
【考綱要求】
了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影響。 掌握氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法(包括所用試劑、反應(yīng)原理、儀器和收集方法)?!?以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用。
考點(diǎn)一 氮?dú)饧暗难趸?br />
1.氮?dú)?br />
寫出有關(guān)化學(xué)方程式:
①3Mg+N2Mg3N2;
②N2+3H22NH3;
③N2+O22NO。
2.氮的氧化物
(1)氮有多種價(jià)態(tài)的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO和NO2性質(zhì)的比較
NO
NO2
物理
性質(zhì)
顏色
無(wú)色
紅棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶
能溶
化學(xué)
性質(zhì)
與O2反應(yīng)
2NO+O2===2NO2
與H2O反應(yīng)
3NO2+H2O===2HNO3+NO
3.氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染及防治
(1)常見的污染類型
①光化學(xué)煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生一種有毒的煙霧。
②酸雨:NOx排入大氣中后,與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2,隨雨雪降到地面。
③破壞臭氧層:NO2可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。
④NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。
(2)常見的NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
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。
②催化轉(zhuǎn)化法
在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體(N2和CO2,一般適用于汽車尾氣的處理)。
1.N2分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因而氮?dú)獠恢С秩魏挝镔|(zhì)的燃燒( )
2.豆科植物通過(guò)根瘤菌吸收空氣中的氮屬于氮的固定,是化學(xué)變化( )
3.通過(guò)灼熱的鎂粉,可除N2中的少量氧氣( )
4.NO可用向上排空氣法或排水法收集( )
5.制取二氧化氮時(shí),用水或NaOH溶液吸收尾氣( )
6.汽車尾氣中的氮氧化合物是由游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化來(lái)的( )
答案:1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.√
題組一 考查NO、NO2的性質(zhì)
1.汽車排放的尾氣中含有NO2,NO2是城市大氣污染的主要污染物之一,在日光照射下,NO2發(fā)生一系列光化學(xué)煙霧的循環(huán)反應(yīng),從而不斷產(chǎn)生O3,加重空氣污染。反應(yīng)過(guò)程為①2NO2―→2NO+2O,②2NO+O2―→2NO2,③O+O2―→O3。下列對(duì)該反應(yīng)過(guò)程及生成物敘述正確的是( )
A.NO2起催化劑作用 B.NO只起催化劑作用
C.NO2只起氧化劑作用 D.O3與O2為同分異構(gòu)體
解析:選A。反應(yīng)過(guò)程①+②得O2―→2O,③O+O2―→O3,NO2起催化劑作用,反應(yīng)過(guò)程中NO2作氧化劑、NO作還原劑,A項(xiàng)正確,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;O3與O2的相對(duì)分子質(zhì)量不相同,不是同分異構(gòu)體,屬同素異形體,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.Murad等三位教授提出NO在人體內(nèi)有獨(dú)特的功能,關(guān)于NO的敘述正確的是( )
①NO可以是某些含低價(jià)氮物質(zhì)氧化的產(chǎn)物 ②NO是酸性氧化物?、跱O可以是某些含高價(jià)氮物質(zhì)還原的產(chǎn)物 ④NO是無(wú)色氣體,在空氣中可變?yōu)榧t棕色
A.全部 B.①③④
C.②③④ D.①④
解析:選B。NO中氮的化合價(jià)處于中間價(jià)態(tài),它可以是還原產(chǎn)物,如HNO3→NO,也可以是氧化產(chǎn)物,如NH3→NO;NO是不成鹽氧化物;NO是無(wú)色氣體,可被空氣中的氧氣氧化為紅棕色的NO2。
題組二 氮氧化物溶于水的定量判斷
3.如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí),試管內(nèi)水面上升,但不能充滿試管,當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后,可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升,經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后,試管內(nèi)完全被水充滿,原來(lái)試管中盛裝的氣體是( )
A.可能是N2與NO2的混合氣體
B.只能是O2與NO2的混合氣體
C.可能是NO與NO2的混合氣體
D.只能是NO2一種氣體
解析:選C。解答本題要注意以下兩點(diǎn):(1)明確氮?dú)獠蝗苡谒?,且常溫下不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng);(2)NO2可與水反應(yīng)生成不溶于水的NO,NO2和NO與氧氣按適當(dāng)?shù)谋壤凰耆铡?br />
4.將40 mL NO2和NO的混合氣體通入倒立到水槽中盛滿水的試管中,充分反應(yīng)后試管中剩下20 mL氣體,則原混合氣體中NO2和NO的體積比為( )
A.2∶1 B.1∶3
C.3∶1 D.1∶1
解析:選C。3NO2+H2O===2HNO3+NO ΔV
3 1 2
30 mL 20 mL
V(NO)=40 mL-30 mL=10 mL, V(NO2)∶V(NO)=30 mL∶10 mL=3∶1。
5.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?、?.4 mL ③3 mL?、? mL
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
解析:選D。首先分析剩余的2 mL氣體有兩種可能。如果剩余2 mL O2,則V(NO2)=×(12-2) mL=8 mL,則混合氣中:V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的2 mL氣體是NO,則混合氣中的V(O2)=(12 mL-2 mL×3)×=1.2 mL,D項(xiàng)正確。
解答氮氧化物溶于水的計(jì)算問(wèn)題首先應(yīng)明確原理,無(wú)論是單一氣體(NO2),還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體,反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是3NO2+H2O===2HNO3+NO,2NO+O2===2NO2,故若有氣體剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。故強(qiáng)調(diào)牢記以下兩個(gè)總方程式。
(1)若NO和O2通入水中,總關(guān)系式為4NO+3O2+2H2O===4HNO3。
(2)若NO2和O2通入水中,總關(guān)系式為4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
考點(diǎn)二 氨和銨鹽
1.氨的分子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)
電子式
密度
氣味
水溶性
比空氣小
刺激性氣味
極易溶于水(1∶700)
2.氨的化學(xué)性質(zhì)
(1)氨氣與水的反應(yīng)
NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,氨氣溶于水得氨水。
①氨水中含有的粒子:NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH-、H+。
②NH3·H2O為可溶性一元弱堿,易揮發(fā),不穩(wěn)定,易分解:NH3·H2ONH3↑+H2O。
(2)氨氣與酸的反應(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?;瘜W(xué)方程式:HCl+NH3===NH4Cl、NH3+HNO3===NH4NO3。
(3)氨氣與鹽溶液的反應(yīng)
如過(guò)量氨氣與AlCl3溶液反應(yīng)的離子方程式:Al3++3NH3+3H2O===Al(OH)3↓+3NH。
(4)氨氣的還原性——氨的催化氧化
化學(xué)方程式:4NH3+5O24NO+6H2O。
3.銨鹽及NH的檢驗(yàn)
(1)銨鹽的物理性質(zhì)
銨鹽都是白色固體,均易溶于水。
(2)銨鹽的化學(xué)性質(zhì)
(3)NH的檢驗(yàn)
4.氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法
1.氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH( )
2.液氨汽化時(shí)要吸收大量的熱,可用作制冷劑( )
3.檢驗(yàn)NH時(shí),往試樣中加入NaOH溶液,微熱,用濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)逸出的氣體( )
4.分別充滿HCl、NH3的燒瓶倒置于水中后液面迅速上升,說(shuō)明二者均易溶于水( )
5.用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)氨氣( )
6.固態(tài)NH4Cl受熱升華變?yōu)闅怏w( )
7.實(shí)驗(yàn)室可用濃氨水與生石灰制取氨氣( )
答案:1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.√
題組一 考查氨氣、銨鹽的性質(zhì)
1.如圖,利用培養(yǎng)皿探究氨氣的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)向NaOH固體上滴幾滴濃氨水,立即用另一表面皿扣在上面。下表中對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所做的解釋正確的是( )
選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
解釋
A
濃鹽酸附近產(chǎn)生白煙
NH3與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生了NH4Cl固體
B
濃硫酸附近無(wú)明顯現(xiàn)象
NH3與濃硫酸不發(fā)生反應(yīng)
C
氯化物溶液變渾濁
該溶液一定是AlCl3溶液
D
干燥的紅色石蕊試紙不變色,濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)
NH3是一種可溶性堿
解析:選A。NH3能與HCl發(fā)生化合反應(yīng),生成NH4Cl白色固體;NH3也能與H2SO4發(fā)生化合反應(yīng),生成(NH4)2SO4;NH3與氯化物溶液反應(yīng)生成氫氧化物沉淀,該氯化物可以是氯化鋁、氯化鎂等;NH3溶于水生成NH3·H2O,NH3·H2O是一種可溶性堿,NH3是氫化物。
2.用加熱法可以分離的一組物質(zhì)是( )
A.氯化銨和消石灰
B.碳酸氫銨和過(guò)氧化鈉
C.氯化銨和氯化鈉
D.碘和氯化銨
解析:選C。銨鹽可與堿反應(yīng),因此選項(xiàng)A在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2,不能用于分離。選項(xiàng)B中的NH4HCO3受熱分解,且產(chǎn)生的H2O及CO2能與Na2O2反應(yīng),也無(wú)法達(dá)到分離的目的。選項(xiàng)D中碘在受熱時(shí)升華,NH4Cl受熱分解再重新化合后仍與碘混合,無(wú)法達(dá)到分離的目的。對(duì)于選項(xiàng)C,NH4Cl受熱分解后可從體系中脫離,遇冷又重新化合為NH4Cl晶體,從而達(dá)到與NaCl分離的目的。
題組二 考查氨氣的制法
3.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.②③
C.③④ D.①③
解析:選D。NH4Cl受熱可產(chǎn)生NH3和HCl,但兩者遇冷會(huì)重新反應(yīng)生成NH4Cl,在此過(guò)程中還有可能出現(xiàn)堵塞導(dǎo)管的情況,因此不能用①的方法制取氨氣。③中試管口未向下傾斜,會(huì)導(dǎo)致加熱產(chǎn)生的水蒸氣冷凝后倒流入試管底部而使試管炸裂,③不可行。濃氨水滴入氧化鈣固體中,會(huì)發(fā)生CaO+NH3·H2O===Ca(OH)2+NH3↑,故可用②的方法制取氨氣。濃氨水受熱產(chǎn)生氨氣,通過(guò)堿石灰吸收水蒸氣后即得干燥的NH3,所以④符合要求。
4.有甲、乙兩位同學(xué)想利用下列裝置及化學(xué)試劑,對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取并收集氨氣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。
化學(xué)試劑:①NH4Cl固體、②濃氨水、③NaOH固體
(1)甲同學(xué)想方便快速的制取少量氨氣,應(yīng)選擇的裝置是________(填序號(hào)),選用試劑是________(填序號(hào))。選用上述試劑制氨氣的理由是________________________________,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,制氣時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作是_______________________________。
(2)乙同學(xué)建議,把教材中實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的收集裝置由大試管改為集氣瓶且瓶口向上收集氨氣,并確保不污染環(huán)境,請(qǐng)你根據(jù)其設(shè)想回答:
①若用排氣法收集氨氣,請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出其氣體收集裝置和尾氣吸收裝置,標(biāo)出所用試劑(自選)名稱。
②若用排液集氣法收集NH3,可選用的試劑是________(填序號(hào))。
A.H2O B.濃H2SO4
C.CCl4 D.飽和NaCl溶液
解析:(1)不加熱制取NH3是快速制取少量NH3的措施,具體操作方法是把濃氨水滴到固體NaOH上。
(2)①用排氣法收集NH3的裝置中要注意廣口瓶中導(dǎo)氣管的長(zhǎng)短,因NH3的密度比空氣的小,故進(jìn)氣管短,出氣管長(zhǎng),因NH3極易溶于水,進(jìn)行尾氣處理時(shí),要設(shè)置防倒吸裝置。
②用排液法收集NH3時(shí),要求液體不能溶解NH3(排除A、D)且不與NH3發(fā)生反應(yīng)(排除B),故選CCl4。
答案:(1)B ②③ NaOH固體遇水放熱,使氨氣的溶解度降低,同時(shí)可使溶液中c(OH-)增大,促使NH+OH-NH3·H2ONH3+H2O平衡向右移動(dòng),從而使氨氣逸出 將濃氨水逐滴滴加到NaOH固體上
(2)①?、贑
實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的簡(jiǎn)易方法
方法
化學(xué)方程式(或原理)
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,促使氨水分解,且OH-濃度的增大有利于NH3的生成
濃氨水+固體CaO
CaO與水反應(yīng),使溶劑(水)減少;反應(yīng)放熱,促使氨水分解?;瘜W(xué)方程式:NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
考點(diǎn)三 硝 酸
1.物理性質(zhì):硝酸是無(wú)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
反應(yīng):4HNO3(濃)2H2O+4NO2↑+O2↑。
(2)強(qiáng)氧化性
硝酸無(wú)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)(填化學(xué)反應(yīng)方程式)
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)(填化學(xué)反應(yīng)方程式)
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++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。
1.可用濃HNO3與Cu反應(yīng)制備NO2( )
2.用稀硝酸洗滌試管內(nèi)壁的銀鏡的離子方程式為2Ag+2H++NO===2Ag++NO↑+H2O( )
3.常溫下,鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學(xué)變化( )
4.濃硝酸中加入過(guò)量鐵粉并加熱:Fe+3NO+6H+Fe3++3NO2↑+3H2O( )
5.過(guò)量的銅與濃硝酸反應(yīng)有一氧化氮生成( )
6.向裝有Fe(NO3)2溶液的試管中加入稀H2SO4,在試管口觀察到紅棕色氣體( )
答案:1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.√
題組一 考查硝酸的基本性質(zhì)及應(yīng)用
1.下列關(guān)于硝酸的敘述正確的是( )
A.NO2溶于水生成硝酸,所以NO2屬于酸性氧化物
B.硝酸可與活潑金屬反應(yīng)生成鹽和氫氣
C.常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng),產(chǎn)生大量的紅棕色氣體
D.硝酸與銅的反應(yīng)既表現(xiàn)出氧化性又表現(xiàn)出酸性
解析:選D。 NO2和硝酸中氮元素的化合價(jià)不相等,NO2不是酸性氧化物;硝酸與金屬反應(yīng)時(shí),主要是+5價(jià)的氮得電子,不生成氫氣;常溫下,鐵遇濃硝酸發(fā)生鈍化。
2.銅粉放入稀硫酸溶液中,加熱后無(wú)明顯變化,但加入某鹽一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)銅粉質(zhì)量減少,則該鹽不可能是( )
A.FeCl3 B.NaCl
C.KNO3 D.Cu(NO3)2
解析:選B。 A項(xiàng)離子反應(yīng)方程式為2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,銅粉溶解;C、D項(xiàng)離子反應(yīng)方程式均為8H++2NO+3Cu===3Cu2++2NO↑+4H2O,銅粉溶解;B項(xiàng)不反應(yīng)。
3.將相同質(zhì)量的銅分別與足量的濃硝酸、稀硝酸反應(yīng),下列敘述正確的是( )
A.硝酸濃度越大消耗的硝酸越少,產(chǎn)生的有毒氣體也越少
B.反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)稀硝酸少
C.試管內(nèi)壁上的銅用濃硝酸除去最好,因反應(yīng)速率快
D.兩者用排水法收集的氣體的體積相同
解析:選D。銅完全反應(yīng),在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)以銅為標(biāo)準(zhǔn),等質(zhì)量的銅在反應(yīng)中失去的電子數(shù)相同,生成的Cu(NO3)2 的量相同,濃硝酸被還原為NO2,氮原子價(jià)態(tài)由+5價(jià)降到+4價(jià),每個(gè)氮原子只得1個(gè)電子,稀HNO3被還原時(shí)每個(gè)氮原子得到3個(gè)電子,故被還原的濃硝酸多、稀硝酸少,生成的NO2也比NO多。用排水法收集氣體時(shí),3NO2+H2O===2HNO3+NO,故兩種情況收集到的氣體一樣多。
(1)硝酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律
①HNO3與金屬反應(yīng)一般不能產(chǎn)生H2。
②還原產(chǎn)物一般為HNO3(濃)→NO2,HNO3(稀)→NO;很稀的硝酸還原產(chǎn)物也可能為N2O、N2或NH4NO3。
③硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。
(2)涉及HNO3的離子反應(yīng)常見的易錯(cuò)問(wèn)題
①忽視NO在酸性條件下的強(qiáng)氧化性。在酸性條件下NO不能與Fe2+、I-、SO、S2-等還原性較強(qiáng)的離子大量共存。
②在書寫離子方程式時(shí),忽視HNO3的強(qiáng)氧化性,將氧化還原反應(yīng)簡(jiǎn)單的寫成復(fù)分解反應(yīng)?!?
題組二 考查硝酸與金屬反應(yīng)的定量判斷
4.鋅與某濃度的硝酸以物質(zhì)的量之比為1∶3發(fā)生反應(yīng),若硝酸被還原的產(chǎn)物為N2O,反應(yīng)結(jié)束后鋅沒有剩余,下列說(shuō)法正確的是( )
A.在此反應(yīng)中硝酸體現(xiàn)強(qiáng)氧化性,全部被還原
B.向反應(yīng)后的溶液中再加入金屬鐵,不再發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
C.該反應(yīng)中被還原的硝酸與未被還原的硝酸之比為1∶4
D.該反應(yīng)中被還原的硝酸與未被還原的硝酸之比為1∶5
解析:選D。設(shè)鋅的物質(zhì)的量為a,則稀硝酸中HNO3的物質(zhì)的量為3a,發(fā)生還原反應(yīng)的HNO3與鋅的關(guān)系為HNO3~2Zn,由于鋅不足,被還原的HNO3為,未被還原的HNO3為(3a-),二者之比為∶(3a-)=1∶5,D項(xiàng)正確。
5.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將1.92 g銅粉投入一定量濃HNO3中,隨著銅粉的溶解,反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺,當(dāng)銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L,則混合氣體中NO的體積為( )
A.112 mL B.1 008 mL
C.224 mL D.448 mL
解析:選A?;旌蠚怏w的總物質(zhì)的量為1.12 L÷22.4 L/mol=0.05 mol,1.92 g銅粉的物質(zhì)的量為0.03 mol。設(shè)NO的物質(zhì)的量為n1 mol,則NO2的物質(zhì)的量為(0.05-n1) mol,根據(jù)得失電子守恒得3n1+(0.05-n1)×1=0.03×2,解得n1=0.005,V(NO)=0.005 mol×22.4 L/mol=0.112 L=112 mL。
6.將22.4 g鐵粉逐漸加入到含HNO3 0.8 mol的稀HNO3中,反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的量(x)隨消耗鐵粉的物質(zhì)的量(y)的變化關(guān)系如圖所示,其中正確的是( )
解析:選C。 n(Fe)==0.4 mol,鐵粉加入稀HNO3中,首先被氧化為Fe3+,即:
Fe?。?HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
0.2 mol 0.8 mol 0.2 mol 0.2 mol
HNO3完全反應(yīng)后,過(guò)量的鐵還會(huì)被Fe(NO3)3氧化,則:
2Fe(NO3)3+Fe===3Fe(NO3)2
0.2 mol 0.1 mol
所以共溶解鐵粉0.3 mol,但后來(lái)沒有氣體放出。
1.金屬與硝酸反應(yīng)的思維模型
2.金屬與硝酸反應(yīng)計(jì)算的四種方法
(1)原子守恒法
HNO3與金屬反應(yīng)時(shí),一部分HNO3起酸的作用,以NO的形式存在于溶液中;一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物,這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。
(2)得失電子守恒法
HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。
(3)電荷守恒法
HNO3過(guò)量時(shí)反應(yīng)后溶液中(不考慮OH-)則有
c(NO)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。
(4)離子方程式計(jì)算法
金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí),由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng),因此此類題目應(yīng)用離子方程式來(lái)計(jì)算,先做過(guò)量判斷,然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H+或NO進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,且溶液中要符合電荷守恒?!?
1.判斷正誤(正確的打 “√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)(2017·高考江蘇卷)NH3易溶于水,可用作制冷劑( )
(2)(2017·高考天津卷)用燒堿處理含高濃度NH的廢水并回收利用氨( )
(3)(2016·高考江蘇卷)NH4HCO3受熱易分解,因而可用作氮肥( )
(4)(2014·高考廣東卷)NH3能使酚酞溶液變紅,因而NH3可用于設(shè)計(jì)噴泉實(shí)驗(yàn)( )
(5)(2014·高考安徽卷)實(shí)驗(yàn)室用鋅粒、稀HNO3以及試管、帶導(dǎo)管的橡皮塞可制取H2( )
(6)(2014·高考江蘇卷)NH3、O2和HNO3三種物質(zhì)中,任意兩種物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生反應(yīng)( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2.(2015·高考北京卷)下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說(shuō)法不正確的是( )
A.氮元素均被氧化
B.工業(yè)合成氨屬于人工固氮
C.含氮無(wú)機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化
D.碳、氫、氧三種元素也參加了氮循環(huán)
解析:選A。A.N2→NH3過(guò)程中氮元素由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià),被還原。B.工業(yè)合成氨的過(guò)程屬于人工固氮。C.1828 年,德國(guó)化學(xué)家維勒首次利用無(wú)機(jī)物氰酸銨合成了尿素;而含氮的有機(jī)物也可以直接分解為無(wú)機(jī)物。D.雷電發(fā)生時(shí)涉及的反應(yīng)有N2+O22NO,2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO,HNO3進(jìn)入土壤,與礦物質(zhì)結(jié)合成硝酸鹽;豆科植物也可以將N2合成氮肥,生物體內(nèi)含有碳元素,所以碳、氫、氧三種元素都參加了氮循環(huán)。
3.(2017·高考北京卷)下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對(duì)比分析所得結(jié)論不正確的是( )
①
②
③
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(shuō)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(cè)出CO2,由此說(shuō)明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)
解析:選D。①中灼熱碎玻璃起加熱作用,濃硝酸受熱分解生成紅棕色NO2,硝酸中氮元素化合價(jià)降低,必有元素化合價(jià)升高,只能為氧元素,因此,還有O2生成,產(chǎn)生的氣體為混合氣體,A項(xiàng)正確;由①可知,濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體,所以②中產(chǎn)生的“紅棕色氣體”不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的,B項(xiàng)正確;③中濃硝酸揮發(fā)才能與紅熱木炭接觸,產(chǎn)生的NO2是還原產(chǎn)物,C項(xiàng)正確;紅熱的木炭還可與空氣中的O2反應(yīng)生成CO2,不一定是木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)生成了CO2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(2016·高考天津卷)銅與一定濃度的硝酸和硫酸的混合酸反應(yīng),生成的鹽只有硫酸銅,同時(shí)生成的兩種氣體的相對(duì)分子質(zhì)量都小于50。為防止污染,將產(chǎn)生的氣體完全轉(zhuǎn)化為最高價(jià)含氧酸鹽,消耗1 L 2.2 mol·L-1NaOH溶液和1 mol O2,則兩種氣體的分子式及物質(zhì)的量分別為________,生成硫酸銅物質(zhì)的量為________。
解析:根據(jù)題意可知,生成的兩種氣體是NO和NO2。根據(jù)Na元素守恒可知,生成的NaNO3為2.2 mol。設(shè)生成NO和NO2的物質(zhì)的量分別是x mol、y mol,由氮原子守恒得:x+y=2.2;由得失電子守恒得:3x+y=4。聯(lián)立解得x=0.9、y=1.3。再由得失電子守恒得:n(Cu)×2=0.9 mol×3+1.3 mol×1,解得n(Cu)=2 mol,所以生成的硫酸銅為2 mol。
答案:NO:0.9 mol、NO2:1.3 mol 2 mol
5.(2016·高考全國(guó)卷Ⅰ,26,14分)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問(wèn)題:
(1)氨氣的制備
①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________,反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。
②欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇上圖中的裝置,其連接順序?yàn)榘l(fā)生裝置→________(按氣流方向,用小寫字母表示)。
(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)
將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
操作步驟
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
解釋原因
打開K1,推動(dòng)注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中
①Y管中________________
________________________
②反應(yīng)的化學(xué)方程式:______
_________________________
將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復(fù)到室溫
Y管中有少量水珠
生成的氣態(tài)水凝聚
打開K2
③______________________
________________________
④_______________________________________________
解析:(1)①觀察裝置知,A裝置適合加熱固體制備氣體,B裝置適合加熱液體與固體制備氣體或加熱液體制備氣體。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)氯化銨和消石灰共熱制備氨氣,加熱固體混合物制備氣體,可以選擇A裝置作氨氣的發(fā)生裝置,化學(xué)方程式為2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O。實(shí)驗(yàn)室還可以通過(guò)加熱濃氨水制備氨氣,故也可以選擇B裝置作氨氣的發(fā)生裝置,化學(xué)方程式為NH3·H2ONH3↑+H2O。②實(shí)驗(yàn)室用堿石灰干燥氨氣,用向下排空氣法收集氨氣,用水吸收尾氣中的氨氣并注意防倒吸,故選擇C、D、F裝置,注意連接干燥管時(shí)應(yīng)大口進(jìn)氣,小口出氣,所以,連接順序?yàn)閍、d、c、f、e、i或b、d、c、f、e、i。(2)NO2呈紅棕色,氨氣與二氧化氮發(fā)生反應(yīng):8NH3+6NO27N2+12H2O,故觀察到Y(jié)管中紅棕色氣體慢慢變淺。NH3與NO2反應(yīng)后生成的氣態(tài)水凝聚,反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少,裝置Y內(nèi)壓強(qiáng)小于外壓,故打開K2,氫氧化鈉溶液會(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。
答案:(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O[或B NH3·H2ONH3↑+H2O] ②dcfei
(2)①紅棕色氣體慢慢變淺?、?NH3+6NO27N2+12H2O ③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象?、芊磻?yīng)后氣體分子數(shù)減少,Y管中壓強(qiáng)小于外壓
一、選擇題
1.隨著我國(guó)汽車年銷量的大幅增加,空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣處理裝置里,氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過(guò)程如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.反應(yīng)中NO為氧化劑,N2為氧化產(chǎn)物
B.汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2
C.NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)
D.催化轉(zhuǎn)化總化學(xué)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2
解析:選D。反應(yīng)過(guò)程中NO、O2為氧化劑,N2為還原產(chǎn)物;汽車尾氣中的N2不是污染物;NO和O2的反應(yīng)不需要催化劑;根據(jù)題中的圖示,可將反應(yīng)的過(guò)程分成如下兩步寫:2NO+O2===2NO2,2NO2+4CON2+4CO2,將兩步反應(yīng)式合并可得總化學(xué)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2。
2.關(guān)于氨的下列敘述中,錯(cuò)誤的是( )
A.氨易液化,因此可用來(lái)作制冷劑
B.氨溶解于水顯弱堿性,因此可使酚酞溶液變?yōu)榧t色
C.氨氣遇到濃鹽酸、硫酸都會(huì)發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生白煙現(xiàn)象
D.氨氣可被氯氣氧化生成N2,同時(shí)還可能產(chǎn)生白煙現(xiàn)象
解析:選C。C項(xiàng),NH3+HCl===NH4Cl,有白煙生成,但與H2SO4反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生白煙;D項(xiàng),氨氣可被氯氣氧化生成N2,氯氣被還原生成HCl,HCl與NH3化合產(chǎn)生白煙現(xiàn)象。
3.氮及其化合物的變化關(guān)系如下圖所示。則下列說(shuō)法不正確的是( )
A.路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑
B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑
C.上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)
D.氮?dú)饪稍谧懔康难鯕庵型ㄟ^(guò)一步反應(yīng)生成NO2
解析:選D。氮?dú)夂脱鯕庠诜烹娀蚋邷貤l件下反應(yīng)生成NO,NO與O2反應(yīng)生成NO2,即氮?dú)馀c氧氣不能一步轉(zhuǎn)化為NO2。
4.氨氣溶于水得到氨水,氯氣溶于水得到氯水,下列關(guān)于新制的氨水、氯水的描述正確的是( )
A.“兩水”都是混合物,溶液中含有的粒子種類、數(shù)目相同
B.“兩水”都有刺激性氣味,都能漂白有機(jī)色素
C.“兩水”中都存在可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡和弱電解質(zhì)的電離平衡
D.“兩水”放置時(shí)間較久后都會(huì)因?yàn)橄嗤脑矶冑|(zhì)
解析:選C。新制氯水中存在的微粒有Cl2、H2O、HClO、Cl-、ClO-、H+和OH-,新制氨水中存在的微粒有NH3、H2O、NH3·H2O、NH、H+和OH-,A錯(cuò);氨水無(wú)漂白性,B錯(cuò);氯水變質(zhì)是因?yàn)镠ClO見光分解,氨水變質(zhì)是由于氨氣的揮發(fā),D錯(cuò)。
5.同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體,它們是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中,充分反應(yīng)后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3,則下列的關(guān)系正確的是( )
A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2
解析:選B。設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2+H2O===2HNO3+NO,即剩余NO的體積V1=(1+)體積。②根據(jù)4NO2+O2+2H2O===4HNO3,即剩余O2的體積V2=(1-)體積。③剩余N2的體積V3=1體積。即B項(xiàng)符合題意。
6.木炭與濃HNO3共熱,產(chǎn)生的氣體X等分為①和②兩份,將兩份氣體分別按下圖實(shí)驗(yàn):
則澄清石灰水的變化可能是( )
A.①不變渾濁,②變?yōu)槿榘咨珳啙?br />
B.①變?yōu)槿榘咨珳啙幔诓蛔儨啙?br />
C.①、②均變?yōu)槿榘咨珳啙?br />
D.①、②都不變渾濁
解析:選B。木炭與濃硝酸共熱可以得到二氧化碳和二氧化氮兩種氣體,氣體先導(dǎo)入適量水中,二氧化氮溶于水,得到硝酸和一氧化氮,二氧化碳幾乎不溶于水,再導(dǎo)入澄清的石灰水中,二氧化碳可以使石灰水變渾濁,即①變渾濁;氣體直接導(dǎo)入澄清的石灰水中,二氧化氮將氫氧化鈣轉(zhuǎn)化為硝酸鈣,二氧化碳不與硝酸鈣溶液反應(yīng),即②不變渾濁。
7.下列裝置用于實(shí)驗(yàn)室中制取干燥氨氣的實(shí)驗(yàn),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? )
A.用裝置甲制備氨氣
B.用裝置乙除去氨氣中少量水蒸氣
C.用裝置丙收集氨氣
D.用裝置丁吸收多余的氨氣
解析:選D。用氯化銨和氫氧化鈣固體共熱制氨氣,試管口應(yīng)略向下傾斜,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氨氣和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銨,不能用濃硫酸干燥氨氣,B項(xiàng)錯(cuò)誤;收集氨氣的燒瓶不應(yīng)密閉,C項(xiàng)錯(cuò)誤;氨氣極易溶于水,用水吸收氨氣時(shí)要注意防倒吸,可用裝置丁吸收多余的氨氣,D項(xiàng)正確。
8.(2018·湘潭模擬)NH3是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列有關(guān)表述正確的是( )
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)均可以水解
解析:選C。A項(xiàng),NaHCO3不是化肥;B項(xiàng),Na2CO3受熱不易分解;D項(xiàng),NaCl不水解。
9.把一定質(zhì)量的鐵完全溶解于某濃度的硝酸中收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO。向反應(yīng)后的溶液中加入足量NaOH溶液充分反應(yīng),經(jīng)過(guò)濾、洗滌后,把所得沉淀加熱至質(zhì)量不再減少為止。得到固體質(zhì)量不可能為( )
A.18 g B.24 g
C.30 g D.36 g
解析:選A。根據(jù)題意可知在反應(yīng)過(guò)程中Fe失去的電子與硝酸得到的電子的物質(zhì)的量相等。最后所得到的固體為Fe2O3。n(e-)=0.3 mol×1+0.2 mol×3=0.9 mol。若Fe全部為+2價(jià),則n(Fe)=0.45 mol,根據(jù)Fe元素守恒,m(Fe2O3)= (0.45 mol÷2)×160 g/mol=36 g;若Fe全部為+3價(jià),則n(Fe)=0.3 mol,m(Fe2O3)=(0.3 mol÷2)×160 g/mol=24 g;若Fe被氧化的價(jià)態(tài)為+2、+3兩種價(jià)態(tài),則最后得到的固體的質(zhì)量在24~36 g之間。因此最后得到固體質(zhì)量不可能為18 g。
10.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐漸加入鐵粉,產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結(jié)果錯(cuò)誤的是( )
A.原混合酸中NO物質(zhì)的量為0.1 mol
B.OA段產(chǎn)生的是NO,AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段產(chǎn)生氫氣
C.第二份溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4
D.H2SO4濃度為2.5 mol·L-1
解析:選A。鐵粉既能與硝酸反應(yīng)也能與硫酸反應(yīng),從題干圖中看出(注意只是第二份100 mL)OA段產(chǎn)生的是NO,AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe3+===3Fe2+,BC段產(chǎn)生氫氣,反應(yīng)為Fe+2H+===Fe2++H2↑,可知NO反應(yīng)完全,第二份中NO應(yīng)為×3÷3=0.1 mol,溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4,此時(shí)反應(yīng)的鐵的質(zhì)量是14.0 g,即0.25 mol,故原混合酸中H2SO4濃度為=2.5 mol·L-1,NO物質(zhì)的量為0.2 mol。所以選A。
二、非選擇題
11.氨氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。
(1)①氮?dú)庥糜诠I(yè)合成氨,寫出氮?dú)獾碾娮邮剑篲__________________________。
②NH3的穩(wěn)定性比PH3________(填“強(qiáng)”或“弱”)。
(2)如下圖所示,向NaOH固體上滴幾滴濃氨水,迅速蓋上表面皿,觀察現(xiàn)象。
①濃鹽酸液滴附近會(huì)出現(xiàn)白煙,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。
②濃硫酸液滴上方?jīng)]有明顯現(xiàn)象,一段時(shí)間后濃硫酸的液滴中有白色固體,該固體可能是__________________________________(寫化學(xué)式,一種即可)。
③FeSO4液滴中先出現(xiàn)灰綠色沉淀,過(guò)一段時(shí)間后變成紅褐色,發(fā)生的反應(yīng)包括Fe2++2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH和_________________________________________。
(3)空氣吹脫法是目前消除NH3對(duì)水體污染的重要方法。在一定條件下,向水體中加入適量NaOH可使NH3的脫除率增大,用平衡移動(dòng)原理解釋其原因:____________________。
(4)在微生物作用下,蛋白質(zhì)在水中分解產(chǎn)生的氨能夠被氧氣氧化生成亞硝酸(HNO2),反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________,若反應(yīng)中有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,生成亞硝酸的質(zhì)量為________g(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字)。
解析:(1)①氮?dú)夥肿又写嬖谌I;②根據(jù)非金屬性的判斷依據(jù)“非金屬性越強(qiáng),氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定”,很容易判斷出NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3。(2)①根據(jù)現(xiàn)象寫方程式;②氨氣溶于濃硫酸,能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4;③根據(jù)現(xiàn)象寫方程式,氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(3)氨在水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,加入NaOH后OH-濃度增大,平衡逆向移動(dòng),有利于氨的逸出。(4)由方程式可看出,每當(dāng)生成1 mol HNO2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6 mol,當(dāng)有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí),生成亞硝酸0.05 mol,即 2.35 g。
答案:(1)①N??N ②強(qiáng)
(2)①NH3+HCl===NH4Cl
②NH4HSO4[或(NH4)2SO4]
③4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(3)氨在水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,加入NaOH后OH-濃度增大,平衡逆向移動(dòng),有利于氨的脫除
(4)2NH3+3O22HNO2+2H2O 2.35
12.(1)在100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入足量銅粉,則被溶解的銅的質(zhì)量為_____g。
(2)在上述溶液中再加入足量稀硫酸,又有________g銅溶解。此過(guò)程中生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。
(3)若向100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入鐵粉,測(cè)得反應(yīng)后的溶液中Fe2+與Fe3+的濃度之比為1∶1,則加入鐵的質(zhì)量為____________g。
(4)向100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe2O3的混合物,充分反應(yīng)后,放出氣體224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),且測(cè)得溶液中鐵元素只以Fe2+形式存在,為使Fe2+完全沉淀,可向反應(yīng)后的溶液中加入0.1 mol/L的NaOH溶液__________mL。
解析:(1)在100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液含有硝酸的物質(zhì)的量為0.08 mol,根據(jù)3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量為0.03 mol,質(zhì)量為0.03 mol×64 g/mol=1.92 g。(2)根據(jù)3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O可知反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量為×0.08 mol=0.12 mol,因此在上述溶液中再加入足量稀硫酸,又有(0.12 mol-0.03 mol)×64 g/mol=5.76 g銅溶解。此過(guò)程中生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.09 mol××22.4 L/mol=1.344 L。(3)設(shè)加入鐵的物質(zhì)的量為x,100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液含有的硝酸的物質(zhì)的量為0.08 mol,被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.08 mol-×2-×3,根據(jù)得失電子守恒,有(0.08 mol-×2-×3)×(5-2)=×2+×3,解得x=0.024 mol,鐵的質(zhì)量為0.024 mol×56 g/mol=1.344 g。(4)HNO3的物質(zhì)的量為0.1 L×0.8 mol/L=0.08 mol,生成NO的物質(zhì)的量為=0.01 mol,所以與一定量Fe、FeO和Fe2O3的混合物反應(yīng)后溶液中含有的NO的物質(zhì)的量為0.08 mol-0.01 mol=0.07 mol,再向反應(yīng)后的溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液,要使鐵元素全部沉淀下來(lái),所得溶液的溶質(zhì)為NaNO3,所以需要NaOH的物質(zhì)的量為n(NaOH)=n(NO)=0.07 mol,則所加NaOH溶液的體積最少是=0.7 L,即700 mL。
答案:(1)1.92 (2)5.76 1.344 (3)1.344 (4)700
13.某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)以下途徑制取氮?dú)狻?br />
途徑一:加熱NaNO2(一種致癌物質(zhì),有毒)與NH4Cl混合物的濃溶液制取N2;
途徑二:將空氣通過(guò)灼熱的活性銅粉制得較純凈的N2;
途徑三:加熱條件下用NH3還原CuO制得純凈的N2和活性銅粉。
可供選擇的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)按途徑一制取N2時(shí),N2發(fā)生裝置可選用上述裝置中的________(填裝置代碼)。
(2)①按途徑三制取N2時(shí),所需要的氨氣可用濃氨水與生石灰反應(yīng)制取,則氨氣發(fā)生裝置為________(填裝置代碼),檢查該裝置氣密性的方法是__________________________。
為制取并收集較純凈的N2(只允許含少量的水蒸氣),按氣流從左到右的順序列出所需裝置的代碼:________―→________―→C―→________―→D。
②若要通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證C處有水產(chǎn)生,則必須在C裝置前后都連接E裝置,其中填充固體藥品按前后順序分別為______________、________________。
(3)上述三種制取N2的途徑中,途徑二和途徑三常常被協(xié)同使用而越來(lái)越受人們的關(guān)注,這種方法與途徑一相比,優(yōu)越性在于____________________________。
解析:(1)加熱NaNO2與NH4Cl混合物的濃溶液制取N2,要選用液體加熱裝置,故應(yīng)選裝置F。(2)濃氨水與生石灰反應(yīng)制氨氣,不需要加熱,選裝置A。
答案:(1)F (2)①A 先關(guān)閉分液漏斗活塞,再連接導(dǎo)管并插入水中,用手捂熱燒瓶,導(dǎo)管口有氣泡冒出,手松開后,導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱,則證明不漏氣(或其他合理答案) A E B?、趬A石灰 無(wú)水CuSO4
(3)活性銅粉可以循環(huán)使用;避免使用有毒物質(zhì),減少環(huán)境污染
14.某化學(xué)學(xué)習(xí)小組采用下列裝置,對(duì)濃硝酸與木炭的反應(yīng)進(jìn)行探究(已知:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)檢查裝置氣密性后,將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài),立即伸入三頸瓶中,并塞緊瓶塞,滴加濃硝酸,可觀察到三頸瓶中氣體的顏色為________,產(chǎn)生該氣體的主要化學(xué)反應(yīng)方程式是_______________________________________________________。
(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液,反應(yīng)一段時(shí)間后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀,該白色沉淀為________________________________________________________________________
(寫化學(xué)式)。其中的Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替,理由是____________________________________________________________________。
(3)裝置B的作用是_______________________________________________。
(4)裝置D中收集到了無(wú)色氣體,部分同學(xué)認(rèn)為是NO,還有部分同學(xué)認(rèn)為是O2。
①下列對(duì)該氣體的檢驗(yàn)方法合適的是______(填序號(hào))。
A.敞口觀察集氣瓶?jī)?nèi)氣體的顏色變化
B.將潤(rùn)濕的藍(lán)色石蕊試紙伸入集氣瓶?jī)?nèi),觀察試紙是否變紅
C.將帶火星的木條伸入集氣瓶中,觀察木條是否復(fù)燃
②如果集氣瓶中收集到的無(wú)色氣體是氧氣,則氧氣的來(lái)源是_____________。
解析:(1)裝置A中發(fā)生的是濃硝酸與木炭的反應(yīng),生成NO2、CO2、H2O,由于NO2為紅棕色氣體,故三頸瓶中的氣體顏色為紅棕色。(2)將NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分別生成Ba(NO3)2和BaCO3,由于Ba(OH)2溶液足量,故溶液為堿性環(huán)境,BaCO3 不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替,因?yàn)镃a(OH)2 微溶于水,溶液中Ca(OH)2 含量太少,濃度太低,不足以完全吸收生成的酸性氣體,導(dǎo)致溶液呈酸性,從而不能生成CaCO3沉淀。(3)裝置B可以防止裝置C中酸性氣體因溶解速率太快而出現(xiàn)倒吸。(4)①NO與足量O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2,A正確;NO和O2均不具有酸性,B錯(cuò)誤;O2能使帶火星的木條復(fù)燃,而NO不能,C正確。②裝置A中除發(fā)生木炭與濃硝酸的反應(yīng)外,還發(fā)生濃硝酸的分解反應(yīng)。
答案:(1)紅棕色 C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O (2)BaCO3 不能 Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2濃度較低,不能形成CaCO3沉淀
(3)防倒吸
(4)①AC?、跐庀跛岬姆纸?br />
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