全国高考化学氮及其化合物的推断题综合高考真题汇总含答案.doc
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1、全国高考化学氮及其化合物的推断题综合高考真题汇总含答案一、氮及其化合物练习题(含详细答案解析)1氮氧化合物和二氧化硫是引起雾霾的重要物质,工业用多种方法来治理。某种综合处理含 NH4+废水和工业废气(主要含 NO、CO、CO2、SO2、N2)的流程如图:已知:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O(1)固体 1 的主要成分有 Ca(OH)2、_、_(填化学式)。(2)若实验室需要配制100mL 3.00molL-1NaOH溶液进行模拟测试,需用托盘天平称取 NaOH固体质量为_g。(3)用 NaNO2 溶液处理含NH4+废水反应的离
2、子方程式为_。(4)捕获剂从气体 3 中捕获的气体主要是_ (填化学式)。(5)流程中生成的 NaNO2 因外观和食盐相似,又有咸味,容易使人误食中毒。已知 NaNO2能发生如下反应:2NaNO2+4HI=2NO+I2+2NaI+2H2O;I2 可以使淀粉变蓝。根据上述反应, 选择生活中常见的物质和有关试剂进行实验,以鉴别 NaNO2 和 NaCl。需选用的物质是_(填序号)。水 淀粉碘化钾试纸 淀粉 白酒 白醋A B C D【答案】CaCO3 CaSO3 12 NO2+ NH4+= N2+2H2O CO C 【解析】【分析】工业废气通过过量的石灰乳,除去CO2和SO2,生成CaCO3和CaS
3、O3,气体1是NO 、CO 、N2,通入适量的空气,把NO转化为NO2,通过氢氧化钠溶液只得到NaNO2溶液,说明气体2是NO、NO2、N2,气体3是CO和N2,捕获产物是CO,得到的NaNO2溶液和含NH4+废水发生氧化还原反应,得到无污染的气体是氮气。【详解】(1)根据分析,固体 1 的主要成分有 Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3;(2) 需要配制100mL 3.00molL-1NaOH溶液,所需质量m=CVM=3.00molL-10.1L40 gmol-1=12g;(3)用 NaNO2 溶液处理含NH4+废水,二者发生归中反应,氮元素最终都以氮气形式存在,反应的离子方程式为:NO2
4、+ NH4+= N2+2H2O;(4)根据分析,捕获剂从气体 3 中捕获的气体主要是CO;(5)由2NaNO2+4HI=2NO+I2+2NaI+2H2O,可知NO2在酸性条件下可以氧化I,生成的I2 可以使淀粉变蓝。故检验NO2使用淀粉碘化钾试纸、白酒、水,故答案选C。2硝酸是一种重要的化工原料,用来制取一系列硝酸盐类氮肥,如硝酸铵、硝酸钾等;也用来制取含硝基的炸药等。试回答下列问题:(1)某同学对铁与稀硝酸的反应进行探究,若HNO3只被还原成NO,则:写出铁与过量稀硝酸反应的离子方程式:_。写出过量铁与稀硝酸反应的离子方程式:_。若28g铁与含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反应,则生成的F
5、e3和Fe2的物质的量之比为_。上述反应结束后,向反应后的溶液中加足量氢氧化钠溶液,滤出沉淀洗涤后,在空气中灼烧至质量不变,最终得到的固体质量为_g。(2)饮用水中NO3-对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中NO3-的浓度,某饮用水研究人员提出,可在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2。配平方程式:_Al_NO3-_OH_=_Al(OH)4_N2。上述反应中,还原剂与还原产物的物质的量之比是_,反应中转移电子0.3mol,生成_mL(标准状况下)N2。【答案】FeNO3-4H=Fe3NO2H2O 3Fe2NO3-8H=3Fe22NO4H2O 23 40 10 6 4 18H2O 10 3 1
6、03 672 【解析】【详解】(1)铁与过量稀硝酸反应生成硝酸铁、NO和水,离子方程式为FeNO3-4H=Fe3NO2H2O;过量铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、NO和水,离子方程式为3Fe2NO3-8H=3Fe22NO4H2O;28g铁的物质的量为0.5mol,与含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反应,设生成的Fe3和Fe2的物质的量分别是xmol、ymol,即生成xmol硝酸铁和ymol硝酸亚铁,根据N原子守恒知,生成NO的物质的量为(1.63x2y)mol,根据得失电子守恒有3x2y3(1.63x2y),又有xy0.5,解得x0.2,y0.3,则生成的Fe3和Fe2的物质的量之比为23;上述
7、反应结束后,向反应后的溶液中加足量氢氧化钠溶液,滤出沉淀洗涤后,在空气中灼烧至质量不变,由于生成的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁,氢氧化铁受热分解最终得到的固体是氧化铁,故其物质的量为0.5mol0.25mol,质量为40g;(2)根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒,可知离子方程式为10Al6NO3-4OH18H2O=10Al(OH)43N2;上述反应中,还原剂是Al,还原产物是N2,其物质的量之比为103;由方程式可知,生成3molN2时转移电子30mol,所以反应中转移电子0.3mol,生成N2的体积(标准状况下)为22.4Lmol10.672L672mL。【点睛】金属与硝酸反应的
8、计算一般常采用以下方法:原子守恒法:HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量;得失电子守恒法:HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失电子的物质的量;电荷守恒法:HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)有:c(NO3)c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子);离子方程式计算法:金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于溶液中NO3在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,
9、先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。3研究金属与硝酸的反应,实验如下。实验 (20C)现象过量铜粉、2 mL 0.5molL-1HNO3无色气体(遇空气变红棕色),溶液变为蓝色过量铁粉、2 mL 0.5molL-1HNO36mL无色气体(经检测为H2),溶液几乎无色中产生的无色气体是_。研究中的氧化剂甲同学认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3,所以NO3没有发生反应。乙同学依据和证明了甲的说法不正确,其实验证据是_。乙同学通过分析,推测出NO3也能被还原,依据是_,进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+,其实验操作是_。补全中NO3被还原
10、为的过程:NO3 + _e + _= NH4+ + _H2O研究影响产生H2的因素实验现象过量铁粉、2 mL 0.5molL-1HNO3、40C3.4m L气体(经检测为H2),溶液略带黄色过量铁粉、2 mL 0.5molL-1HNO3、60C2.6m L气体(经检测为H2),黄色溶液过量铁粉、2 mL 3molL-1HNO3、20C无色气体(遇空气变红棕色),深棕色溶液资料:Fe(NO)2+在溶液中呈棕色。对比、,温度不同时收集到氢气的体积不同,原因是_。中无色气体是混合气体,则一定含有遇空气变红棕色的气体和_。根据实验,金属与硝酸反应时,影响硝酸的还原产物不同的因素有_。【答案】NO 硝酸
11、浓度相同,铜的还原性弱于铁,但中溶液变蓝,同时没有氢气放出 NO3中氮元素的化合价为最高价,具有氧化性 取中反应后的溶液,加入足量NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 8 10H+ 3 相同条件下,温度升高时,化学反应速率增大,但NO3的还原速率增大的更多 H2 金属的种类、硝酸的浓度、温度 【解析】【分析】中无色气体NO遇空气生成红棕色的二氧化氮气体。依据和硝酸浓度相同,铜的还原性弱于铁,但中生成NO,因此可得NO3没有发生反应不正确。NO3中氮元素的化合价为最高价,具有氧化性,证明NH4+的方法是去一定量溶液加入足量NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味并能使
12、湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。根据化合价降低得到电子配平得到。根据现象和温度升高时,化学反应速率增大。根据元素分析和前面的信息得到答案。根据实验和几个反应现象得出答案。【详解】中产生的无色气体遇空气变为红棕色,则为NO遇空气生成红棕色的二氧化氮气体; 故答案为:NO。依据和硝酸浓度相同,铜的还原性弱于铁,但中溶液变蓝,同时没有氢气放出,故认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3,所以NO3没有发生反应不正确,故答案为:硝酸浓度相同,铜的还原性弱于铁,但中溶液变蓝,同时没有氢气放出。元素的最高级具有氧化性,故NO3中氮元素的化合价为最高价,具有氧化性,推测出NO3也能被还原;证实该溶液中含有NH4
13、+的方法为:取中反应后的溶液,加入足量NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,故答案为:NO3中氮元素的化合价为最高价,具有氧化性;取中反应后的溶液,加入足量NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。NO3被还原为NH4+的反应为:NO3 + 8e + 10H+= NH4+ + 3H2O,故答案为:8;10H+;3。根据现象可得,、生成氢气,生成有NO,因为相同条件下,温度升高时,化学反应速率增大,但NO3的还原速率增大的更多,故答案为:相同条件下,温度升高时,化学反应速率增大,但NO3的还原速率增大的更多。中无色气体是混合气体,根据元
14、素分析,则一定含有遇空气变红棕色的NO气体和H2,故答案为:H2。 根据实验,金属与硝酸反应时,影响硝酸的还原产物不同的因素有金属的种类、硝酸的浓度、温度,故答案为:金属的种类、硝酸的浓度、温度。4人类农业生产离不开氮肥,科学合理使用氮肥,不仅能提高化肥的使用率,而且能够更好地保护环境,请回答下列问题:(1)将N2转化为含氮化合物的过程称为固氮 人工固氮,将N2NH3, N2发生_反应 自然界固氮,可将少量N2转化为Ca(NO3)2等氮肥,转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):N2NONO2HNO3Ca(NO3)2。写出NONO2HNO3的化学方程式_、_。将HNO3转化为Ca(NO3)2
15、,列举三种不同类别的化合物M_(写化学式)。(2)科学合理地保存、施用氮肥 NH4HCO3需阴凉处保存,原因是_(写化学方程式)。 铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用,以NH4Cl为例写出发生反应的离子方程式_。(3)过渡施用氮肥将导致大气中NH3含量增高,加剧雾霾的形成。(NH4)2SO4是雾霾的成分之一,其形成过程如下图所示(转化所需试剂及条件已略去): X可能是_、_。 Y是_。 尿素CO(NH2)2是一种常用化肥,缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3则尿素中C元素化合价为_。【答案】还原 2NO + O2= 2 NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO CaO、Ca(O
16、H)2、CaCO3 NH4HCO3NH3+CO2+ H2O NH4 + OH= NH3+ H2O SO3 H2SO3 H2SO4 +4 【解析】【分析】本题主要考察含N物质的化学性质,运用所学知识答题即可。【详解】(1)N2NH3,N的化合价由0变为了-3,则N2作氧化剂,发生还原反应;NONO2的化学方程式为:2NO+O2=2NO2;NO2HNO3的化学方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO;HNO3Ca(NO3)2,M可以是CaO、Ca(OH)2、CaCO3;(2)NH4HCO3需阴凉处保存,是因为该物质对热不稳定,受热易分解,相关的化学方程式为:NH4HCO3NH3+CO2+H2O
17、;该离子方程式为:NH4+OH-=NH3+H2O;(3)根据图可知,Y为H2SO4;在自然环境中,SO2变为H2SO4的途径有两种:、,故X为SO3或H2SO3;尿素CO(NH2)2缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3,说明尿素中N呈-3价,由于O呈-2价,H呈+1价,故可算得C呈+4价。52016年10月17日7时30分,我国“神舟十一号”载人飞船顺利升入太空。此次火箭的主要燃料是偏二甲肼(C2N2H8)和一种氮的氧化物(用R表示),当火箭发射时,这两种燃料会剧烈反应产生大量气体,并释放出大量的热,化学方程式如下(已配平):C2N2H8+2R=3N2+4H2O+2CO2(1)R的化学式
18、是_;已知偏二甲肼中N元素显-2价,H元素显+1价,由此推断,C元素的化合价是_。(2)该反应的还原剂是_,被还原的元素是_。(3)若反应生成22.4LCO2(标准状况),则反应转移电子_mol。(4)火箭发射时,尾部向下喷出的气体会有明显的红棕色,该红棕色气体的化学式可能是_。(5)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。Na2FeO4能给水消毒利用的是_性。用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水,其净水原理与明矾相同,Fe3+净水原理是_(用简要的文字叙述)。【答案】N2O4 -2 C2N2H8 N2O4 8 NO2 氧化性 Fe3+是弱碱阳离子
19、,能结合水电离出的氢氧根生成Fe(OH)3胶体,可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降 【解析】【分析】(1)化学方程式C2N2H8+2R=3N2+4H2O+2CO2,由原子守恒可得R的化学式;(2)该反应中N2O4中的N元素从+4价下降到0价,C2N2H8中C和N的化合价升高,可以判断出氧化剂和还原剂;(3)标准状况下22.4LCO2的物质的量是1mol,生成1molCO2时,有1molN2O4被还原,可以求出转移电子数;(4)火箭的燃料是两种组分,偏二甲肼和四氧化二氮,四氧化二氮是无色的气体,四氧化二氮在温度升高时会很快的分解为红棕色的二氧化氮气体;(5)Na2FeO4中铁是铁元素的最高价态,有很强
20、的氧化性。【详解】(1)化学方程式C2N2H8+2R=3N2+4H2O+2CO2,由原子守恒可知,R的化学式为:N2O4;已知偏二甲肼C2N2H8中N元素显-2价,H元素显+1价,设C的化合价为x,则有2x+8-22=0,解得x=-2,C元素的化合价是-2;(2)该反应中N2O4中的N元素从+4价下降到0价,C2N2H8中C和N的化合价升高,故该反应的还原剂是C2N2H8,氧化剂是N2O4;(3)标准状况下22.4LCO2的物质的量是1mol,生成1molCO2时,有1molN2O4被还原,N2O4被还原为N2,得8个电子,1mol N2O4得8电子,故转移8mol电子;(4)火箭的燃料是两种
21、组分,偏二甲肼和四氧化二氮,四氧化二氮是无色的气体,四氧化二氮在温度升高时会很快的分解为红棕色的二氧化氮气体,故该红棕色气体的化学式可能是NO2;(5)化合物中化合价的代数和为0,Na2FeO4中钠元素为+1价,氧元素为-2价,故铁元素为+6价;+6价的铁是铁元素的最高价态,有很强的氧化性,可用于杀菌消毒;杀菌时得到的Fe3+是弱碱阳离子,能结合水电离出的氢氧根生成Fe(OH)3胶体,可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降。6硝酸是重要的化工原料,在工农业生产和国防上有重要用途。(1)实验室利用硝石(NaNO3)和浓硫酸共热制取硝酸。该反应利用了浓硫酸的_性;该反应的温度不宜太高,原因是(用化学方程式表
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