化学高考化学氮族方面试题的解题方法与技巧

化学高考化学氮族方面试题的解题方法与技巧

‎【化学】高考化学：氮族方面试题的解题方法与技巧 新策略：‎ ‎ 氮族元素，作为元素化合物部分的重点内容，在近几年的高考试卷中所占比例较大。其主要内容有氮族概念的分析与判断、氮的氧化物的分析与计算、硝酸及硝酸的性质分析与计算、磷及磷的化合物的分析与应用等。‎ ‎ 此类试题中的常规题，其解法有过量分析、守恒分析、方程式的合并分析、工业生产中的用量比较等。‎ ‎ 此类试题中的信息题，其解法有迁移类比、现象剖析、效用比较等。 ‎ 经典题：‎ 例题1 ：金属加工后的废切削液中含2% ~ 3%的NaNO2，它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理废切削液，使NaNO2转化为无毒物质，该反应分两步进行：第一步：NaNO2+NH4Cl = NaCl+NH4NO2 第二步：NH4NO2N2+2H2O 下列对第二步反应的叙述中正确的是 ‎①NH4NO2是氧化剂 ②NH4NO2是还原剂 ③NH4NO2发生了分解反应 ④只有氮元素的化合价发生了变化 ⑤NH4NO2既是氧化剂又是还原剂 A．①③ B．①④ C．②③④ D．③④⑤‎ 方法：根据方程式，对照叙述，从化合价、反应类型等方面综合分析。如果你想了解更多高考资讯，欢迎关注微信号80796072，每天为你推送最新高考信息，传递高考科学备考方案。‎ 捷径：NH4NO2==N2+2H2O这是分解反应，又是氧化还原反应，NO2—被NH4+还原生成N2，显然都是氮元素的化合价发生了变化。以此得答案为D。‎ 总结：同一元素，如果一种显正价的微粒，另一种显负价的微粒，若它们发生氧化还原反应，则往往生成该元素的单质，如2H2S+SO2==3S+2H2O，NaH+H2O==NaOH+H2等。‎ 例题2 ：某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时, 还原产物是 （ ）‎ A．NO2 B．NO C．N2O D．N2‎ 方法：据题可知，2mol金属失去的电子给了 1mol HNO3。可采取讨论试算的方法确定选项。‎ 捷径： 令金属为+1价，失2 mol电子，N被还原后显+3价。‎ 令金属为+2价，失4 mol电子，N被还原后显+1价。令金属为+3价，失6 mol电子，N被还原后显—1价。选项只有C符合。‎ 总结：金属与HNO3反应后的价态，是该题求解的关键。部分考生因难以确定金属的价态，而造成无法获得结果。‎ 例题3 ：关于磷的下列叙述中, 正确的是 ( ).‎ A．红磷没有毒性而白磷剧毒 B．白磷在空气中加热到260℃可转变为红磷 C．白磷可用于制造安全火柴 D．少量白磷应保存在水中 方法：逐项分析，分类判断。‎ 捷径：分析A选项．红磷没有毒性而白磷剧毒，正确。B选项中，因白磷在空气中受热会燃烧生成P2O5，故白磷只有在隔绝空气的条件下加热到260℃才可转变为红磷，故B项错误。分析C选项，白磷易自燃且有毒，故不能用于制造安全火柴，用于制造安全火柴的是红磷，C选项错。D选项，因白磷的燃点低，所以少量白磷应保存在水中。综合得答案为AD。‎ 总结：此题为概念性试题，虽然难度不大，但由于知识点较多，也极易出错。‎ ‎ 例题4 ：Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能，近年来此领域研 究有很大进展, 因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖，关于NO的下列叙述不正确的是 ( ) 　A．NO可以是某些含低价N物质氧化的产物　　　 B．NO不是亚硝酸酐 　C．NO可以是某些含高价N物质还原的产物　 　 　D．NO是红棕色气体 方法：从物质的性质，对照选项进行分析。 捷径：NO是无色的有毒气体。它是NH3的氧化产物4NH3+5O24NO+6H2O，也可以是HNO3或NO2的还原产物3Cu+8HNO3（稀）Cu（NO3）2+2NO+4H2O。NO不是亚硝酸酐，N2O3才是亚硝酸酐。因此得答案为D。总结：此题虽设置了新情境，但仔细分析可发现，所设新情境与解题并无关系。‎ 例题5 ：‎ ‎ 方法：通过信息迁移获解。捷径：含氧酸中的氢原子，只有在与氧原子结合成—OH后，才具有酸的性质，也才可以和重水中的D原子进行交换。由题意可知磷酸是三元酸，次磷酸是一元酸，因而在结构式中只有一个—OH结构。A是二元酸，C D结构式中氧周围有三个键，因而这种结构式一定是错误的。以此只有B选项符合题意。 ‎ 总结：题中所给磷酸分子的结构式是给一个信息，该信息告诉我们，含氧酸中只有与O原子直接结合的H原子才可能电离出H+，即题中所说的与D2O中的D原子发生氢交换。把该信息迁移到H3PO2中，由于NaH2PO2不能与D2O进行氢交换，所以H3PO2只是一元酸，因而其结构式中只有一个—OH，再应用O原子只能有两个共价键（ 或说有二根短线）的基础知识，就不难作出选择。‎ 例题6 ：某化合物的化学式可表示为Co(NH3)xCly(x,y均为正整数)。为确定x和y的值, 取两份质量均为0.2140 g 的该化合物进行如下两个实验。‎ 将一份试样溶于水, 在硝酸存在的条件下用AgNO3溶液滴定(生成AgCl沉淀), 共消耗24.0 mL 0.100 mol/L的AgNO3溶液。在另一份试样中加入过量NaOH溶液并加热, 用足量盐酸吸收逸出的NH3，吸收NH3共消耗24.0mL 0.200 mol/LHCl溶液。‎ 试通过计算确定该化合物的化学式。‎ ‎(本题可能用到的原子量：H 1.0 N 14.0 Cl 35.5 Co 58.9 )‎ 方法：利用原子个数守恒及质量守恒求解。‎ 捷径：设用n表示物质的量, m表示质量。则：‎ n(NH3)=0.200×24.0×10-3=4.80×10-3(mol)‎ m(NH3)=4.80×10-3×17.0=8.16×10-2(g)‎ n(Cl-)=0.100×24.0×10-3=2.40×10-3(mol)‎ m(Cl-)=2.40×10-3×35.5=8.52×10-2(g)‎ m(钴离子)=0.2140-8.16×10-2-8.52×10-2=4.72×10-2(g)‎ ‎ ‎ n(钴离子):n(NH3):n(Cl-)=1:6:3‎ 该化合物的化学式为CO(NH3)6Cl3 ‎ 总结：分清反应过程中各种物质间量的关系，是运用守恒法解题的前提。‎ ‎ ‎ 金钥匙：‎ 例题1 ：在汽车引擎中，N2和O2进行反应会生成污染大气的NO，N2+O2=2NO；△H>0。据此有人认为废气排出后，温度即降低，NO分解，污染也就会自行消失。事实证明此说法不对，其主要原因可能是 ( )‎ A．常温常压下NO分解速率很慢 B．空气中NO迅速变为NO2而不分解 C．空气中O2与N2浓度高，不利于平衡向左移动 D．废气排出压力减小，不利于平衡左移 方法：从速率、平衡及后续反应综合分析。‎ 捷径：污染不会自行消失，说明NO很难分解成N2和O2，其原因有A、B、C，而主要原因则由NO分解成N2和O2与NO转化成NO2的速率决定。温度降低后，NO分解很慢，而其转化成NO2的速率却很快。故正确答案为A、B。‎ 总结：该题不少考生错误认为：根据勒沙特列原理，增大反应物浓度，平衡将向正反应方向移动，以此其主要原因可能是C。出错的原因是未能对题中温度降低进行深入思考之故。‎ 例题2 ：一定条件下，将等体积NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的 A． 1/4 B． 3/4 C． 1/8 D．3/8‎ 方法：此题为循环反应，可通过合并方程式后再分析。‎ 捷径：本题涉及的化学方程式为：方程式（1）2NO + O2 = 2NO2↑,方程式（2）3NO2 + H2O = 2HNO3+ NO↑。如果此时纠缠NO或NO2的局部反应，按常规的关系式法求解，计算十分繁杂。相反，若此时将两步反应合并求解，计算十分简便。由于NO2的量与题设和结果均无关，将（1）式×3和（2）式×2合并，可得方程式（3）为4NO + 3O2 + 2H2O =4HNO3。（3）式明显地提供了混合气体与剩余气体之间的体积关系。当NO和O2等体积（等物质的量）混合时，O2必然过量。‎ 利用上述（3）式，假设4体积NO和4体积O2混合，完全反应后，必剩余1体积O2 。即剩余气体的体积只能占原总体积的1/8 。得答案为C。‎ 总结：此题为一常规题，在此提出便于学生掌握其方法。‎ 例题3 ： 铵盐受热分解的过程就是铵根离子（NH4+）把质子转移给酸根的过程，对于相同类型的铵盐，可根据上述反应判断其热稳定性。NH4F、NH4Cl、NH4Br、NH4I的热稳定性由强到弱的顺序为 ，理由是 。‎ 方法：根据信息类推。‎ 捷径：本题的“热稳定性”是指酸根离子接受NH4+释放出一个H+，生成卤化氢和NH3的过程。该反应越容易发生，此铵盐越稳定。又酸根离子半径越小，结合H+能力越强，则盐就越不稳定。以此其热稳定性顺序为：NH4I﹥NH4Br﹥NH4Cl﹥NH4F。‎ 总结：该题解答的关键在于正确运用所给信息，再根据所学知识进行推理、分析、判断，从而得出正确结论。又如：‎ 已知2NO2+H2O=HNO3+HNO2，结合已有知识推断，下列结论中正确的是（ ）‎ ‎①HNO2比HNO3更不稳定 ②HNO2的分解产物为NO和H2O ③HNO2的分解产物为NO2、NO和H2O A．只有① B．①② C．①③ D．②③‎ 答案应选C。‎ 本题极易错答为根据非金属性F﹥Cl﹥Br﹥I来判断热稳定性为NH4F﹥NH4Cl﹥NH4Br﹥NH4I。错答的原因是将铵盐的热稳定性与气态氢化物的稳定性混为一谈。‎ 例题4 ：设NO2和O2混合气体中，NO2的体积百分含量为x%，取50mL量筒盛满该混合气体并倒立于水中，足够时间后量筒内剩余气体VmL，试作V随x变化图象，并利用该图象，求若最终剩余气体10mL，原混合气体中NO2的体积百分比可能是多少？ ‎ 方法：根据反应式：3NO2 + H2O= 2HNO3 + NO，4NO2 + O2+ 2H2O = 4HNO3。首先找出起点( x=0 )、拐点( 完全反应的点，x=80 )和终点(x=100 )，然后以点带面，通过三点作出连线即得图象，再通过图象分析混合气体中NO2 的体积百分比。‎ 捷径：根据上述反应，列表求值。‎ x ‎0‎ ‎80‎ ‎100‎ V ‎50‎ ‎0‎ ‎16.7‎ 以x为横坐标，V为纵坐标建立坐标系，找出并顺次连接以上各点，所得图象即为所求。 ‎ ‎ 过V=10作x轴的平行线，交图象于A、B两点，其相应横坐标依次为64和92。以此得答案为：若最终剩余10mL气体，原混合气体中NO2%为64%或92%。 ‎ 总结：图象中三点的分析，是解答该题的重点，部分考生由于对点分析欠缺而出错。‎ 例题 5 ：把Cu片投入到盛有过量浓HNO3的烧瓶中，使它充分反应。将产生的气体导入容器A内，反应后的溶液倒入蒸发皿内小心蒸干，再把固体全部转移到试管中，加热使它完全分解。假设将分解的气体也收集到A容器内，然后将A倒立在水槽中，待反应停止后，测得此容器内剩余气体0.448L（标准状况）。求参加反应的Cu的质量（假设收集气体过程中无其他气体进入容器内，且A容器恰好集满）。[提示：Cu（NO3）2分解生成CuO、NO2和O2] ‎ 方法：根据题意，发生的化学反应方程式为 Cu+4HNO3（浓）= Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O ‎ ‎ 2Cu（NO3）2 = 2CuO+4NO2↑+O2↑4NO2+O2+2H2O=4HNO3 ， 3NO2+H2O=2HNO3+NO 其中Cu（NO3）2分解产生的NO2与O2物质的量之比为4︰1，全部被水吸收，最后剩余的0.448L气体为NO，是Cu与浓HNO3反应产生的NO2转化而来的。可直接根据NO的体积，计算Cu的质量。‎ 捷径：3Cu ～ 6NO2 ～ 2NO ‎ 3×64g 2×22.4L ‎ m（Cu） 0.448L m（Cu）= =1.92g 总结：最后剩余的气体应为NO，不能误认为是NO2，应考虑NO2溶于水转化为NO。剩余气体与Cu（NO3）2无关是简捷求解本题的关键。此题也可通过得失电子守恒求解。 ‎ 例题6 ：某工厂由NH3制取硝酸铵。在氧化炉中，NH3有3.1%损失，在以后氮氧化合物转化为硝酸的过程中，氮元素的利用率是95%，最后将硝酸与氨化合，氨又损失3.1%，现有1950 kg NH3，可制取NH4NO3多少千克？‎ 方法：这里NH3的反应分两路，一路是NH3 → NO → NO2 → HNO3，另一路是NH3与硝酸化合，问题在于两路中氮元素的损失率不同。因此首先要求出1950kg NH3在两路中的合理分配问题，然后再根据任一路线求出NH4NO3。‎ 捷径：根据题意，NH3参与的反应，可表示如下：‎ 设用于制HNO3的NH3为a kg，用于与HNO3化合的NH3为（1950 — a ）kg 。为充分利用NH3，应有：‎ a × （1 — 3.1%）× 95% = （1950 — a）×（1 — 3.1%）‎ 解之得：a = 1000 (kg)‎ 即1950 kg NH3中有1000 kg用于制取HNO3。根据此过程即可计算NH4NO3的产量为：1000 ×（1 — 3.1%） ×95% × 80 / 17 = 4332（kg）‎ ‎（式中80与17分别为NH4NO3和NH3的摩尔质量）。‎ 总结：将两路过程通过图示进行分解，既方便明了，又提高了解题的速率。 ‎ 例题7 ：取三份1.5mL0.02 mol/L的石灰水，均加入0.02mol/L的H3PO4溶液，恰好完全反应，分别生成Ca3(PO4)2、CaHPO4、Ca（H2PO4）2，所需加入的H3PO4溶液体积比为多少？‎ 方法：将三种钙盐Ca3(PO4)2、CaHPO4、Ca（H2PO4）2按等钙离子进行拆分，找出Ca∽P之间的关系，再依据P原子守恒求解。‎ 捷径：分析三种钙盐Ca3(PO4)2、CaHPO4 、Ca（H2PO4）2其Ca、P原子个数比依次为3 ：2 、1 ：1、1 ：2，将钙离子定为3，可变为3 ：2 3 ：3 3 ：6，以此其化学式可变为：Ca3(PO4)2、Ca3(HPO4)3 、Ca3（H2PO4）6，则P元素的原子个数比应为2 ：3 ：6，由于H3PO4浓度已定，要提供如上比例的P原子，其物质的量的多少决定于体积，故体积比为2 ：3 ：6 。‎ 总结：直接用化学方程式求解很麻烦，采用化学式拆分便使解题变得简单。‎ 例题8 ：把浓度为16% 的NaOH溶液300g与浓度为5mol/L的H3PO4溶液200 mL混合，求所得物质的名称及质量（不考虑水的生成）。‎ 方法：H3PO4是三元酸，NaOH是一元碱，该中和反应的产物可能是NaH2PO4、NaHPO4、Na3PO4三种盐中的某一种，也可能是其中某两种盐的混合物，可逐步用三态分析法作计算。‎ 捷径：先算出两种反应物的物质的量 n（NaOH） = [16%×3 00g]/40g·mol-1= 1.2mol n（H3PO4） = 5mol/L×0.2L = 1mol 第一步，NaOH与H3PO4反应生成NaH2PO4 ，剩余NaOH0.2mol。‎ 第二步， NaOH + NaH2PO4 = Na2HPO4 + H2O 起始(mol) 0.2 1 0‎ 转化(mol) 0.2 0.2 0.2‎ 终态(mol) 0 0.8 0.2‎ 两种酸式盐互不反应，故最终产物是NaH2PO4和Na2HPO4的混合物，其质量分别是：‎ m(NaH2PO4) = 120 g/mol×0.8mol = 96 g m(Na2HPO4) = 142 g/mol×0.2mol = 28.4g 总结：该题除利用三态分析外，还可通过设未知数列方程求解。‎ 例题9 ：将20mLNO2和NO的混合气体，通入倒立在水槽中盛满水的量筒内，结果发现量筒内剩下11mL气体。求原混合气体中NO2和NO各多少mL？ ‎ 方法：根据反应前后体积之差求解。‎ 捷径：设原混合气体中NO2所占体积为x ，则NO的体积为20 mL— x 反应前后体积差为：20 mL — 11 mL= 9 mL 根据题意和化学方程式 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO↑知，每有3mLNO2气体参与反应，就生成1mLNO，体积减少2mL；现体积减少了9mL，通过列比例式可求得NO2的体积为：，3 mL：2 mL =x：9 mL；x=13.5mL，则NO体积为20 mL — 13.5 mL= 6.5 mL。‎ 总结：此题还可从另一角度：求新生成NO气体的量用同样的方法求解。‎ 例题10 ：在标准状况下，由NO2、NH3、H2组成的混合气体10 L，通过稀硝酸溶液，溶液的质量增加了12.5 g，气体的体积缩小到3.28 L，求混合气体各成分的体积。 ‎ 方法：混合气体通过稀HNO3，其中的H2不发生作用，NO2与NH3分别和H2O与HNO3‎ 反应，结果都使原混合气体体积减少和溶液质量增加。据此，利用差值关系，通过反应前后混合气体总体积减少值和溶液总质量的增加值建立等式求算即可。‎ 捷径：设NO2的体积为aL，NH3为体积为bL。，‎ ‎3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 气体体积减少值 ‎3L 1L （3 — 1）L = 2L aL 2/3aL NH3 + HNO3 = NH4NO3 气体体积减少值 ‎1L　　　　　　　　　　　　　　　　　1L bL bL ‎3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO　　溶液质量增加值 ‎138ｇ 30ｇ 108ｇ ‎（a/22.4）×46ｇ （108×46×a）/（138×22.4）ｇ NH3 + HNO3 = NH4NO3 　　　溶液质量增加值 ‎17ｇ　　　　　　　　　　　　　　　17ｇ ‎（b/22.4）×17ｇ （b/22.4）×17ｇ 根据题意得：‎ ‎2/3a+b=10 — 3.28 ①‎ ‎（108×46×a）/（138×22.4）+（b/22.4）×17=12.5 ②‎ 解①②两式得：a=6.72L，b=2.24L 所以氢气的体积为：（10 — 6.72 — 2.24）L = 1.04L。‎ 总结：在同一试题中可能同时出现多个差量，如能分别予以剖析，便能正确作答。‎ 聚宝盆：合并反应和后续反应是氮族部分的重点和难点，某些学生在解题时，由于未及深入地观察事物和思考问题，忽视对题中隐含条件的分析造成描述不完整、答案残缺不全，对于与问题相关的多个因素顾此失彼等而产生错误的现象在这一类试题中出现得较多。如当题中出现NO2时，便要考虑其后续反应，即NO2N2O4。‎