高考化学与氮及其化合物有关的压轴题及答案.docx
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高考化学与氮及其化合物有关的压轴题及答案
高考化学与氮及其化合物有关的压轴题及答案
一、氮及其化合物练习题(含详细答案解析)
1.A、B、C、D四种物质之间有如图所示的转化关系。
已知:
A是气体单质,C是红棕色气体。
回答下列问题:
(1)写出C的化学式:
___;
(2)写出A的电子式___;
(3)写出C→D转化的化学方程式___。
【答案】NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
【解析】
【分析】
A是气体单质,C是红棕色气体,则A为N2,B为NO,C为NO2,D为HNO3。
【详解】
(1)C是红棕色气体,为NO2,;故答案为:
NO2;
(2)N2中N原子最外层为5个电子,两个N原子间形成三个共用电子对,氮气的电子式为:
;故答案为:
;
(3)二氧化氮溶于水生成硝酸和NO,C→D转化的化学方程式:
3NO2+H2O=2HNO3+NO,故答案为:
3NO2+H2O═2HNO3+NO。
2.A、B、C、D、E、F为中学化学中的常见物质,且物质A由1~2种短周期元素组成,在一定条件下有如图转化关系,请完成下列问题:
(1)若常温下A为有色气体。
①当F是一种金属单质时,请写出一定浓度的B溶液和适量F反应生成C与气体E的离子方程式:
_________________。
②当C为直线形分子时,E具有漂白性,物质F焰色反应呈黄色,则C的电子式为________________;D中所含化学键的类型为____________________。
(2)若A为淡黄色固体,D为白色难溶于水的物质,且A和D的相对分子质量相等,请用离子方程式表示F的水溶液呈酸性的原因:
_________________。
(3)若A中一种元素原子的最外层电子数为内层电子总数的
,将B和D分别溶于水,所得溶液按恰当比例混合,可得一种不含金属元素的盐溶液,请写出A与H2O反应的化学方程式:
____________;B转化为C的化学方程式为______________。
【答案】Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O
离子键、极性共价键Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑4NH3+5O2
4NO+6H2O
【解析】
【详解】
(1)①若F是一种金属单质,由转化关系可知,F为变价金属,F为铁,B与铁反应生成Fe3+;由于A为有色气体,与水反应生成B和E,则A为NO2,B为HNO3,E为NO,C为Fe(NO3)3,D为Fe(NO3)2;B与适量F反应生成C和气体E的离子方程式为:
Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O;
②A为有色气体,与水反应生成B和E,E具有漂白性,则A为Cl2,B为HCl,E为HClO,物质F的焰色反应为黄色,说明含有钠元素,C为直线型分子,结合转化关系可知,F为Na2CO3,C为二氧化碳,D为碳酸氢钠;二氧化碳的电子式为:
;D为碳酸氢钠,其中含有离子键、极性共价键。
(2)若A为淡黄色固体,能与水反应生成B和E,则A为过氧化钠,物质A和D的相对分子质量相同,则B为氢氧化钠,C为偏铝酸钠,F为铝盐,D为氢氧化铝,E为氧气;铝盐显酸性是因为铝离子水解造成的,离子方程式为:
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+。
(3)若物质A中一种元素原子的最外层电子数为内层电子总数的
,则该元素为镁,B和D分别溶于水,所得溶液按恰当比例混合,可得一不含金属元素的盐溶液,为铵盐,则A含有氮元素,A为Mg3N2,B为氨气,F为氧气,C为一氧化氮,D为硝酸,E为氢氧化镁,A和水反应的化学方程式为:
Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑,B转化为C的反应方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O。
3.A、B、C、D是中学化学中常见的物质,已知C为红棕色气体,它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物已略去)。
(1)若A为单质,则A的化学式为_________,试写出C→D反应的化学方程式:
_________。
(2)A亦可为NH3,它与O2在高温、催化剂的作用下反应生成B,此化学方程式为_________。
【答案】N23NO2+ H2O==2HNO3 + NO4NH3+5O2
4NO+6H2O
【解析】C为红棕色气体,常见的红棕色气体有溴蒸气和NO2,根据“B+O2→C”可知C为NO2;B为NO。
“C(NO2)+H2O→D”,则为HNO3。
①若A是单质,则A为N2;NO2与水反应的方程式为3NO2+ H2O==2HNO3 + NO;
②NH3与O2在催化剂条件下反应生成NO,该反应名为“氨的催化氧化”,化学方程式为4NH3+5O2
4NO+6H2O。
4.X、Y、Z是中学化学常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下(X、Y、Z、E、F为英文字母,部分反应条件及产物略去)
I.若Y是一种易溶于水,且能使品红溶液褪色的无色刺激性气味的气体。
(1)Y气体的大量排放会形成酸雨,在工业上可以用足量氨水吸收,化学方程式为_____。
(2)Z的水溶液可以制得某种强酸E。
实验室用98%的浓E(ρ=1.84g·cm−3)溶液配制l.5mol·L−1稀E溶液240 mL。
①制该稀E溶液需要使用的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒和_____;
II.若Z是淡黄色固体粉末。
在呼吸面具或潜水艇中由Z和CO2制备氧气的化学反应方程式为_____。
III.若Z是红棕色气体。
(1)试写出Z与水反应制备另一种强酸F的化学方程式_____。
(2)2.0g铜镁合金完全溶解于100mL密度为1.40g·mL−1质量分数为63%的浓F溶液中,得到Z和N2O4(Z和N2O4均为浓F溶液的还原产物)的混合气体1792mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0mol·L−1NaOH溶液,当金属离子全部沉淀,得到3.7g沉淀。
则合金中铜与镁的物质的量之比为_____,加入NaOH溶液的体积为_____mL。
【答案】2NH3⋅H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O250mL容量瓶2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O23NO2+H2O=2HNO3+NO2:
31300
【解析】
【分析】
I.若Y是一种易溶于水,且能使品红溶液褪色的无色刺激性气味的气体,则Y为SO2;
II.若Z是淡黄色固体粉末,则Z为Na2O2;
III.若Z是红棕色气体,则Z为NO2,X为N2或NH3,Y为NO。
【详解】
I.
(1)根据分析,Y为SO2,SO2的大量排放会形成酸雨,在工业上可以用足量氨水吸收,生成亚硫酸铵和水,其反应的化学方程式为:
2NH3⋅H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O,故答案为:
2NH3⋅H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O。
(2)①二氧化硫氧化生成三氧化硫,三氧化硫溶于水得硫酸,E是硫酸。
实验室用98%浓硫酸(ρ=1.84mg⋅cm−3)溶液配制1.5mol⋅L−1稀硫酸溶液240mL,依据配制溶液的步骤可知,需用的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶,故答案为:
250mL容量瓶。
II.根据分析,Z为Na2O2,在呼吸面具或潜水艇中Na2O2和CO2制备O2的化学反应方程式为:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,故答案为:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。
III.
(1)Z为NO2,X为N2或NH3,Y为NO,NO2与H2O反应生成HNO3和NO,其化学反应方程式为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO,故答案为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO。
(2)F为HNO3,金属离子全部沉淀时,得到3.7g沉淀为氢氧化铜和氢氧化镁,所以沉淀中氢氧根离子的质量为3.7g−2g=1.7g,氢氧根离子的物质的量为:
,根据电荷守恒可知,金属提供的电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量,设铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol,则:
,计算得出:
,所以合金中铜与镁的物质的量之比是0.02:
0.03=2:
3;标准状况下,NO2和N2O4混合气体的物质的量为:
,设二氧化氮的物质的量为amol,则四氧化二氮的物质的量为(0.08−a)mol,根据电子转移守恒可知,a×1+(0.08−a)×2×1=0.1,计算得出:
a=0.06mol,则N2O4的物质的量为0.02mol,根据钠离子守恒可知,氢氧化钠的物质的量等于反应后溶液中硝酸钠的物质的量,根据氮元素守恒可知,硝酸钠的物质的量为:
−0.06mol−0.02mol×2=1.3mol,所以需要氢氧化钠溶液的体积为:
,故答案为:
2:
3;1300。
5.为探究某无结晶水的正盐X(仅含有两种短周期元素)的组成和性质,设计并完成下列实验。
(气体体积已转化为标准状况下的体积)
已知:
B是空气的主要成分之一;C是一种强碱,且微溶于水,载人宇宙飞船内常用含C的过滤网吸收宇航员呼出的CO2,以净化空气;D遇湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)X的化学式为__________________。
(2)图中B的组成元素在元素周期表中的位置是______________。
(3)A的电子式为____________。
(4)X受热分解转变成A和B的化学反应方程式为____________。
【答案】LiN3第2周期VA族
3LiN3
Li3N+4N2↑
【解析】
【分析】
B是空气的主要成分之一,B为氮气或氧气;C是一种强碱,且微溶于水,C为LiOH,载人宇宙飞船内常用含C的过滤网吸收宇航员呼出的CO2,以净化空气,LiOH与反应生成Li2CO3;D遇湿润的红色石蕊试纸变蓝,D是NH3,确定B为氮气,NH3是2.24L合0.1mol,A中N为14g·mol-1×0.1mol=1.4g。
A为Li3N,3.5g中Li为3.5-1.4=2.1g,14.7gX中Li为2.1g,n(Li)=
=0.3mol,n(N)=
=0.9mol,n(Li):
n(N)=0.3:
0.9=1:
3,X的化学式为:
LiN3。
【详解】
(1)由分析可知:
X的化学式为LiN3。
故答案为:
LiN3;
(2)B为氮气,组成元素N在元素周期表中的位置是第2周期VA族。
故答案为:
第2周期VA族;
(3)A为Li3N,Li最外层只有1个电子,显+1价,N最外层5个电子,得三个电子,显-3价,电子式为
。
故答案为:
;
(4)由分析X的化学式为:
LiN3,X受热分解转变成Li3N和N2,由质量守恒:
化学反应方程式为3LiN3
Li3N+4N2↑。
故答案为:
3LiN3
Li3N+4N2↑。
6.下列框图涉及到的物质所含元素中,除一种元素外,其余均为1~18号元素。
已知:
A、F为无色气体单质,B为具有刺激性气味的气体,C为黑色氧化物,E为红色金属单质(部分反应的产物未列出)。
请回答下列问题:
(1)D的化学式为__;F的结构式为__。
(2)A与B生成D的反应在工业上是生产__的反应原理之一。
(3)E与G的稀溶液反应的离子方程式为__。
(4)B和C反应的化学方程式为__。
(5)J、K是同种金属的不同氯化物,K为白色沉淀。
写出SO2还原J生成K的离子方程式:
__。
【答案】NON≡N硝酸3Cu+8H++2NO3−=3Cu2++2NO↑+4H2O3CuO+2NH3
3Cu+N2+3H2O2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42−
【解析】
【分析】
E为红色金属单质,应为Cu,则C为CuO,B为具有刺激性气味的气体,应为NH3,可与CuO在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu,生成的气体单质F为N2,可与氧气在放电条件下反应生成NO,则A为O2,D为NO,G为HNO3,H为Cu(NO3)2,I为Cu(OH)2,J为CuCl2,J、K是同种金属的不同氯化物,K为白色沉淀,则K应为CuCl,据此分析解答。
【详解】
(1)由以上分析可知D为NO,F为N2,结构式为N≡N;
(2)O2与NH3发生催化氧化生成NO和水,NO被氧化生成NO2,溶于水生成硝酸,因此O2与NH3发生催化氧化生成NO是工业生成硝酸的重要反应之一;
(3)G为HNO3,稀硝酸与铜反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3−=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(4)B为NH3,可与CuO在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu,反应的方程式为3CuO+2NH3
3Cu+N2+3H2O;
(5)SO2还原CuCl2生成CuCl的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42−。
7.几种常见物质的转化关系如下图所示,图中每一方格表示有关的一种反应物或生成物,其中A、C为无色气体:
请填写下列空白:
(1)物质X可以是_________,C是_________,F是_________。
(2)反应①的化学方程式是_____________________,反应②的化学方程式是_______________________。
【答案】(NH4)2CO3或NH4HCO3NH3NO22Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O24NH3+5O2
4NO+6H2O
【解析】
【分析】
本题考查无机推断,反应①能与Na2O2反应,熟悉的知识是H2O或CO2与Na2O2的反应,因为A为气体,则A为CO2,D为O2,X与盐酸反应生成CO2,说明X中含有CO32-或HCO3-,X与NaOH共热反应,生成气体C,则C为NH3,即X为(NH4)2CO3或NH4HCO3,B为H2O,反应②是NH3与氧气反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2与水反应生成HNO3,据此分析解答。
【详解】
(1)根据上述分析,X为(NH4)2CO3或NH4HCO3,C为NH3,F为NO2;
(2)反应①的方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,反应②发生氨的催化氧化,即反应方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O。
【点睛】
本题的突破口在与过氧化钠反应,中学阶段学过能与过氧化钠反应的物质是CO2和H2O,根据A为气体,则A为CO2,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,即D为O2,X与NaOH共热产生气体,化合物能与NaOH共热产生气体,则气体是NH3,然后进一步进行分析即可。
8.已知:
A为正盐,常温、常压下,B、C、D、E、G、H、I均为气体,其中D、G、H为单质,气体B能使湿润红色石蕊试纸变蓝,气体E本身为无色气体,但是与空气接触会生成一种红棕色气体I,H为黄绿色气体。
F在常温下是一种无色液体。
C、J的水溶液分别为两种强酸。
图中反应条件(除加热外)均己略去。
(1)写出它们的化学式:
A__、C__、J__。
(2)写出②的离子反应方程式:
__。
(3)写出③的化学反应方程式:
__。
(4)红热的碳与J的浓溶液反应的化学方程式:
__。
(5)J的浓溶液与单质Ag反应的离子方程式为:
__。
(6)若86.4g银与含有1.4molJ的浓溶液恰好完全反应,则最终得到气体(NO、NO2)的总物质的量为__mol。
【答案】NH4ClHClHNO3Cl2+H2O=H++Cl-+HClO3NO2+H2O=2HNO3+NOC+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2OAg+2H++NO3-=Ag++NO2↑+H2O0.6
【解析】
【分析】
气体B能使湿润红色石蕊试纸变蓝,B是氨气;气体E本身为无色气体,但是与空气接触会生成一种红棕色气体I,则E是NO、I是NO2,D是O2;J的水溶液为强酸,J是HNO3,F是液体,NO2与水反应生成硝酸,F是H2O,G是氢气;H为黄绿色气体,H是Cl2;Cl2和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸光照条件下分解为盐酸和氧气,则C是HCl、K是HClO;A是NH4Cl。
【详解】
(1)A是氯化铵,化学式是NH4Cl、C是氯化氢,化学式是HCl;J是硝酸,化学式是HNO3;
(2)②是氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,反应的离子反应方程式是Cl2+H2O=H++Cl-+HClO;
(3)③是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,反应的化学反应方程式是3NO2+H2O=2HNO3+NO;
(4)红热的碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,反应的化学方程式是C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O;
(5)浓硝酸与Ag反应生成硝酸银、二氧化氮、水,反应的离子方程式为Ag+2H++NO3-=Ag++NO2↑+H2O;
(6)86.4g银的物质的量是
,生成硝酸银的物质的量是0.8mol,根据氮元素守恒,最终得到气体(NO、NO2)的总物质的量为1.4mol-0.8mol=0.6mol。
【点睛】
本题考查无机物的推断,侧重物质转化及氯、氮及其化合物性质的考查,明确H、I为有色气体,I通常为红棕色气体,F在常温下是一种无色液体是解题关键。
9.从物质A(某正盐)的水溶液出发有下面所示的一系列变化:
(1)写出A~F物质的化学式:
A__________;B__________;C__________;D__________;E.__________;F__________。
(2)写出E→F的化学方程式______________________________。
(3)鉴别物质F中阴离子的方法是________________________。
【答案】(NH4)2SO3(NH4)2SO4SO2NH3K2SO3K2SO4K2SO3+Br2+H2O=K2SO4+2HBrF中的阴离子是硫酸根离子,可以加入盐酸、氯化钡溶液看是否产生沉淀来鉴别
【解析】
【分析】
根据框图可知,A即与酸反应生成气体C,又与碱反应生成气体D,则A为弱酸弱碱盐;C与氨水生成A,D与C的溶液反应生成A,则D为NH3,A为铵盐;A的浓溶液与稀H2SO4反应生成B和C,则B是(NH4)2SO4,F为K2SO4;A的浓溶液与KOH溶液反应生成E和D,E和溴水反应生成K2SO4,则E为K2SO3、C为SO2、A为(NH4)2SO3。
【详解】
(1)由以上分析可知,A为(NH4)2SO3、B为(NH4)2SO4、C为SO2、D为NH3、E为K2SO3、F为K2SO4;
(2)E→F的反应为K2SO3溶液与溴水发生氧化还原反应生成硫酸钾和氢溴酸,反应的化学方程式为K2SO3+Br2+H2O=K2SO4+2HBr;
(3)F为K2SO4,阴离子为SO42-,可用酸化的BaCl2检验SO42-,具体操作是取少量F的溶液加入BaCl2和盐酸的溶液,若产生白色沉淀,证明SO42-的存在。
10.X、Y、Z三种主族元素的单质在常温下都是常见的无色气体,在适当条件下,三者之间可以两两发生反应生成分别是双核、三核和四核的甲、乙、丙三种分子,且乙、丙分子中含有X元素的原子个数比为2∶3。
请回答下列问题:
(1)元素X的名称是________,丙分子的电子式为________。
(2)若甲与Y单质在常温下混合就有明显现象,则甲的化学式为________。
丙在一定条件下转化为甲和乙的反应方程式为___________________________。
(3)化合物丁含X、Y、Z三种元素,丁是一种常见的强酸,将丁与丙按物质的量之比1∶1混合后所得物质戊的晶体结构中含有的化学键为________(选填序号)。
a.只含共价键b.只含离子键c.既含离子键,又含共价键
【答案】氢
NO4NH3+5O2
4NO+6H2Oc
【解析】
【分析】
X、Y、Z三种主族元素的单质在常温下都是常见的无色气体,则为H2、O2、N2,在适当条件下,三者之间可以两两发生反应生成的双核分子甲为NO,三核分子乙为H2O,四核分子丙为NH3,乙、丙分子中含有X元素的原子个数比为2∶3,则X为H。
【详解】
(1)元素X为H,名称是氢,丙分子为NH3,电子式为
。
(2)甲(NO)与Y单质在常温下混合就有明显现象,则Y为氧气。
丙(NH3)在一定条件下转化为甲(NO)和乙(H2O)的反应方程式为NH3发生了催化氧化:
4NH3+5O2
4NO+6H2O。
(3)化合物丁含X、Y、Z三种元素,丁是一种常见的强酸,则为HNO3,将丁与丙(NH3)按物质的量之比1∶1混合后得到戊为NH4NO3,其晶体结构中含有的化学键既含NH4+和NO3-之间的离子键,又含N-H和N-O之间的共价键,故选c。
11.某混合溶液中可能大量含有的离子如下表所示:
阳离子
H+、K+、Al3+、NH4+、Mg2+
阴离子
Cl-、OH-、CO32-、AlO2-
为探究其成分,某同学将Na2O2逐渐加入到上述混合溶液中并微热,产生沉淀和气体的物质的量与加入Na2O2的物质的量的关系分别如图所示。
(1)该溶液中一定含有的阳离子是________________________________,其对应物质的量浓度之比为____________,溶液中一定不存在的阴离子是_______________________。
(2)写出沉淀减少的离子方程式________________________________________________。
【答案】H+、Al3+、NH4+、Mg2+2:
2:
2:
3OH-、CO32-、AlO2-Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
【解析】
【分析】
(1)根据生成的沉淀总物质的量最大量为5mol、最终得到3mol可知,最终得到的沉淀为3mol氢氧化镁沉淀,溶解的2mol沉淀为氢氧化铝;根据气体的物质的量最后有增加可知,增加的气体为氨气,溶液中一定存在铵离子;根据开始加入过氧化钠时没有沉淀生成,说明原溶液中存在氢离子,根据题中数据计算出氢离子的物质的量;
(2)沉淀中氢氧化铝沉淀能够与氢氧化钠溶液反应而导致沉淀减少,据此写出反应的离子方程式。
【详解】
(1)根据图象中沉淀先增加后部分溶解可知:
溶液中一定含有:
Mg2+和Al3+,所以一定不含CO32-、AlO2-,并且含有镁离子的物质的量为3mol,氢氧化铝和氢氧化镁沉淀一共是5mol,根据元素守恒,所以含有铝离子的物质的量2mol;加入8mol过氧化钠会生成4mol氧气,而图象中生成了6mol气体,说明生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的氧气之外,还一定有2mol其他气体生成,而只能是氨气,所以一定含有2mol铵根离子,所以一定不含有氢氧根离子;图象中加入过氧化钠的物质的量在0~amol之间时,没有沉淀生成,所以溶液中含有H+,由于加入8mol过氧化钠时生成的沉淀达到最大量5mol,8mol过氧化钠会生成16mol氢氧化钠,而生成2mol氢氧化铝、3mol氢氧化镁、2mol氨气消耗的氢氧化钠为:
2mol×3+3mol×2+2mol=14mol,所以有2mol氢氧化钠与氢离子反应,氢离子的物质的量为2mol;并且物质的量为2mol,溶液中一定还含有阴离子,可能为氯离子,钾离子不能确定是否存在,根据电荷守恒:
n(H+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)≤16mol,所以氯离子物质的量≥16mol,所以溶液中一定存在的阳离子为:
H+、Al3+、NH4+、Mg2+;含有的阳离子的物质的量之比为:
n(H+):
n(Al3+):
n(NH4+):
n(Mg2+)=2:
2:
2:
3;溶液中一定不存在的阴离子为:
OH-、CO32-、