硝酸無論濃、稀都有強(qiáng)氧化性,而且濃度越大氧化性越強(qiáng)。
①與金屬反應(yīng)
稀硝酸與銅反應(yīng):3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
濃硝酸與銅反應(yīng):Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
②與非金屬反應(yīng)
濃硝酸與C的反應(yīng):C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O;
③與還原性化合物反應(yīng):
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等還原性物質(zhì)。
稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式:3Fe2++4H++===3Fe3++NO↑+2H2O。
(3)與有機(jī)物反應(yīng)
①硝化反應(yīng)(與反應(yīng)):帶有苯環(huán)的有機(jī)物與硝酸反應(yīng)生成帶有硝基的有機(jī)物。
②顏色反應(yīng):蛋白質(zhì)遇到濃硝酸時(shí)變黃色。
3.的檢驗(yàn)
試液濃縮后,加入濃硫酸和Cu片,出現(xiàn)藍(lán)色溶液和紅棕色氣體。若待測液較稀,相當(dāng)于Cu與稀硝酸反應(yīng),產(chǎn)生無色氣體NO,現(xiàn)象不明顯。因此可將稀溶液濃縮后再檢驗(yàn)。
考向一 氮的氧化物性質(zhì)與相關(guān)計(jì)算
有關(guān)氮的氧化物溶于水的計(jì)算,從反應(yīng)實(shí)質(zhì)看都是氧化還原反應(yīng)??梢詮牡檬щ娮訑?shù)相等或原子守恒的角度分析,簡化計(jì)算過程。如NOx與O2、H2O轉(zhuǎn)化為硝酸的計(jì)算,則反應(yīng)中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。
NO2和NO有如下反應(yīng):
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
2NO+O2===2NO2 ②
4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ③
4NO+3O2+2H2O===4HNO3 ④
(1)NO和NO2的混合氣體
NO、NO2的混合氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①,可利用氣體體積變化差值進(jìn)行計(jì)算:V剩=V(NO)原+V(NO2)。
(2)NO2和O2的混合氣體
NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③,其計(jì)算如下表:
(3)NO和O2的混合氣體
NO、O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④,其計(jì)算如下表:
典例1 在一定條件下,將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中,充分反應(yīng)后剩余2 mL氣體(同溫同壓下),則原混合氣體中氧氣的體積為
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A.①②B.②③C.③④D.①④
【答案】D
【解析】混合氣體通入水中,涉及的反應(yīng)有①4NO2+O2+2H2O===4HNO3,②3NO2+H2O===2HNO3+NO。若12 mL全部為NO2,發(fā)生反應(yīng)②,剩余氣體4 mL大于實(shí)際剩余氣體2 mL,故剩余氣體為NO或O2。若剩余的氣體是O2,則V(NO2)=eq \f(4,5)×(12-2)mL=8 mL,V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的氣體是NO(2 mL)?6 mL NO2,則V(O2)=eq \f(1,5)×(12-6)mL=1.2 mL。
1.如圖所示,相同條件下,兩個(gè)容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體,分別倒置于水槽中,然后通過導(dǎo)管緩慢通入氧氣,邊通邊慢慢搖動(dòng)試管,直到兩個(gè)試管內(nèi)充滿液體。假設(shè)試管內(nèi)的溶質(zhì)不向水槽中擴(kuò)散,則(1)和(2)兩個(gè)試管內(nèi)溶液物質(zhì)的量濃度之比為
A.1∶1 B.4∶3 C.5∶7 D.7∶5
【答案】A
【解析】選A。設(shè)試管的體積為1 L,水充滿整個(gè)試管,溶液的體積是1 L,無論是NO2還是NO都轉(zhuǎn)變成了HNO3,根據(jù)氮元素守恒,生成的HNO3的物質(zhì)的量相等,即硝酸的物質(zhì)的量濃度相等。
考向二 氨與銨鹽的性質(zhì)及應(yīng)用
典例2 下列有關(guān)氨或銨鹽的說法不正確的是
A.NH3屬于弱電解質(zhì)
B.可用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)氨氣
C.用鹽酸滴定氨水,當(dāng)溶液呈中性時(shí),c()=c(Cl﹣)
D.常溫時(shí),0.1ml?L﹣1NH4Cl溶液加水稀釋, QUOTE 的值不變
【答案】A
【解析】本題考查有關(guān)氨或銨鹽的知識(shí)、弱電解質(zhì)的電離平衡、離子濃度的比較。NH3屬于非電解質(zhì),故A錯(cuò);氨氣溶于水呈堿性,所以氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),故B正確;用鹽酸滴定氨水,當(dāng)溶液呈中性時(shí),溶質(zhì)為一水合氨和氯化銨,根據(jù)電荷守恒可得:c()+c(H+)=c(Cl﹣)+ c(OH-),由于溶液呈中性,則c(H+)= c(OH-),所以c()=c(Cl﹣),故C正確;= QUOTE = QUOTE ,常溫時(shí),0.1ml?L﹣1NH4Cl溶液加水稀釋,由于溫度不變,所以 QUOTE 的值不變,即 QUOTE 的值也不變,故D正確。答案選A。
2.中國科學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)研究表明,在常溫常壓和可見光下,基于(一種固體催化劑)合成的原理示意圖如圖。下列說法錯(cuò)誤的是
A.氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:1
B.該過程中涉及極性鍵和非極性鍵的斷裂與生成
C.基于合成的過程屬于氮的固定
D.工業(yè)中,氨經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到硝酸
【答案】A
【解析】
A. 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2+6H2O=4NH3+3O2,氮?dú)馐茄趸瘎?、水是還原劑,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶3,A項(xiàng)錯(cuò)誤;
B. 該過程中,既有極性鍵(N-H、O-H)的斷裂與生成,也有非極性鍵(NN、O=O)的斷裂與生成,B項(xiàng)正確;
C. 基于合成的過程是將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨氣的過程,屬于氮的固定,C項(xiàng)正確;
D. 工業(yè)中,氨可以通過與氧氣催化氧化得到NO,NO被氧化為NO2,NO2再與水反應(yīng)生成硝酸,D項(xiàng)正確;
答案選A。
考向三 噴泉實(shí)驗(yàn)
典例3 利用如圖所示的裝置,可以驗(yàn)證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。
(1)若要在燒瓶Ⅱ中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,燒瓶Ⅰ中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,其操作方法是______________。
(2)若先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管,在燒瓶中可觀察到的現(xiàn)象是_____________________。
(3)通過擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關(guān),在燒瓶Ⅰ中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,燒瓶Ⅱ中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,其操作方法是__________________________________。若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象,其操作方法是________________________________。
【解析】(1)打開a、b活塞,再將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶Ⅱ中,由于NH3極易溶于水,使燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小,燒杯中的水迅速進(jìn)入燒瓶Ⅱ中,形成噴泉。(2)先打開a、c活塞,再將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶Ⅱ中,燒瓶Ⅱ中的氣壓迅速減小,燒瓶Ⅰ中的HCl氣體會(huì)流向燒瓶Ⅱ中,且與NH3化合生成NH4Cl而產(chǎn)生白煙。(3)在(2)基礎(chǔ)上,若關(guān)閉a活塞,打開b活塞,燒杯中的水會(huì)迅速進(jìn)入燒瓶Ⅰ中,形成噴泉;若打開b活塞,不關(guān)閉a活塞,燒瓶中的水便會(huì)同時(shí)進(jìn)入燒瓶Ⅰ和Ⅱ中,形成雙噴泉。
【答案】(1)先打開a、b活塞,再擠壓膠頭滴管(或先擠壓膠頭滴管,再打開a、b活塞)
(2)燒瓶Ⅱ中導(dǎo)管口處產(chǎn)生白煙
(3)先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞,擠壓膠頭滴管,再打開c活塞),片刻后,關(guān)閉a活塞,然后打開b活塞 先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞,擠壓膠頭滴管,再打開c活塞),片刻后,打開b活塞
3.如圖是課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的4個(gè)噴泉實(shí)驗(yàn)方案,下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是
A.?dāng)D壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶,片刻后打開止水夾
B.?dāng)D壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶,片刻后打開止水夾
C.用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾
D.向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾
【答案】B
【解析】①中的Cl2易溶于CCl4,使圓底燒瓶中壓強(qiáng)減小,使燒杯中的NaOH溶液進(jìn)入燒瓶形成噴泉;②中的NO與NaOH溶液不反應(yīng),圓底燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)不改變,不會(huì)形成噴泉;③中因鼓入空氣使錐形瓶內(nèi)氣壓增大,使水進(jìn)入燒瓶而形成噴泉;④中濃H2SO4溶于水放熱,促使錐形瓶內(nèi)氨水分解產(chǎn)生NH3,NH3進(jìn)入燒瓶與HCl反應(yīng)而形成噴泉。
噴 泉 實(shí) 驗(yàn)
(1)噴泉實(shí)驗(yàn)的原理
當(dāng)擠壓膠頭滴管膠頭,使少量水進(jìn)入燒瓶后,氣體在液體中溶解度很大,在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠大的壓強(qiáng)差(負(fù)壓),則打開止水夾后,大氣壓將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中,在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。
(2)形成噴泉的氣體與液體組合
①極易溶于水的氣體(NH3、HCl等)與水可形成噴泉;
②酸性氣體與NaOH溶液組合能形成噴泉。
氣體 HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2 NO2+O2 CH2=CH2
吸收劑 水或氫氧化鈉溶液 水或鹽酸 氫氧化鈉溶液 水 溴水
(3)噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵
①盛氣體的燒瓶必須干燥;
②氣體要充滿燒瓶;
③裝置不能漏氣(實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性);
④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體能快速反應(yīng)。
(4)噴泉實(shí)驗(yàn)的幾種常見裝置
說明:裝置②中最好采用頂部有孔的燒瓶。裝置③引發(fā)噴泉的方法是打開止水夾,用熱毛巾或雙手捂熱燒瓶,松開后片刻即形成噴泉現(xiàn)象。
考向四 氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法
典例4 下面是實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置和選用的試劑,其中錯(cuò)誤的是
A.①② B.②③C.③④D.①③
【答案】D
【解析】①中NH4Cl受熱可產(chǎn)生NH3和HCl,但兩者遇冷會(huì)重新凝結(jié)產(chǎn)生NH4Cl,且可能出現(xiàn)堵塞導(dǎo)管的情況,③中試管口未向下傾斜會(huì)導(dǎo)致水倒流入試管底部而使試管炸裂,故①③符合題意。
4.表中a、b、c表示相應(yīng)儀器中加入的試劑,可用如圖所示裝置制取、凈化、收集的氣體是( )
【答案】B
【解析】
A. 因NH3的密度比空氣的小,不能用圖示裝置收集,收集方法不合理,故A錯(cuò)誤;
B. Na2SO3與70%的濃硫酸反應(yīng)生成SO2,SO2中混有的H2O用98%的濃H2SO4除去,收集裝置合理,故B正確;
C. NO與空氣中的氧氣反應(yīng),則不能用圖示裝置收集NO,應(yīng)利用排水法收集,故C錯(cuò)誤;
D. NO2被NaOH溶液吸收,收集不到NO2,故D錯(cuò)誤;
故選B。
NH3制取實(shí)驗(yàn)中3個(gè)方面的創(chuàng)新
(1)NH3制取原理的創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)室制取少量NH3,可不用銨鹽和堿混合共熱,而采用常溫下將濃氨水滴加到固態(tài)堿性物質(zhì)(如CaO、NaOH、堿石灰等)上,來制取NH3。
(2)NH3制取裝置的創(chuàng)新
(3)NH3吸收裝置的創(chuàng)新
考向五 硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算
典例5 將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題:
(1)NO的體積為________L,NO2的體積為________L。
(2)參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量是______________。
(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入V mL a ml·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為____________ml·L-1。
(4)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3,至少需要30%的雙氧水____________g。
【答案】(1)5.824 5.376 (2)1.52 ml
(3)eq \f(aV×10-3+0.5,0.14) (4)57.8
【解析】(1)n(Cu)=eq \f(32.64 g,64 g·ml-1)=0.51 ml,設(shè)混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x,NO2的物質(zhì)的量為y。根據(jù)氣體的總體積為11.2 L,有:x+y=0.5 ml。根據(jù)得失電子守恒,有:3x+y=(0.51×2)ml。解方程組得:x=0.26 ml,y=0.24 ml。則:V(NO)=0.26 ml×22.4 L·ml-1=5.824 L, V(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。(2)參加反應(yīng)的HNO3分兩部分:一部分沒有被還原,顯酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分被還原成NO2和NO,所以參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為0.51 ml×2+0.5 ml=1.52 ml。(3)HNO3在反應(yīng)中一部分變成氣體,一部分以NOeq \\al(-,3)的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質(zhì)的量為0.5 ml。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2+全部轉(zhuǎn)化為沉淀,則溶液中只有NaNO3,其物質(zhì)的量為10-3aV ml,也就是以NOeq \\al(-,3)形式留在溶液中的HNO3的物質(zhì)的量為10-3aV ml。所以,c(HNO3)=eq \f(aV×10-3+0.5,0.14) ml·L-1。(4)由得失電子守恒得:2×n(Cu)=2×n(H2O2),eq \f(32.64 g,64 g·ml-1)×2=n(H2O2)×2,n(H2O2)=0.51 ml,則m(H2O2)=17.34 g。需30%的雙氧水:17.34 g÷30%=57.8 g。
5.5.6 g Fe全部溶于一定濃度、200 mL的HNO3溶液中,得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24 L,測得反應(yīng)后溶液中的濃度為1.25 ml·L?1。若反應(yīng)前后溶液體積變化忽略不計(jì),則下列有關(guān)判斷錯(cuò)誤的是
A.反應(yīng)后溶液中鐵元素以Fe3+、Fe2+形式存在
B.反應(yīng)后的溶液最多還能溶解2.8 g Fe
C.2.24 L氣體可能是NO、NO2的混合氣體
D.原HNO3溶液的濃度為1.75 ml·L?1
【答案】B
【解析】n(Fe)==0.1 ml,n()=0.2 L×1.25 ml·L?1=0.25 ml,所以n(Fex+)∶n()=1∶2.5,則溶液中的Fe以Fe3+和Fe2+的形式存在,A正確;設(shè)溶液中含F(xiàn)e(NO3)3 x ml,則有3x+(0.1?x)×2=0.25,解得x=0.05,結(jié)合2Fe3++Fe3Fe2+,則還能溶解Fe:56 g·ml?1×0.05 ml×=1.4 g,B錯(cuò)誤;Fe與HNO3反應(yīng)時(shí)失去電子:0.05 ml×3+(0.1?0.05)ml×2=0.25 ml,結(jié)合電子得失守恒和生成n(NOx)= QUOTE =0.1 ml,則2.24 L氣體為NO和NO2組成的混合氣體,C正確;n(HNO3)=0.25 ml+0.1 ml=0.35 ml,所以c(HNO3)= QUOTE =1.75 ml·L?1,D正確。
硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算方法
(1)硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算模型
(2)計(jì)算技巧
1.利用廢蝕刻液(含F(xiàn)eCl2、CuCl2及FeCl3)制備堿性蝕刻液[Cu(NH3)4Cl2溶液]和FeCl3?6H2O的主要步驟:用H2O2氧化廢蝕刻液,制備氨氣,制備堿性蝕刻液[CuCl2+4NH3=Cu(NH3)4Cl2]、固液分離,用鹽酸溶解沉淀并制備FeCl3?6H2O。下列實(shí)驗(yàn)原理和裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵? )
A.用裝置甲制備NH3B.用裝置乙制備Cu(NH3)4Cl2并沉鐵
C.用裝置丙分離Cu(NH3)4Cl2溶液和Fe(OH)3D.用裝置丁將FeCl3溶液蒸干制備FeCl3?6H2O
【答案】D
【解析】
A.實(shí)驗(yàn)室制備氨氣,可用氫氧化鈣、氯化銨在加熱條件下進(jìn)行,故A正確;
B.氨氣易溶于水,注意防止倒吸,氨氣與溶液反應(yīng)生成Cu(NH3)4Cl2和氫氧化鐵,故B正確;
C.分離固體和液體,可用過濾的方法,故C正確;
D.應(yīng)在蒸發(fā)皿中蒸發(fā),且避免氯化鐵水解,更不能直接蒸干,故D錯(cuò)誤;
故答案為D。
2.如圖是M元素高中常見物質(zhì)的價(jià)類二維圖。其中A到D、D到E的轉(zhuǎn)化都可以加同—種物質(zhì)實(shí)現(xiàn),且E的相對分子質(zhì)量比D的相對分子質(zhì)量大16,下列說法正確的是
A.汽油燃料中主要含有M元素,所以汽車尾氣中通常含有大量D而導(dǎo)致環(huán)境問題
B.檢驗(yàn)Ⅰ中陽離子的方法:向其樣品中加強(qiáng)堿,產(chǎn)生的氣體可使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變紅
C.物質(zhì)F的濃溶液可以用鐵制容器盛放
D.物質(zhì)B可用作火箭燃料,其電子式為
【答案】C
【解析】
A. 汽油燃燒時(shí),吸入的空氣中含有氮?dú)庠诜烹姷臈l件下生成NO,導(dǎo)致環(huán)境污染,A錯(cuò)誤;
B. Ⅰ為含硝酸根離子的正鹽,其陽離子不一定含有銨根離子,B錯(cuò)誤;
C. 物質(zhì)F為硝酸,硝酸的濃溶液與鐵發(fā)生鈍化,可以用鐵制容器盛放,C正確;
D. 物質(zhì)B為聯(lián)氨(H2N-NH2)可用作火箭燃料,其電子式為,D錯(cuò)誤;
答案為C。
3.NSR技術(shù)能降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣過量條件下NOx的排放,其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A.降低NOx排放可以減少酸雨的形成
B.儲(chǔ)存過程中NOx被氧化
C.還原過程中消耗1mlBa(NO3)2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)
D.通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)NOx的儲(chǔ)存和還原
【答案】C
【解析】
A.大氣中的NOx可形成硝酸型酸雨,降低NOx排放可以減少酸雨的形成,A正確;
B.儲(chǔ)存過程中NOx轉(zhuǎn)化為Ba(NO3)2,N元素價(jià)態(tài)升高被氧化,B正確;
C.還原過程中消耗1mlBa(NO3)2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為10NA,C錯(cuò)誤;
D.BaO轉(zhuǎn)化為Ba(NO3)2儲(chǔ)存NOx,Ba(NO3)2轉(zhuǎn)化為BaO、N2和H2O,還原NOx,D正確;
故選C。
4.下列關(guān)于氮及其化合物說法,不正確的是
A.“雷雨發(fā)莊稼”是由于放電條件有利于游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)
B.二氧化氮不僅能形成酸雨,還能在一定條件下促進(jìn)形成“光化學(xué)煙霧”
C.銨態(tài)氮肥應(yīng)保存在陰涼處,硝態(tài)氮肥(硝酸鹽)則能夠耐高溫
D.工業(yè)上制備硝酸過程中,氨催化氧化放出大量熱,能預(yù)熱新進(jìn)入設(shè)備的氨氣和空氣,節(jié)約能源
【答案】C
【解析】
A.“雷雨發(fā)莊稼”這是由于在放電的條件下,空氣中的氧氣和氮?dú)饣仙闪说难趸铮难趸镌俳?jīng)過各種復(fù)雜的化學(xué)變化,最后生成了易被農(nóng)作物吸收的硝酸鹽,是在放電條件下游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài),故A正確;
B.二氧化氮溶于水生成硝酸,能形成酸雨;汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠衔锖投趸陉柟猓ㄗ贤夤猓┳饔孟掳l(fā)生光化學(xué)反應(yīng),形成有害淺藍(lán)色煙霧,即“光化學(xué)煙霧”,故B正確;
C.銨態(tài)氮肥應(yīng)保存在陰涼處,硝態(tài)氮肥(硝酸鹽)在高溫下分解,甚至爆炸,故C錯(cuò)誤;
D.工業(yè)上制備硝酸過程中,4NH3+5O24NO+6H2O,由氨催化氧化放出大量熱,可以利用來預(yù)熱新進(jìn)入設(shè)備的氨氣和空氣,節(jié)約能源,故D正確;
故選C。
5.化學(xué)反應(yīng)中,有時(shí)“一種物質(zhì)過量,另一種物質(zhì)仍不能完全反應(yīng)”。下列反應(yīng)中不存在此類情況的是
A.鐵片與過量濃硝酸(常溫)B.銅粉與過量濃硝酸(常溫)
C.濃鹽酸與過量MnO2(共熱)D.濃硫酸與過量銅片(共熱)
【答案】B
【解析】
A、鐵片與過量濃硝酸(常溫)發(fā)生鈍化,A錯(cuò)誤;
B、銅粉與過量濃硝酸(常溫)反應(yīng)生成硝酸銅、NO2和水,即使?jié)庀跛嶙優(yōu)橄∠跛徙~也能完全溶解,B正確;
C、濃鹽酸與過量MnO2(共熱)時(shí)隨著反應(yīng)的進(jìn)行濃鹽酸變?yōu)橄←}酸,因此即使二氧化錳過量,濃鹽酸也不能完全反應(yīng),C錯(cuò)誤;
D、濃硫酸與過量銅片(共熱)時(shí)隨著反應(yīng)的進(jìn)行濃硫酸變?yōu)橄×蛩?,而稀硫酸與銅不反應(yīng),D錯(cuò)誤;
答案選B。
6.下圖為有關(guān)分子在催化劑作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化的示意圖,下列敘述正確的是( )。
A.N2→NH3,NH3→NO均屬于氮的固定
B.催化劑a作用下氮原子發(fā)生了氧化反應(yīng)
C.催化劑a、b表面均發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂
D.使用催化劑a、b均可以提高單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量
【答案】D
【解析】
A.把游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物,稱為氮的固定,N2→NH3屬于氮的固定,NH3→NO不屬于氮的固定,故A錯(cuò)誤;
B.催化劑a作用下,N2→NH3,氮原子化合價(jià)從0降低至-3價(jià),發(fā)生還原反應(yīng),故B錯(cuò)誤;
C.催化劑a作用下,N2→NH3,斷裂非極性共價(jià)鍵N≡N鍵,催化劑b作用下,NH3→NO,斷裂極性共價(jià)鍵N-H鍵,故C錯(cuò)誤;
D.催化劑可以提高化學(xué)反應(yīng)速率,可以提高單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量,故D正確;
故答案為D。
7.如圖所示是實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置,其中發(fā)生裝置相同,干燥和集氣裝置有兩套,分別用圖1和圖2表示。下列選項(xiàng)中正確的是
【答案】D
【解析】應(yīng)該用亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)制取二氧化硫,否則二氧化硫中會(huì)混有氯化氫,A項(xiàng)錯(cuò)誤;二氧化碳能和堿石灰反應(yīng),所以不能用堿石灰干燥,且二氧化碳的密度大于空氣的密度,應(yīng)采用向上排空氣法收集,B項(xiàng)錯(cuò)誤;一氧化氮能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化氮,所以不能用排空氣法收集,C項(xiàng)錯(cuò)誤;氨氣和堿石灰不反應(yīng),所以可用堿石灰干燥,氨氣的密度小于空氣的密度,所以可用向下排空氣法收集,D項(xiàng)正確。
8.NH3是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列說法正確的是
A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時(shí)都易分解
C.NH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)
D.圖中所涉及的鹽類物質(zhì)都屬于正鹽
【答案】C
【解析】NaHCO3不是化肥,故A錯(cuò)誤;NH4Cl、HNO3受熱時(shí)都易分解,Na2CO3性質(zhì)穩(wěn)定,受熱不分解,故B錯(cuò)誤;NH3和NO2中氮元素存在中間價(jià)態(tài),一定條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng),故C正確;NaHCO3為酸式鹽,故D錯(cuò)誤。
9.向50 mL稀硫酸與稀硝酸的混合溶液中逐漸加入鐵粉,假設(shè)加入鐵粉的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)之間的關(guān)系如圖所示,且每一段只對應(yīng)一個(gè)反應(yīng)。
下列說法正確的是
A.開始時(shí)產(chǎn)生的氣體為H2
B.AB段發(fā)生的反應(yīng)為置換反應(yīng)
C.所用混合溶液中c(HNO3)=0.5 ml·L-1
D.參加反應(yīng)的鐵粉的總質(zhì)量m2=5.6 g
【答案】D
【解析】向混合溶液中逐漸加入鐵粉,鐵首先和H+、NOeq \\al(-,3)反應(yīng)生成Fe3+和NO;當(dāng)溶液中NOeq \\al(-,3)完全被消耗之后,過量的鐵能和Fe3+反應(yīng)生成Fe2+;當(dāng)Fe3+完全反應(yīng)之后,過量的鐵和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4和H2。由以上分析可知,開始生成的氣體是NO,A錯(cuò)誤;AB段的反應(yīng)是鐵和Fe3+的反應(yīng),不是置換反應(yīng),B錯(cuò)誤;A點(diǎn)對應(yīng)的氣體是NO,物質(zhì)的量是0.05 ml,根據(jù)氮原子守恒可知,稀硝酸的物質(zhì)的量濃度是eq \f(0.05 ml,0.05 L)=1.0 ml·L-1,C錯(cuò)誤;生成氫氣的體積是0.56 L,物質(zhì)的量為0.025 ml,所以反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移電子0.05 ml×3+0.025 ml×2=0.2 ml,參加反應(yīng)的鐵最終在溶液中以Fe2+的形式存在,因此根據(jù)電子得失守恒可知,消耗鐵的物質(zhì)的量是0.1 ml,質(zhì)量是5.6 g,D正確。
10.將鐵粉和銅粉的均勻混合物分成四等份,分別加入同濃度的稀硝酸,充分反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質(zhì)量如下表(設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)。下列計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤的是
A.①中溶解了8.4 g FeB.原混合物的總質(zhì)量為105.6 g
C.硝酸的濃度為4 ml·L-1D.④中V=6 720
【答案】D
【解析】A項(xiàng),由上述分析可知,實(shí)驗(yàn)①發(fā)生反應(yīng)3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,生成NO的物質(zhì)的量為 QUOTE = 0.1 ml,根據(jù)化學(xué)方程式可知,參加反應(yīng)的Fe的物質(zhì)的量為0.1 ml×= 0.15 ml,故參加反應(yīng)的Fe的質(zhì)量=0.15 ml×56 g·ml-1=8.4 g,正確。B項(xiàng),原混合物的質(zhì)量為4×(18.0 g+8.4 g)= 105.6 g,正確。C項(xiàng),實(shí)驗(yàn)①中生成NO的物質(zhì)的量為 QUOTE =0.1 ml,根據(jù)化學(xué)方程式可知,參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為0.1 ml×4=0.4 ml,故硝酸的物質(zhì)的量濃度為c= QUOTE =4 ml·L-1,正確。D項(xiàng),由上述分析可知,在實(shí)驗(yàn)③的基礎(chǔ)上再加入100 mL硝酸,為硝酸與溶液中亞鐵離子反應(yīng)生成NO,V一定大于6 720,可直接作出判斷;具體的計(jì)算方法如下:實(shí)驗(yàn)②中Fe與HNO3恰好完全反應(yīng)生成硝酸亞鐵,生成NO的物質(zhì)的量= QUOTE =0.2 ml,由3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.3 ml,在實(shí)驗(yàn)③的基礎(chǔ)上加入100 mL硝酸后,根據(jù)電子得失守恒可知,生成NO的物質(zhì)的量為 QUOTE =0.1 ml,故生成NO的體積為0.1 ml×22.4 L·ml-1=2.24 L,則V=6.72 L+2.24 L=8.96 L=8 960 mL,錯(cuò)誤。
1.[2020年全國3卷]噴泉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。應(yīng)用下列各組氣體—溶液,能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是
【答案】B
【解析】
A.由于硫化氫氣體和鹽酸不發(fā)生反應(yīng)且硫化氫在水中的溶解度較小,燒瓶內(nèi)外壓強(qiáng)差變化不大,不會(huì)出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;
B.氯化氫可以和稀氨水中的一水合氨發(fā)生反應(yīng),使燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強(qiáng)差,能夠出現(xiàn)噴泉實(shí)驗(yàn),B正確;
C.一氧化氮不與硫酸發(fā)生反應(yīng)且不溶于水,燒瓶內(nèi)外不會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差,不能發(fā)生噴泉現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;
D.二氧化碳不會(huì)溶于飽和碳酸氫鈉溶液中,燒瓶內(nèi)外不會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差,不能發(fā)生噴泉實(shí)驗(yàn),D錯(cuò)誤;
故選B。
2.[2019江蘇]N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。
(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為 ▲ 。
(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收,主要反應(yīng)為
NO+NO2+2OH?2+H2O
2NO2+2OH?++H2O
①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有 ▲ (填字母)。
A.加快通入尾氣的速率
B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣
C.吸收尾氣過程中定期補(bǔ)加適量NaOH溶液
②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質(zhì)是 ▲ (填化學(xué)式);吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是 ▲ (填化學(xué)式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣,可提高尾氣中NO的去除率。其他條件相同,NO轉(zhuǎn)化為的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH(用稀鹽酸調(diào)節(jié))的變化如圖所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl?和,其離子方程式為 ▲ 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO轉(zhuǎn)化率越高。其原因是 ▲ 。
【答案】(1)2NH3+2O2N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O3Cl?+2+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的濃度越大,氧化NO的能力越強(qiáng)
【解析】(1)NH3與O2在加熱和催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N2O,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知反應(yīng)有水生成,配平化學(xué)方程式為:2NH3+2O2N2O+3H2O。
(2)①A、加快通入尾氣的速率,不能提高尾氣中NO和NO2的去除率,不符合題意;B、采用氣、液逆流的方式吸收尾氣,可使氣液充分接觸,能提高尾氣中NO和NO2的去除率,符合題意;
C、定期補(bǔ)充適量的NaOH溶液可增大反應(yīng)物濃度,能提高尾氣中NO和NO2的去除率,符合題意。
故選BC。
②由吸收反應(yīng):NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O,2NO2+2OH-=NO2-+ NO3-+H2O可知,反應(yīng)后得到NaNO2和NaNO3混合溶液,經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾得到NaNO2和NaNO3晶體,因此得到的NaNO2混有NaNO3;由吸收反應(yīng)可知,若NO和NO2的物質(zhì)的量之比大于1:1,NO不能被吸收,因此,吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是NO。
(3)①在酸性的NaClO溶液中,次氯酸根離子和氫離子結(jié)合生成HClO,HClO和NO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NO3-和Cl-,根據(jù)得失電子守恒及電荷守恒、原子守恒,配平離子方程式為2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+。
②在相同條件下,氧化劑的濃度越大,氧化能力越強(qiáng),由反應(yīng)2NO+3HClO+H2O=2NO3-+3 Cl-+5H+可知,溶液pH越小,溶液中HClO濃度越大,氧化NO的能力越強(qiáng)。
3.[2018新課標(biāo)Ⅱ卷]研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時(shí)與大氣中的氨有關(guān)(如下圖所示)。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.霧和霾的分散劑相同
B.霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C.NH3是形成無機(jī)顆粒物的催化劑
D.霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)
【答案】C
【解析】A.霧的分散劑是空氣,分散質(zhì)是水。霾的分散劑是空氣,分散質(zhì)固體顆粒。因此霧和霾的分散劑相同,A正確;
B.由于氮氧化物和二氧化硫轉(zhuǎn)化為銨鹽形成無機(jī)顆粒物,因此霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨,B正確;
C.NH3作為反應(yīng)物參加反應(yīng)轉(zhuǎn)化為銨鹽,因此氨氣不是形成無機(jī)顆粒物的催化劑,C錯(cuò)誤;
D.氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時(shí)與大氣中的氨有關(guān),由于氮肥會(huì)釋放出氨氣,因此霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān),D正確。答案選C。
點(diǎn)睛:結(jié)合示意圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系明確霧霾的形成原理是解答的關(guān)鍵,氨氣作用判斷是解答的易錯(cuò)點(diǎn)。本題情境真實(shí),應(yīng)用導(dǎo)向,聚焦核心素養(yǎng),既可以引導(dǎo)考生認(rèn)識(shí)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題,形成可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)和綠色化學(xué)觀念,又體現(xiàn)了高考評價(jià)體系中的應(yīng)用性和綜合性考查要求。
4.[2017北京]下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是
A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體
B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)
C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物
D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)
【答案】D
【解析】A、①中的碎玻璃不與濃硝酸反應(yīng),但仍有紅棕色氣體產(chǎn)生,說明濃硝酸受熱分解產(chǎn)生了二氧化氮和氧氣,A正確;B、通過A分析可知,濃硝酸受熱可以分解產(chǎn)生二氧化氮和氧氣,所以②中紅棕色氣體可能來源于硝酸分解,即不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng),B錯(cuò)誤;C、實(shí)驗(yàn)③中木炭沒有與濃硝酸接觸,濃硝酸沒有被加熱,生成的紅棕色氣體二氧化氮只能是揮發(fā)出的硝酸蒸氣與紅熱木炭反應(yīng)、或是揮發(fā)出的硝酸受熱分解,從生成的二氧化氮看,都是來源于HNO3中+5價(jià)氮元素,所以紅棕色氣體是還原產(chǎn)物,C正確; D、由于空氣中含有氧氣,因此紅熱的木炭可能與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生了CO2,且③中木炭和濃硝酸并沒有接觸,因此不能說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng),D錯(cuò)誤。答案選D。
5.[2016上海]稱取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物樣品7.24 g,加入含0.1 ml NaOH的溶液,完全反應(yīng),生成NH3 1792 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則(NH4)2SO4和NH4HSO4的物質(zhì)的量比為
A.1∶1B.1∶2C.1.87∶1D.3.65∶1
【答案】C
【解析】利用極值法分析,可知0.1 ml氫氧化鈉不足,故先將NH4HSO4反應(yīng)完,再反應(yīng)(NH4)2SO4,因共生成NH3 0.08 ml,故與H+反應(yīng)的氫氧化鈉為0.02 ml,則可知道NH4HSO4為0.02 ml,則(NH4)2SO4質(zhì)量為7.24 g-115 g/ml×0.02 ml=4.94 g,(NH4)2SO4的物質(zhì)的量為4.94 g ÷132 g/ml=0.0374 ml。因此(NH4)2SO4與NH4HSO4物質(zhì)的量之比為:1.87∶1 ,故選C。
6.[2016海南]下列反應(yīng)可用離子方程式“H++OH?H2O”表示的是
A.NaHSO4溶液與Ba(OH)2溶液混合
B.NH4Cl溶液與Ca(OH) 2溶液混合
C.HNO3溶液與KOH溶液混合
D.Na2HPO4溶液與NaOH溶液混合
【答案】C
【解析】A.NaHSO4溶液與Ba(OH)2溶液混合時(shí),除了H+與OH?反應(yīng)外,還有與Ba2+反應(yīng)生成BaSO4沉淀;B.NH4Cl溶液與Ca(OH) 2溶液混合產(chǎn)生NH3·H2O;C.HNO3溶液與KOH溶液混合,為可溶性強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)只生成水的類型,符合該離子反應(yīng)方程式;D.Na2HPO4不能拆開成H+。故選C。
7.[2016江蘇]根據(jù)侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實(shí)驗(yàn),經(jīng)過制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個(gè)步驟,下列圖示裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?br> 【答案】C
【解析】A、氯化銨受熱分解生成的氨氣和氯化氫在試管口遇冷又生成氯化銨固體,不能用加熱氯化銨固體的方法制備氨氣,A錯(cuò)誤;B、氣流方向錯(cuò)誤,應(yīng)該從右側(cè)導(dǎo)管通入CO2氣體,B錯(cuò)誤;C、從溶液中分離出碳酸氫鈉固體用過濾的方法,C正確;D、碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,不能用該裝置干燥碳酸氫鈉,D錯(cuò)誤。答案選C。
8.[2017北京]SCR和NSR技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣過量條件下的NOx排放。
(1)SCR(選擇性催化還原)工作原理:
① 尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________。
② 反應(yīng)器中NH3還原NO2的化學(xué)方程式:____________。
③ 當(dāng)燃油中含硫量較高時(shí),尾氣中SO2在O2作用下會(huì)形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒。用化學(xué)方程式表示(NH4)2SO4的形成:________。
④ 尿素溶液濃度影響NO2的轉(zhuǎn)化,測定溶液中尿素(M=60 g·ml ?1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH3,所得NH3用過量的v1 mL c1 ml·L?1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 ml·L?1 NaOH溶液恰好中和,則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。
(2)NSR(NOx儲(chǔ)存還原)工作原理:
NOx的儲(chǔ)存和還原在不同時(shí)段交替進(jìn)行,如圖a所示。
① 通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)NOx的儲(chǔ)存和還原。儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)是_________。
② 用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程,該過程分兩步進(jìn)行,圖b表示該過程相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。第一步反應(yīng)消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比是__________。
③ 還原過程中,有時(shí)會(huì)產(chǎn)生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產(chǎn)生與NO有關(guān)。在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時(shí),得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整:_______□15NNO+□H2O
【答案】(1)①CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3
②8NH3+6NO27N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4 ④
(2)①BaO ②8∶1 ③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O
【解析】(1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,結(jié)合原子守恒,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。②從圖中可以看出NH3在催化劑作用下還原NO2生成氮?dú)夂退鶕?jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O。③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應(yīng)形成(NH4)2SO4,此反應(yīng)中SO2是還原劑,氧氣是氧化劑,結(jié)合電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4。④吸收NH3的硫酸的物質(zhì)的量為v1×10?3L× c1 ml·L?1 ?v2 ×10?3 L×c2 ml·L?1 × QUOTE =(v1c1? QUOTE v2c2)×10?3ml,則尿素的物質(zhì)的量為(v1c1? QUOTE v2c2)×10?3ml,尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是[ QUOTE (v1c1? QUOTE v2c2)×10?3ml×60g/ml]÷a g×100%=。(2)①由圖示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再還原為N2,則儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)是BaO。②由圖示可知,第一步反應(yīng)為H2與Ba(NO3)2作用生成NH3,每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共轉(zhuǎn)移16 ml電子,根據(jù)電子守恒,參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為16 ml÷2=8 ml,則消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比是8∶1。③反應(yīng)物有15NO與NH3,結(jié)合產(chǎn)物中有水,可知還有另一反應(yīng)物O2,反應(yīng)中NH3是還原劑,15NO與O2是氧化劑,因含氮產(chǎn)物均為15NNO,則15NO與NH3以1∶1參加反應(yīng),結(jié)合電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。
NO
NO2
顏色
無色
紅棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
與O2反應(yīng)
2NO+O2===2NO2
與H2O反應(yīng)
3NO2+H2O===2HNO3+NO
實(shí)驗(yàn)室制法
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O,只能用排水法收集
Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,只能用排空氣法收集
對人體、環(huán)境的影響
(1)與血紅蛋白結(jié)合,使人中毒
(2)轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧
形成酸雨、光化學(xué)煙霧
大氣污染
光化學(xué)煙霧:NOx與碳?xì)浠衔镌谧贤饩€作用下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生一種有毒的煙霧
酸雨:NOx排入大氣后,與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2,隨雨水降到地面,就有可能形成酸雨
水體污染
水體富營養(yǎng)化
氣體
HCl
NH3
CO2、SO2、Cl2、H2S
NO2+O2
吸收劑
水或NaOH溶液
水或鹽酸
濃NaOH溶液
水
方法
化學(xué)方程式
氣體發(fā)生裝置
加熱濃氨水
NH3·H2ONH3↑+H2O
濃氨水+固體NaOH
NaOH溶于水放熱,促使NH3·H2O分解,且OH?濃度的增大有利于NH3的逸出
濃氨水+固體CaO
CaO與水反應(yīng),使溶劑(水)減少;反應(yīng)放熱,促使NH3·H2O分解,NH3逸出。
NH3·H2O+CaONH3↑+ Ca(OH)2
x=
0
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