2019届一轮复习人教版专题十八 氮及其化合物学案
专题十八 氮及其化合物
考纲解读
考点
考纲内容
高考示例
预测热度
氮的单质、氧
化物和硝酸
1.了解氮及其氧化物的主要性质
2.了解氮的氧化物对环境的影响
3.了解硝酸的主要性质
2017北京理综,27,12分
2016北京理综,26,13分
2015北京理综,8,6分
★★
氨及铵盐
1.了解氨的主要性质及其应用
2.了解NH3的实验室制法
3.了解铵盐的主要性质及其应用
2016课标Ⅱ,26,14分
2015山东理综,11,5分
★★
分析解读 本专题知识内容丰富,涉及面广,是高考命题的热点内容之一。试题常以氮元素及其化合物知识为载体,考查基本概念、基本理论、实验、计算等,具有较强的综合性。
命题探究
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)①液封,防止氨气逸出
②N+OH- NH3↑+H2O 保温使氨完全蒸出 (5)
核心考点
1.常见实验仪器的名称及作用
2.离子方程式的书写
3.化学实验相关计算
解题思路
(1)若b中气压过大,则a导管中液面上升,使b中气压减小,避免出现安全事故。
(5)处理后,样品中的氮元素全部转入NH3·H3BO3中。
NH3·H3BO3 ~ HCl
1 mol 1 mol
n(NH3·H3BO3) c mol·L-1×V×10-3 L
由原子守恒可得,样品中氮的质量分数为:×100%=%。
若氮元素全部来自于甘氨酸,利用N原子守恒可得,n(C2H5NO2)=c·V·10-3 mol,则样品纯度为:×100%=%。
疑点解答
凯氏定氮法可将样品中所有的有机氮均转化为铵盐。若氮元素全部来自甘氨酸,则可计算出样品中甘氨酸含量为%;若样品中含有其他含氮有机物,则样品中甘氨酸含量小于%。
易错警示
第(5)小题书写答案时要注意“%”。
设题技巧
本题以凯氏定氮法测蛋白质中氮含量为背景,紧密结合生活实际与所学基础知识,考查学生的分析问题能力、计算能力以及氨与铵盐基础知识。试题设计充分体现学以致用及学科素养。
命题特点
1.本专题命题通常以非选择题形式综合考查基本概念、基本理论、化学反应原理等,一般会渗透对计算能力的考查
2.结合重要含氮化合物的性质以实验题形式命题,考查实验探究能力、实验方案的设计与评价等
五年高考
考点一 氮的单质、氧化物和硝酸
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( )
①
②
③
A.由①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②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③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 D
2.(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 A
3.(2015北京理综,12,6分)在通风橱中进行下列实验:
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
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2 2NO2
B.Ⅱ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Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
答案 C
4.(2014山东理综,9,5分)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.FeSO4 D.Fe3O4
答案 A
5.(2017北京理综,27,12分)SCR和NSR技术可有效降低柴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:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式: 。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式: 。
③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: 。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。
(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
①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 。
②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 。
③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:
NNO+ H2O
答案 (12分)
(1)①CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3
②8NH3+6NO2 7N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4
④
(2)①BaO
②8∶1
③415NO+4NH3+3O2 415NNO+6H2O
6.(2016北京理综,26,13分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中N的反应原理如下图所示。
①作负极的物质是 。
②正极的电极反应式是 。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定N的去除率和pH,结果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
N的去除率
接近100%
<50%
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时,N的去除率低。其原因是 。
(3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高N的去除率。对Fe2+的作用提出两种假设:
Ⅰ.Fe2+直接还原N;
Ⅱ.Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。
①做对比实验,结果如下图所示。可得到的结论是 。
②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高N去除率的原因: 。
(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定N的去除率和pH,结果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
N的去除率
约10%
约3%
1小时pH
接近中性
接近中性
与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,N去除率和铁的最终物质形态不同的原因: 。
答案 (13分)
(1)①Fe
②N+8e-+10H+ N+3H2O
(2)FeO(OH)不导电,阻碍电子转移
(3)①本实验条件下,Fe2+不能直接还原N;在Fe和Fe2+共同作用下能提高N去除率
②Fe2++2FeO(OH) Fe3O4+2H+,Fe2+将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4,利于电子转移
(4)初始pH低时,产生的Fe2+充足;初始pH高时,产生的Fe2+不足
教师用书专用(7—10)
7.(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
A
Al
HCl
NaOH
B
NH3
O2
HNO3
C
SiO2
NaOH
HF
D
SO2
Ca(OH)2
NaHCO3
答案 B
8.(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(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,工艺流程如下:
已知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+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Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是 。蒸发Ⅰ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Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是 。母液Ⅱ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Ⅰ操作
c.转入转化液 d.转入结晶Ⅱ操作
(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2∶1,则生产1.38吨NaNO2时,Na2CO3的理论用量
为 吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。
答案 (1)NaNO3 (2)防止NaNO3的析出 溶碱
(3)将NaNO2转化为NaNO3 c、d (4)1.59
9.(2015安徽理综,25,14分)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。
(1)Si位于元素周期表第 周期第 族。
(2)N的基态原子核外电子排布式为 ;Cu的基态原子最外层有 个电子。
(3)用“>”或“<”填空:
原子半径
电负性
熔点
沸点
Al Si
N O
金刚石 晶体硅
CH4 SiH4
(4)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。
0~t1时,原电池的负极是Al片,此时,正极的电极反应式是 ,溶液中的H+向 极移动。t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是 。
答案 (14分)(1)三 ⅣA (2)1s22s22p3 1
(3)
>
<
>
<
(4)2H++N+e- NO2↑+H2O 正 Al在浓HNO3中发生钝化,氧化膜阻止了Al的进一步反应
10.(2013大纲全国,28,15分)制备氮化镁的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)检查装置气密性的方法是 ,a的名称是 ,b的名称是 。
(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式 。
(3)C的作用是 ,D的作用是 ,是否可以把C与D的位置对调并说明理由 。
(4)写出E中发生反应的化学方程式 。
(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象 。
答案 (15分)(1)微热b,这时G中有气泡冒出,停止加热冷却后,G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱,则气密性良好(2分) 分液漏斗 圆底烧瓶(每空1分,共2分)
(2)(NH4)2SO4+2NaNO2 2N2↑+Na2SO4+4H2O(2分)
(3)除去氧气(及氮氧化物) 除去水蒸气 不能,对调后无法除去水蒸气(每空1分,共3分)
(4)N2+3Mg Mg3N2(2分)
(5)取少量产物于试管中,加少量蒸馏水,试管底部有沉淀生成,可闻到刺激性氨味(把润湿的红色石蕊试纸放在管口,试纸变蓝),证明产物中含有氮化镁;弃去上清液,加入盐酸,若观察到有气泡产生,则证明产物中含有未反应的镁(4分)
考点二 氨及铵盐
1.(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 D
2.(2015山东理综,11,5分)下列由实验现象得出的结论正确的是 ( )
操作及现象
结论
A
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)<
Ksp(AgI)
B
向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色
溶液中一定含有Fe2+
C
向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯,振荡、静置,溶液上层呈橙红色
Br-还原性强于Cl-
D
加热盛有NH4Cl固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结
NH4Cl固体可以升华
答案 C
3.(2016课标Ⅱ,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)①2O2(g)+N2(g) N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g) N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= ,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=8.7×107;KW=1.0×10-14)。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1 kg的联氨可除去水中溶解的O2 kg;与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是 。
答案 (14分)(1)H······H -2
(2)2NH3+NaClO N2H4+NaCl+H2O
(3)2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放热量大、产生大量气体
(4)8.7×10-7 N2H6(HSO4)2
(5)固体逐渐变黑,并有气泡产生 1 N2H4的用量少,不产生其他杂质(还原产物为N2和H2O,而Na2SO3产生Na2SO4)
教师用书专用(4)
4.(2013广东理综,10,4分)下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
NH4Cl为强酸弱碱盐
用加热法除去NaCl中的NH4Cl
B
Fe3+具有氧化性
用KSCN溶液可以鉴别Fe3+
C
溶解度:CaCO3
7
c.0.1 mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(N)+c(OH-)
d.0.1 mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(N)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
⑤试设计实验检验C装置中NaNO2的存在(写出操作、现象和结论): 。
答案 (1)①2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑、2NO+O2 2NO2 ②装有水的洗气瓶
③5NO+3Mn+4H+ 5N+3Mn2++2H2O
(2)①制取NO ② CO2↑+4NO2↑+2H2O
③碱石灰 ④bc
⑤取少量C装置中的产物置于试管中,加入适量蒸馏水溶解,滴加少量酸性KMnO4溶液,若溶液紫色褪去,说明C中产物含有NaNO2
考点二 氨及铵盐
6.(人教必1,四-4-4,变式)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
答案 A
7.(2018河南、河北重点高中一联,9)
下列各组物质中,任意两种物质在常温下均能发生反应的是( )
物质
组别
甲
乙
丙
A
NH3
CuO
稀HNO3
B
Al
盐酸
Fe2O3
C
Si
O2
H2
D
SO2
NaOH溶液
新制氯水
答案 D
8.(2017河南开封定位考试,10)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、CaSO3
B.X可以是空气,且需过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
D.处理含N废水时,发生反应的离子方程式为:N+N N2↑+2H2O
答案 B
9.(2017山西大同第一次调研,10)下列实验事实所对应的结论正确的是( )
实验事实
结论
①
Cl2的水溶液可以导电
Cl2是电解质
②
将燃烧的镁条放入CO2中能继续燃烧
还原性:Mg>C
③
NaHCO3溶液与NaAlO2溶液混合产生白色沉淀
酸性:HC>Al(OH)3
④
常温下白磷可自燃而氮气须在放电时才与氧气反应
非金属性:P>N
⑤
某无色溶液中加入氢氧化钠溶液并加热,产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝
该溶液中一定有N
A.③④⑤ B.②③⑤
C.①②③ D.全部
答案 B
10.(2018河南、河北重点高中一联,15)磷化铝(AlP)通常可作为一种广谱性熏蒸杀虫剂,吸水后会立即产生高毒的PH3气体(熔点为-132 ℃,还原性强)。卫生安全标准规定:当粮食中磷化物(以PH3计)的含量不超过0.05 mg·kg-1时,粮食质量合格;反之,粮食质量不合格。某化学兴趣小组的同学通过下列方法对粮食中残留的磷化物含量进行了研究。
【操作流程】
安装吸收装置→PH3的产生与吸收→转移KMnO4吸收溶液→亚硫酸钠标准溶液滴定。
【实验装置】
已知C中盛有100 g原粮,E中盛有20.00 mL 1.13×10-3 mol·L-1 KMnO4溶液(H2SO4酸化)。
请回答下列问题:
(1)仪器D的名称是 。
(2)B中盛装焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是吸收空气中的O2,防止氧化装置C中生成的PH3,则A中盛装KMnO4溶液的作用是 。
(3)通入空气的作用是 。
(4)已知PH3被氧化成磷酸,则E中发生反应的离子方程式为 。
(5)收集E中吸收液,加水稀释至250 mL,取25.00 mL于锥形瓶中,用5.0×10-4 mol·L-1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液11.00 mL,则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为 mg·kg-1,该原粮质量是否合格? (填“合格”或“不合格”)。
答案 (1)直形冷凝管(或冷凝管)
(2)除去空气中的还原性气体,避免影响实验结果
(3)保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收
(4)5PH3+8Mn+24H+ 5H3PO4+8Mn2++12H2O
(5)0.13(或0.127 5) 不合格
11.(2016安徽六安一中一模,26)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质,设计了如图所示的装置。
(1)若分液漏斗中氨水的浓度为9.0 mol·L-1,配制该浓度的氨水100 mL,用到的玻璃仪器有100 mL容量瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、 。
(2)甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气,烧瓶内固体X为 。
(3)乙装置的作用是 ;写出受热时丙装置发生反应的化学方程式: 。
(4)当戊中观察到 的现象,则说明已制得硝酸。某同学按上图组装仪器并检验气密性后进行实验,没有观察到此现象,请分析实验失败的可能原因: ,如何改进装置: 。
(5)改进后待反应结束,将丁装置倒立在盛水的水槽中,会观察到的现象是 。
答案 (1)胶头滴管 (2)过氧化钠
(3)干燥氧气和氨气的混合气体 4NH3+5O2 4NO+6H2O
(4)紫色石蕊试液变红 过量的氨气致使戊中溶液不一定呈酸性 在丙和丁之间连接盛有无水氯化钙的干燥管或盛有浓硫酸的洗气瓶
(5)试管丁内水面慢慢上升,上升到一定高度不再变化,试管内气体颜色由红棕色逐渐变淡至无色
B组 2016—2018年模拟·提升题组
(满分65分 时间:30分钟)
一、选择题(每小题6分,共24分)
1.(人教必1,四-3-7,变式)对反应3NO2+H2O 2HNO3+NO的下列说法正确的是( )
A.还原剂与氧化剂物质的量之比为2∶1
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.反应中若有6 mol NO2参与反应,则有3 mol电子发生转移
答案 A
2.(2017山东省实验中学一诊,8)下列有关非金属元素的说法正确的是( )
A.二氧化氯具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
B.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆
C.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂
D.硅是重要的半导体材料,常用于制作光导纤维
答案 C
3.(2017湖南五校联考,18)将9 g铜和铁的混合物投入100 mL稀硝酸中,充分反应后得到标准状况下1.12 L NO,剩余4.8 g金属;继续加入100 mL等浓度的稀硝酸,金属完全溶解,又得到标准状况下1.12 L NO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红,
则下列说法正确的是( )
A.原混合物中铜和铁各0.075 mol
B.稀硝酸中溶质的物质的量浓度为0.5 mol·L-1
C.第一次剩余的4.8 g金属为铜和铁
D.再加入上述100 mL稀硝酸,又得到标准状况下1.12 L NO
答案 A
4.(2017河南百校联盟3月联考,13)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。在如图所示的物质转化关系中,p、q、m、n分别是元素Z、W、X、Y的气体单质,p和s均为有色气体,v的水溶液呈碱性。常温下,0.1 mol/L t溶液与0.1 mol/L u溶液的pH 均为1。下列说法正确的是( )
A.原子半径:XY>W
C.v能分别与u、t反应生成离子化合物
D.Z的氧化物对应的水化物均为强酸
答案 C
二、非选择题(共41分)
5.(2018湖北部分重点中学联考,17)(13分)氨对人类的生产生活具有重要影响。
(1)氨的制备与利用。
①工业合成氨的化学方程式是 。
②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:
①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用: 。
②若利用氨气传感器将1 L水样中的氨氮完全转化为N2时,转移电子的物质的量为6×10-4mol,则水样中氨氮(以氨气计)含量为 mg·L-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。下图为MFC碳氮联合同时去除氨氮转化系统原理示意图。
①已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5∶2,写出A极的电极反应式: 。
②结合电极反应方程式简述N去除的原理: 。
答案 (1)①N2+3H2 2NH3
②4NH3+5O2 4NO+6H2O
(2)①c(OH-)增大,使N+OH- NH3·H2O NH3↑+H2O平衡正向移动,利于生成氨气,被空气吹出
②3.4
(3)①CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+
②N在好氧微生物反应器中转化为N:N+2O2 N+2H++H2O;N在MFC电池的正极转化为N2:2N+12H++10e- N2↑+6H2O
6.(2017山东济南一模,26)(15分)近年我国汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物。回答下列问题:
(1)汽车发动机工作时会引起反应:N2(g)+O2(g) 2NO(g),是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。2 000 K时,向容积为2 L的密闭容器中充入2 mol N2与2 mol O2,发生上述反应,经过5 min达到平衡,此时容器内NO的体积分数为0.75%,则该反应在5 min内的平均反应速率v(O2)= mol/(L·min),N2的平衡转化率为 ,2 000 K时该反应的平衡常数K= 。
(2)一定量NO发生分解的过程中,NO的转化率随时间变化的关系如图所示。
① 反应2NO(g) N2(g)+O2(g)为 反应(填“吸热”或“放热”)。
②一定温度下,能够说明反应2NO(g) N2(g)+O2(g)已达到平衡的是 (填序号)。
a.容器内的压强不发生变化
b.混合气体的密度不发生变化
c.NO、N2、O2的浓度保持不变
d.单位时间内分解4 mol NO,同时生成2 mol N2
③在四个容积和温度均相同的密闭容器中分别加入下列物质,相应物质的量(mol)如下表所示。相同条件下达到平衡后,N2的体积分数最大的是 (填容器代号)。
容器代号
NO
N2
O2
A
2
0
0
B
0
1
1
C
0.4
0.6
0.8
D
2
0.5
0.4
(3)当发动机采用稀薄燃烧时,尾气中的主要污染物为NOx。可用CH4催化还原NOx以消除氮氧化物污染。
已知:CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1
①写出CH4与NO反应生成N2、CO2、H2O(g)的热化学方程式: ;
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)转化为无毒气体,该反应的化学方程式为 。
答案 (1)0.001 5 0.75% 2.28×10-4
(2)①放热 ②c ③D
(3)①CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1 160 kJ·mol-1
②2xCO+2NOx 2xCO2+N2
7.(2016福建福州一中质检,27)(13分)据统计,2015年入冬以来,华北黄淮地区已经出现4
次严重雾霾过程,持续时间达3~7天。氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一,消除氮氧化物有多种方法。
(1)NH3催化还原氮氧化物技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。发生的化学反应是:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0。
①当该反应有1 mol N2(g)生成时,电子转移总数是 。
②该反应的平衡常数表达式K= 。
③为了加快反应速率,并且提高NOx的转化率,采取的措施是 (填字母)。
a.增大NH3的浓度
b.增大N2的浓度
c.增大压强
d.选择合适的催化剂
(2)可利用甲烷催化还原氮氧化物。已知:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-867 kJ·mol-1
则CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式是 。
(3)利用ClO2 消除氮氧化物的污染,反应过程如下:(部分反应物或生成物略去)
NO NO2 N2
反应Ⅰ的产物中还有两种强酸生成,且其中一种强酸与NO2的物质的量相等,则化学方程式是 ,若有11.2 L(标准状况)N2生成,共消耗ClO2 g。
答案 (1)①1.806×1024或3NA
② ③a
(2)CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 160 kJ·mol-1
(3)2NO+ClO2+H2O NO2+HNO3+HCl 67.5
C组 2016—2018年模拟·方法题组
方法 硝酸与金属反应的有关计算
1.(2018河北衡水中学大联考,21)将13.6 g Cu和Cu2O组成的混合物加入250 mL一定浓度的稀硝酸中,固体完全溶解生成Cu(NO3)2和NO。向所得溶液中加入1.0 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为19.6 g,此时溶液呈中性,且金属离子沉淀完全。下列说法正确的是( )
A.原固体混合物中,Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1
B.原稀硝酸的浓度为1.3 mol·L-1
C.产生的NO的体积为2.24 L
D.反应后剩余硝酸的物质的量为0.1 mol
答案 D
2.(2018湖南长沙长群中学月考,22)2.24 g铜和镁的混合物完全溶于某浓度的硝酸溶液中,还原产物中有NO2、NO、N2O三种物质,且体积均为0.224 L(标准状况),然后向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,所得沉淀经过滤、洗涤、干燥后称重,质量为( )
A.3.12 g B.4.28 g C.4.68 g D.5.08 g
答案 B
3.(2016河北衡水中学二调,29)2.8 g Fe全部溶于一定浓度的200 mL HNO3溶液中,得到标准状况下的气体1.12 L,测得反应后溶液的pH为1。若反应前后溶液体积变化忽略不计,则下列有关判断正确的是( )
A.反应后的溶液最多还能溶解1.4 g Fe
B.反应后溶液中c(N)=0.85 mol/L
C.反应后溶液中铁元素可能以Fe2+形式存在
D.1.12 L气体可能是NO、NO2的混合气体
答案 B
4.(2017江西六校联考,21)(1)有两种气体单质Am和Bn。已知7.2 g Am和6.3 g Bn所含的原子个数相同,分子个数之比为2∶3。又知A原子中L电子层含电子数是K电子层的3倍。通过计算回答:
(1)写出B的元素名称: 。
(2)向含0.1 mol FeBr2的溶液中通入0.1 mol Cl2充分反应,反应的离子方程式
为 (写成一个离子方程式)。
(3)将192 g铜投入1 L浓度均为2 mol/L的硝酸、硫酸混合酸中,充分反应后生成NO L(标准状况下)(还原产物只有NO)。
(4)取100 g铜、铁、银、铝金属的混合物,加足量的稀硝酸完全溶解,已知硝酸的还原产物为NO,且NO体积在标准状况下为67.2 L;向所得的溶液中加入适量的2 mol/L氢氧化钠溶液,则能得到沉淀的最大值
为 g(不考虑AgOH的分解)。
(5)将一定量经硫酸酸化的KMnO4溶液与FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中Fe3+的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示。开始加入的KMnO4的物质的量为 (附注:高锰酸钾将I-氧化:16H++2Mn+10I- 5I2+2Mn2++8H2O)。
答案 (1)氮 (2)2Fe2++2Br-+2Cl2 2Fe3++Br2+4Cl- (3)33.6 (4)253 (5)0.3 mol
