(化学)化学氮及其化合物的专项培优-易错-难题练习题(含答案)及答案解析.doc
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- 化学 及其 化合物 专项 易错 难题 练习题 答案 解析
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1、【化学】化学氮及其化合物的专项培优 易错 难题练习题(含答案)及答案解析一、氮及其化合物练习题(含详细答案解析)1如图1为实验室制取氨的实验装置。(1)写出A中所发生反应的化学方程式_。(2)NH3在一定条件下可与O2反应生成一种无色气体,该气体遇空气迅速变红棕色,请写出相关反应的化学方程式_,_。(3)在收集氨时试管口棉花的作用是_。(4)一位学生用制得的氨,按图2装置进行喷泉实验,烧瓶已充满干燥的氨气,引发喷泉实验的操作_。(5)另一学生积极思考产生喷泉的其他方法,设计了图3装置。首先在锥形瓶中分别加入足量的下列物质,反应后产生喷泉的是(_)ACaCO3粉末和浓盐酸BNH4HCO3溶液与稀
2、NaOH溶液CHCl和AgNO3溶液DHCl和酚酞溶液该同学又向锥形瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列物质,结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是(_)A硝酸铵 B食盐 C浓硫酸 D硫酸铜【答案】2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O NH3+5O2=4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 减少与空气的对流,保证试管中能收集满氨气 打开橡皮管的夹子,挤压胶头滴管的胶头,使少量的水进入烧瓶 A C 【解析】【分析】(1)为制取氨气的装置,收集氨气的试管口需要棉花;(2)气体遇空气能迅速变红棕色,原气体是NO;(6)图3要想产生喷泉,必须生成大量气体;(7)如果放出
3、大量热量,也能增大气体压强,产生喷泉。【详解】(1)实验室制氨气2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O 。(2) NH3在一定条件下可与O2反应生成一种无色气体,该气体遇空气迅速变红棕色,该气体是NO,所以NH3+5O2=4NO+6H2O。(3) NO遇空气迅速变红棕色,所以2NO+O2=2NO2 。(4)收集氨时试管口棉花的作用是减少与空气的对流,保证试管中能收集满氨气。(5)引发喷泉实验的操作是打开橡皮管的夹子,挤压胶头滴管的胶头,使少量的水进入烧瓶,只要水进入烧瓶,气体溶于水导致压强减小,产生喷泉。(6)要想产生喷泉,必须生成大量气体,A选项能产生大量二氧化碳。(7)加入浓
4、硫酸,放出大量热导致压强增大,产生喷泉。【点睛】氨气的制取分为工业制法、简易制法、实验室制法,不能混淆;喷泉实验的原理是内外产生压强差。2在盛有一定量浓硝酸的试管中加入6.4 g铜片发生反应。请回答:(1)开始阶段,观察到的现象为_,反应的化学方程式是_。(2)反应结束后,铜片有剩余,再加入少量20%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,反应的离子方程式是_。(3)若6.4 g铜片消耗完时,共产生气体2.8 L(标准状况)。则整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量是_。(4)实验室中硝酸通常保存在棕色试剂瓶中,原因是_(用化学方程式表示)。(5)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸,写出氨催化氧化的化学方
5、程式:_。【答案】铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O 0.325 mol 4HNO3(浓)4NO2+O2+2H2O 4NH3+5O24NO+6H2O 【解析】【分析】(1)开始时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮,据此解答;(2)Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜,反应后溶液中氢离子消耗完毕,但硝酸根离子有剩余,若再加入少量20%的稀硫酸,相当于稀硝酸溶液,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,据此书写离子方程式;(3)铜与硝酸反应生成硝酸铜、NO2和NO的混合气体,根据Cu、N
6、原子守恒计算整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量;(4)浓硝酸见光或受热容易分解,据此书写方程式; (5)氨催化氧化生成一氧化氮和水,据此书写反应的化学方程式。【详解】(1)开始时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮,发生反应为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO)3+2NO2+2H2O,生成的二氧化氮为红棕色气体,因此现象为铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体,故答案为铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体;Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO)3+2NO2+2H2O;(2)Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜,反应后溶液中氢离子消耗完毕,但硝酸根离子有剩余,若再加入少量20%的稀硫酸
7、,相当于稀硝酸溶液,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,反应的离子方程式为:3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O,故答案为3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O;(3)6.4 g铜的物质的量为0.1mol,反应生成硝酸铜,结合硝酸根离子0.2mol,整个反应过程共产生标准状况下气体2.8L,即生成0.125molNO2和NO的混合气体,根据N原子守恒,反应过程中被还原的HNO3的物质的量为0.125mol,则整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量为0.2mol+0.125mol=0.325mol,故答案为0.325 mol;(4)浓硝酸见光或受热容易分解,4HNO3
8、(浓)4NO2+O2+2H2O,因此实验室中硝酸通常保存在棕色试剂瓶中,故答案为4HNO3(浓)4NO2+O2+2H2O; (5)氨催化氧化生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O24NO+6H2O。【点睛】本题考查了铜与硝酸的反应。解答本题需要注意,浓硝酸和稀硝酸与铜的反应生成物不同。本题的易错点为(3)中的计算,要注意利用守恒法解答。3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(用化学方程式表示)_;(2)工业上用氨
9、气的催化氧化法制取硝酸,再利用硝酸和氨气反应生产NH4NO3。写出氨气的电子式_;写出氨气催化氧化的化学方程式_;在生产过程中,氨催化氧化生成氮氧化物的利用率是80%,氮氧化物被吸收得到硝酸的利用率是85%,则制取80 t的NH4NO3需要氨气_t;(3)某混合酸1L中含1mol的硝酸和2mol的硫酸。取该混合酸100mL,加入5.6g铁粉充分反应。反应中可以生成NO_L(标准状况);向反应后的溶液再加入铁粉,能继续溶解铁粉_g。【答案】高沸点性(或不挥发性) 4HNO3= 4NO2 + O2 + 2H2O 4NH3+ 5O2 4NO + 6H2O 42 2.24 5.6 【解析】【分析】(1
10、)利用浓硫酸的高沸点分析;(2)根据 硝酸不稳定能分解分析;(3)根据氨气转化为硝酸的一系列反应分析氨气的质量。(4)注意硝酸具有强氧化性,硫酸具有酸性,同时注意铁离子能与铁反应。【详解】(1) 浓硫酸制取硝酸时利用浓硫酸的高沸点性(或不挥发性);硝酸在温度高时能分解生成二氧化氮和氧气和水,方程式为: 4HNO3= 4NO2 + O2 + 2H2O; (2). 氨气的电子式为: ;氨气和氧气反应生成一氧化氮和水,方程式为: 4NH3+ 5O2 4NO+ 6H2O ;NH3-NO-HNO3-NH4NO3,80 t的NH4NO3需要转化为硝酸的的氨气的质量为=25t,另外需要和硝酸反应的氨气的质量
11、为=17t,总共氨气的质量为25+17=42t;(3). 反应的离子方程式为Fe+4H+NO3-=Fe3+NO+2H2O,根据铁的物质的量为0.1mol,溶液中的氢离子为0.5mol,硝酸根离子为0.1mol分析,铁反应生成0.1mol一氧化氮,标况下的体积为 2.24L; 反应中消耗0.4mol氢离子,和0.1mol硝酸根离子,还剩余0.1mol氢离子和0.1mol铁离子,0.1mol氢离子能反应0.05mol铁,0.1mol铁离子能反应0.05mol铁,故总共反应0.1mol铁,质量为5.6g。【点睛】铁和硝酸和硫酸的混合酸反应时,硝酸尽可能表现氧化性,硫酸表现酸性,所以根据离子方程式计算
12、,同时注意反应后的溶液中含有铁离子,同样也能溶解铁。4原子序数由小到大排列的四种短周期主族元素X、Y、Z、W,其中X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW共价化合物;Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2离子化合物。(1)写出Y2O2的电子式:_,其中含有的化学键是_。(2)将ZO2通入品红溶液再加热的现象是_。(3)写出X的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与铜反应的化学方程式_。(4)XH3、H2Z和HW三种化合物,其中一种与另外两种都能反应的是_(填化学式)。(5)由X、W组成的化合物分子中,X、W原子的最外层均达到8电子稳定结构,该化合物遇水可生成一种具有漂白性的化合物,试写出反应的化学方
13、程式_。【答案】 离子键、共价键 品红先褪色,加热后恢复红色 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O NH3 NCl33H2O=3HClONH3 【解析】【分析】原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W,Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2的离子化合物,Y为Na(因原子序数关系,Y不可能为H),其中X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW共价化合物,可知X为N,Z为S,W为Cl,以此解答。【详解】由上述分析可知,X为N,Y为Na,Z为S,W为Cl,(1)Na2O2为Na+与组成的离子化合物,中含有共价键,以此Na2O2的电子式为:;所含化学键为:离子键、共价键;(2
14、)SO2具有漂白性,能够漂白品红溶液,但其漂白过程具有可逆性,若加热漂白后的品红溶液,则溶液恢复至红色,故答案为:品红先褪色,加热后恢复红色;(3)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮、水,其化学方程式为:3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O;(4)NH3为碱性气体,H2S、HCl为酸性气体,NH3能够与H2S、HCl发生化学反应;(5)N原子最外层电子数为5,Cl原子最外层电子数为7,由N、Cl组成的化合物分子中,N、Cl原子的最外层均达到8电子稳定结构,则该化合物为NCl3,其中N为-3价,Cl为+1价,NCl3与水反应生成一种具有漂白性的化合物,该化合物为HClO,其反
15、应方程式为:NCl33H2O=3HClONH3。【点睛】对于NCl3中元素化合价解释:根据鲍林电负性标度,氮的电负性为3.04,氯的电负性为3.16,说明氯的电负性稍大于氮,根据一般性规则,电负性大的显负价,但根据实验证实NCl3的水解反应方程式应当如下:第一步:NCl3+H2ONH3+HClO(未配平),由于HClO的强氧化性,再发生第二步反应:NH3+HClON2+HCl+H2O(未配平),可见由理论推出的观点与实验事实是不相符的。NCl3中元素化合价可根据以下原理解释:氮和氯的电负性差值并不大,而氮原子的半径相对于氯原子来说要小得多,因此共用电子相对应当更偏向于氮,使得氮显-3价,氯显+
16、1价。5已知A是一种金属单质,B溶液能使酚酞试液变红,且焰色反应呈黄色;D、F相遇会产生白烟。A、B、C、D、E、F间有如下变化关系:(1)写出A、B、C、E的化学式:A_,B_,C_,E_。(2)写出EF反应的化学方程式_;写出BD反应的化学方程式_。(3)F在空气中遇水蒸气产生白雾现象,这白雾实际上是_。【答案】Na NaOH NH4Cl H2 H2+Cl22HCl NH4Cl + NaOHNaCl +H2O +NH3 盐酸小液滴 【解析】【分析】A是一种金属,该金属能和水反应生成溶液B和气体E,B溶液能使酚酞试液变红,说明B是碱,焰色反应呈黄色,说明含有钠元素,所以B是NaOH,根据元素
17、守恒知A是Na,E是H2;氢气在氯气中燃烧生成HCl,则F是HCl,氢氧化钠溶液和C反应生成D,D、F相遇会产生白烟,氯化氢和氨气反应生成白烟氯化铵,则D是NH3,C是NH4Cl,据此分析解答。【详解】(1)根据上面的分析可知,A是Na,B是NaOH,C是NH4Cl,E是H2;(2) EF为在点燃的条件下,氢气和氯气反应生成氯化氢,反应方程式为:H2+Cl22HCl; BD为在加热条件下,氯化铵和氢氧化钠反应生成氯化钠、氨气和水,反应方程式为:NH4Cl + NaOHNaCl +H2O +NH3 ;(3) F是HCl,HCl极易溶于水生成盐酸,所以氯化氢在空气中遇水蒸气生成盐酸小液滴而产生白雾
18、。6a、b、c、d、e是含有一种相同元素的五种物质,可发生如下转化:其中: a是单质;b是气体;c、d是氧化物;e是最高价氧化物对应的水化物。(1)如果a是一种淡黄色粉末固体,试推断这五种物质(用化学式表示):a_;b_;c_;d_;e_。(2)如果a是一种常见气体,试推断这五种物质(用化学式表示):a_;b_;c_;d_;e_。【答案】S H2S SO2 SO3 H2SO4 N2 NH3 NO NO2 HNO3 【解析】【分析】【详解】(1)如果a是一种淡黄色粉末固体,则a是硫,所以b是硫化氢,c是SO2,d是三氧化硫,e是硫酸,化学式分别为S、H2S、SO2、SO3、H2SO4。(2)如果
19、a是一种常见气体,则符合转化关系的是氮气,则b是氨气,C是NO,d是NO2,e是硝酸,化学式分别为N2、NH3、NO、NO2、HNO3。7如图所示每一方框表示一种反应物或生成物,其中A、C、D、E、F在通常情况下均为气体,且加热X生成的A与C的物质的量之比为11,B为常见液体。试回答下列问题:(1)X是_(填化学式,下同),F是_。(2)AD反应的化学方程式为_。(3)G与Cu的反应中,G表现的性质为_。(4)X与过量NaOH溶液反应生成C的离子方程式为_。(5)以C、B、D为原料可生产G,若使amol C完全转化为G,理论上至少需要D_ mol。【答案】NH4HCO3 NO2 2Na2O22
20、CO2=2Na2CO3O2 酸性和氧化性 NH4+HCO32OH=2H2OCO32NH3 2a 【解析】【分析】X能与盐酸、氢氧化钠反应都生成气体,应为弱酸铵盐,与盐酸反应得到气体A,A能与过氧化钠反应生成气体D,则A为CO2、D为O2,X与氢氧化钠反应得到气体C为NH3,A与C物质的量之比为1:1,且B为常见液体,可以推知X为NH4HCO3、B为H2O,C(氨气)与D(氧气)反应生成E为NO,E与氧气反应生成F为NO2,F与水反应得到G能与Cu反应生成NO、NO2,则G为HNO3,据此解答。【详解】X能与盐酸、氢氧化钠反应都生成气体,应为弱酸铵盐,与盐酸反应得到气体A,A能与过氧化钠反应生成
21、气体D,则A为CO2、D为O2,X与氢氧化钠反应得到气体C为NH3,A与C物质的量之比为1:1,且B为常见液体,可以推知X为NH4HCO3、B为H2O,C(氨气)与D(氧气)反应生成E为NO,E与氧气反应生成F为NO2,F与水反应得到G能与Cu反应生成NO、NO2,则G为HNO3;(1)由上述分析可知,X是NH4HCO3;F是NO2;(2) AD为Na2O2和CO2反应生成碳酸钠和O2,发生反应的化学方程式为2Na2O22CO2=2Na2CO3O2;(3) Cu与硝酸反应生成硝酸铜与氮的氧化物,反应中N元素的化合价部分为不变化,部分降低,故硝酸表现酸性、氧化性;(4) NH4HCO3与过量Na
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