非金属氮及其化合物 突破训练（五）.doc

非金属碳、硅及其化合物 突破训练（五）‎ ‎1．将11.2 g的Mg—Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体x(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体x的成分可能是(　　)‎ A．0.3 mol NO2和0.3 mol NO B．0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4‎ C．0.6 mol NO D．0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4‎ 解析：选D　向Mg—Cu混合物与足量的硝酸反应所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀为氢氧化镁、氢氧化铜，所以沉淀中m(OH－)为21.4 g－11.2 g＝10.2 g，物质的量为＝0.6 mol，根据电荷守恒可知，11.2 g的Mg—Cu提供的电子为0.6 mol。生成0.3 mol NO2和0.3 mol NO，N元素获得电子为0.3 mol×(5－4)＋0.3 mol×(5－2)＝1.2 mol，得失电子不相等，A错误；生成0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4，N元素获得电子为0.2 mol×(5－4)＋0.1 mol×2×(5－4)＝0.4 mol，得失电子不相等，B错误；生成0.6 mol NO，N元素获得电子为0.6 mol×(5－2)＝1.8 mol，C错误；生成0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4，N元素获得电子为0.1 mol×(5－2)＋0.2 mol×(5－4)＋0.05 mol×2×(5－4)＝0.6 mol，得失电子相等，D正确。‎ ‎2．一定量的金属Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到混合气体(含NO、N2O4、NO2)共1.8 mol。将上述气体平均分为两份，一份与标准状况下8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余；另一份恰好能被500 mL 2 mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，则其中NaNO3的物质的量为(　　)‎ A．0.1 mol B．0.15 mol C．0.2 mol D．0.25 mol 解析：选C　由题意可知，一份气体恰好能被500 mL 2 mol·L－1‎ NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，根据原子守恒，可知每份气体含有N原子的物质的量是1 mol；一份气体与标准状况下8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余，则完全生成硝酸，设混合气体中N元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒有(5－a)×1 mol＝×4，a＝3.4；设NaNO3和NaNO2的物质的量分别是x mol、y mol，根据钠原子守恒得①x mol＋y mol＝1 mol，根据得失电子守恒得②(5－3.4)×x＝(3.4－3)×y，联立①②，解得x＝0.2，y＝0.8，所以NaNO3的物质的量为0.2 mol，故C正确。‎ ‎3.向200 mL 2 mol·L－1 HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2＋)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象 C．图中a＝1.5、b＝1.5‎ D．当加入铁粉n mol时(0.1H＋，故向混合溶液中逐渐加入铁粉，OA段发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；当溶液中NO完全被消耗之后，过量的铁能和Fe3＋反应生成Fe2＋：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；当Fe3＋完全反应之后，过量的铁和稀硫酸反应生成Fe2＋和H2：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。由以上分析可知，开始生成的气体是NO，A错误；AB段的反应是Fe和Fe3＋的反应，不是置换反应，B错误；A点对应的气体是NO，生成的NO的物质的量是0.05 mol，根据氮原子守恒可知，稀硝酸的物质的量浓度是＝1.0 mol·L－1，C错误；生成氢气的体积是0.56 L，物质的量为0.025 mol，所以反应中共转移电子0.05 mol×3＋0.025 mol×2＝0.2 mol，参加反应的铁最终在溶液中以Fe2＋的形式存在，因此根据得失电子守恒可知，消耗铁的物质的量是0.1 mol，质量是5.6 g，D正确。‎ ‎17.FeS与一定浓度的HNO3反应，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，当NO2、N2O4、NO的物质的量之比为1∶1∶1时，实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为(　　)‎ A．1∶6 B．1∶7‎ C．2∶11 D．16∶25‎ 解析：选B　假定参加反应的FeS的物质的量为1 mol，根据S原子、Fe原子守恒，则溶液中Fe2(SO4)3的物质的量为mol，Fe(NO3)3的物质的量为mol；反应中Fe元素、S元素化合价升高，N元素化合价降低，设NO2、N2O4、NO的物质的量均为a mol，根据电子转移守恒可得1 mol×(3－2)＋1 mol×[6－(－2)]＝a mol×(5－4)＋a mol×(5－4)×2＋a mol×(5－2)，解得a＝1.5，所以NO2、N2O4、NO的物质的量均为1.5 mol，则起氧化剂作用的HNO3的物质的量为1.5 mol＋1.5 mol×2＋1.5 mol＝6 mol，起酸的作用的硝酸生成Fe(NO3)3‎ ‎，则起酸的作用的硝酸的物质的量为 mol×3＝1 mol，参加反应的硝酸的物质的量为6 mol＋1 mol＝7 mol，则实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为1 mol∶7 mol＝1∶7。‎ ‎18．一定量的金属Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到混合气体(含NO、N2O4、NO2)共1.8 mol。将上述气体平均分为两份，一份与标准状况下8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余；另一份恰好能被500 mL 2 mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，则其中NaNO3的物质的量为(　　)‎ A．0.1 mol B．0.15 mol C．0.2 mol D．0.25 mol 解析：选C　由题意可知，一份气体恰好能被500 mL 2 mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，根据原子守恒，可知每份气体含有N原子的物质的量是1 mol；一份气体与标准状况下8.96 L O2混合后，用水吸收，无气体剩余，则完全生成硝酸，设混合气体中N元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒有(5－a)×1 mol＝×4，a＝3.4；设NaNO3和NaNO2的物质的量分别是x mol、y mol，根据钠原子守恒得①x mol＋y mol＝1 mol，根据得失电子守恒得②(5－3.4)×x＝(3.4－3)×y，联立①②，解得x＝0.2，y＝0.8，所以NaNO3的物质的量为0.2 mol，故C正确。‎ ‎19.如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说法不正确的是(　　)‎ A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B．用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L－1 HNO3‎ 溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多 D．当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1‎ ‎[解析]　根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸铁)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。‎ ‎20．NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能，因而成为生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。‎ ‎(1)NO来源于________。‎ A．汽车、飞机尾气 B．工业制硝酸尾气 C．电闪雷鸣 ‎(2)写出实验室制取NO的化学方程式：______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)工业上可采用碱液吸收和氨还原处理含NOx尾气，其中用碱液吸收的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O,2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。根据上述原理，下列气体中被过量NaOH溶液吸收后有气体剩余的是________。‎ A．1 mol O2和4 mol NO2　 B．1 mol NO和4 mol NO2‎ C．1 mol O2和7 mol NO D．4 mol NO和4 mol NO2‎ 解析：(1)现代城市空气污染物之一NO主要来源于汽车尾气，A正确；工业制硝酸，尾气中含有NO，B正确；电闪雷鸣的条件下，氮气会和氧气化合为NO，C正确。‎ ‎(2)实验室用金属铜和稀硝酸之间的反应来制取NO，方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。‎ ‎(3)1 mol O2和4 mol NO2会恰好完全转化为硝酸，能被氢氧化钠吸收，A错误；根据反应：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，NO被吸收完毕，二氧化氮剩余，但是二氧化氮能直接被NaOH溶液吸收，B错误；1 mol O2和7 mol NO混合后反应生成二氧化氮，同时会有NO剩余，剩余的NO没法被NaOH完全吸收，C正确；4 mol NO和4 mol NO2的体积比是1∶1，根据反应NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O知道，能被完全吸收，D错误。‎ 答案：(1)ABC ‎(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ‎(3)C ‎21．氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而氮的化合物用途广泛。‎ ‎(1)下面是利用氮气的一种途径：‎ ‎①步骤Ⅰ中主要利用液氮与液态空气中其他成分的____(填性质)不同而进行分离。‎ ‎②最新研究发现在碱性溶液中通过电解反应2N2＋6H2O4NH3＋3O2可实现氮的固定，阴极的电极反应式为_____________________________________________________。‎ ‎(2)氨气可以用于侯氏制碱法，其流程如图所示：‎ ‎①循环Ⅰ、Ⅱ中循环利用的物质X是________(填化学式，下同)，Y是________。‎ ‎②向沉淀池中通入气体时，需要先通入NH3，再通入CO2‎ ‎，其原因是______________。‎ 解析：(1)①液氮与液态空气中其他成分的沸点不同，沸点低的先挥发。②阴极上N2得到电子，N元素化合价降低，发生还原反应，阳极区OH－失去电子，发生氧化反应，所以阴极的电极反应式为N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－。‎ ‎(2)①碳酸氢钠煅烧生成碳酸钠、水和二氧化碳，所以X是二氧化碳；过滤除去析出的碳酸氢钠，滤液是碳酸氢钠的饱和溶液，其中含有NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，其中NaCl可循环使用，所以Y是NaCl。②氨气在水中的溶解度较大，氨水显碱性，可增大CO2的溶解度，所以需要先通入NH3，再通入CO2。‎ 答案：(1)①沸点　②N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－‎ ‎(2)①CO2　NaCl　②先通入溶解度较大的NH3，使溶液呈碱性，可增大CO2的溶解度 ‎22．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：‎ 已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。‎ ‎(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气____________、氢气____________。‎ ‎(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________________、__________________。‎ ‎(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________(填“会”或“不会”)发生倒吸，原因是_______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是________________________________________。‎ 锥形瓶中还可观察到的现象是___________________________________________。‎ ‎(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式： ___________________________________‎ ‎______________________。‎ ‎(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H＋、OH－、________、________。‎ 答案：(1)a　b ‎(2)干燥气体　控制氢气和氮气的流速 ‎(3)不会　混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气 ‎(4)氨的氧化反应是一个放热反应　有红棕色气体产生 ‎(5)4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎(6)NH　NO ‎23．当硝酸与金属或非金属反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题：‎ ‎(1)金属Zn与某浓度的硝酸反应时无气体产生，那么硝酸的还原产物为________________(填化学式)。‎ ‎(2)某混酸由200 mL 3 mol·L－1的稀硝酸和200 mL 2.5 mol·L－1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)。将其分成两等份，分别与铜和铁反应，还原产物只有NO，则最多能溶解________mol Cu和________g Fe。‎ ‎(3)200 mL 16 mol·L－1的浓硝酸与3.2 g Cu反应，反应过程中还原产物只有NO2，则反应结束后，产生气体的体积为________(标准状况下)，溶液中c(H＋)∶c(NO)＝________∶________(忽略HNO3的挥发)。‎ ‎(4)已知氮元素有许多化合价，其化合价有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5。下表是硝酸与某种金属M在某些条件下反应所得还原产物的关系：‎ 硝酸 硝酸浓度大于 硝酸浓度为 硝酸浓度为 ‎10 mol·L－1‎ ‎6．6～10 mol·L－1、‎ 加热 ‎6．6～10 mol·L－1‎ 还原 产物 NO2‎ NO2‎ NO、NO2‎ 硝酸 硝酸浓度为 ‎0．1～6.6 mol·L－1、‎ 加热 硝酸浓度为 ‎0．1～6.6 mol·L－1‎ 硝酸浓度小于 ‎0．1 mol·L－1‎ 还原 产物 NO NO、N2‎ NH4NO3‎ 金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，则此化学反应中被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是________。‎ 解析：(1)硝酸被还原，N元素化合价降低，若无气体产生，则还原产物为NH4NO3(或NH)。‎ ‎(2)设最多溶解x mol Cu，一份溶液中n(NO)＝0.3 mol，n(H＋)＝0.8 mol，‎ 据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ‎3　　8　　　2‎ x　 0.8　　 0.3‎ 可知x＝0.3(NO过量)‎ 因在反应中Fe和Cu的化合价变化均为2价，则最多溶解Fe的物质的量也是0.3 mol，质量为56 g·mol－1×0.3 mol＝16.8 g。‎ ‎(3)据电子守恒V(NO2)＝(3.2 g/64 g·mol－1)×2×22.4 L·mol－1＝2.24 L。‎ 根据方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，可知：‎ c(H＋)∶c(NO)＝n(H＋)∶n(NO)‎ ‎＝(3.2－0.2)∶(3.2－0.1)‎ ‎＝30∶31。‎ ‎(4)金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，说明硝酸被还原产生了硝酸铵。反应的化学方程式为4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2‎ O此化学反应中有10个HNO3参加反应，其中被还原的HNO3是1个。所以被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是1∶10。‎ 答案：(1)NH4NO3(或NH)‎ ‎(2)0.3　16.8‎ ‎(3)2.24 L　30∶31‎ ‎(4)1∶10‎