高中化学氮及其化合物计算题分类汇编.docx

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高中化学氮及其化合物计算题分类汇编

氮及其化合物

（一）氮气

1．氮元素存在形态

空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。

2．N2的物理性质

氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。

3．N2的化学性质

由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只有在高温条件下才能发生一些化学变化。

（1）与H2的反应：

N2+3H22NH3

（2）与O2的反应：

N2+O22NO

（3）与Mg的反应：

3Mg+N2Mg3N2

4．氮的固定

（1）定义：

把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。

（2）氮的同定的途径

①生物固氮

豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。

②大气同氮

闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。

N2+O22NO

2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO

【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。

③工业固氮

氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨（NH3）。

N2+3H22NH3

工业上就是利用这个原理来合成氨的。

（二）一氧化氮和二氧化氮

1、一氧化氮：

无色气体，难溶于水，有很大毒性，在常温下极易被氧化成二氧化氮。

2NO＋O2→2NO2

2、二氧化氮：

有刺激性气味的红棕色气体，溶于水生成硝酸和一氧化氮。

3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2N2O4（无色）

注意：

关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。

1NO2或NO2与N2（或非O2）的混合气体溶于水时可依据：

3NO2＋H2O→2HNO3＋NO利用气体体积变化差值进行计算。

2NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋2H2O＋O2=4HNO3可知，当体积比为

　　　　　　　　＝4：

1，恰好完全反应　　　　　　　

V（NO2）：

V（O2）＞4：

1，NO2过量，剩余气体为NO

＜4：

1，O2过量，乘余气体为O2

3NO和O2同时通入水中时，其反应是：

2NO＋O2→2NO2，3NO2＋H2O→2HNO3＋NO，总反应式为：

4NO＋2H2O＋3O2→4HNO3当体积比为

　　　＝4：

3，恰好完全反应　　　　　　　

V（NO）：

V（O2）＞4：

3，NO过量，剩余气体为NO

＜4：

3，O2过量，乘余气体为O2

④NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按①求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按③方法进行计算。

（三）硝酸的化学性质

1、HNO3具有酸的通性。

2、HNO3具有强氧化性，表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。

【注意】由于硝酸氧化性很强，任何金属与硝酸反应都不能放出氢气，在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时，浓硝酸还原产物为NO2，稀硝酸还原产物为NO，（但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸强）；

这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原，另一部分体现酸性生成硝酸盐。

铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有强氧化性，所以在金属的表面形成一层致密的氧化膜，阻止反应继续进行，这个过程叫钝化。

所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。

3、在溶液中NO3—几乎与所有离子能大量共存，但注意，当溶液的酸性较强可形成硝酸溶液，具有还原性的某些离子则不能与其大量共存，如NO3—、H＋、Fe2＋中任意两者能大量共存，但三者则不能大量共存。

即：

NO3—在中性或碱性溶液中不表现氧化性，而在酸性溶液中表现强氧化性。

（四）氨气

1、氨的物理性质 

氨气为无色、有刺激性气味的气体，比空气轻，易液化，极易溶于水（喷泉实验），氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度越高，密度越小。

2、氨的化学性质；

（1）与水反应，溶液呈碱性：

NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH

氨水中所含有微粒：

NH3·H2O分子，NH4+，OH，氨水中溶质通常看作为NH3，而不是NH3·H2O。

（2）与酸反应

NH3+HNO3=NH4NO3HCl+NH3=NH4ClH2SO4+2NH3=（NH4）2SO4

氨气与氯化氢相遇便产生，可用于NH3与HCl的相互检验。

（3）还原性

NH3分子中氮元素呈－3价，具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应，被它们氧化：

NH3＋Cl2=NH3＋CuO=

NH3＋O2=NH3＋O2=

3、氨气的实验室制法

（1）原理：

固态铵盐与碱加热反应：

2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

（2）发生装置：

固+固+加热型，与制备氧气相似；

（3）收集：

向下排空气法。

（4）干燥：

在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂。

不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3。

（5）验满：

a．用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；b．蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若产生白烟，则满。

[特别提醒]：

①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。

因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。

②消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是：

a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块，不利于产生NH3；b、在高温下能腐蚀大试管。

③因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。

④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3·H2O

NH3↑+H2O原理制备。

也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备，原理：

烧碱溶于水为放热反应，促进NH3·H2O的分解，增大c（OH）使上述可逆反应向左移动，而产生NH3。

课堂练习：

1、将8mLNO2和O2的混合气体通入倒立于水槽中装满水的量筒，充分反应后，剩余气体为1mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为（　　）

A．7∶5B．3∶7C．7∶1D．1∶7

2、同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2；②NO2和O2；③NH3和N2。

现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是（　　）

A．V1>V2>V3　B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1D．V3>V1>V2

3、在相同状况下，将下列四种混合气体：

①体积比为3∶1的NH3和N2'②体积比为1∶1的NO2和N2　③体积比为1∶1的NO2和O2'④体积比为4∶1的NO2和O2，分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中，充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4，下列关系正确的是（　　）

A．h1>h2>h3>h4B．h4>h3>h2>h1C．h4>h1>h3>h2D．h2>h3>h1>h4

4、在常温下向盛满水并倒置于水槽中的试管里先后通入4mLNO2、4mLNO、5mLO2，经过一段时间后，试管里剩余的气体有（　　）

A．NOB．O2C．NO2和O2D．NO和O2

5、NO、NO2均可与NH3反应转化为无害的N2和H2O，现有3LNO、NO2的混合气体，，当耗用3LNH3时，可全部转化为N2和H2O，则NO和NO2的体积之比为（）

A．1：

1B．1：

2C．1：

3D．任意比

6、把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器，倒置于水中（同温、同压），待液面稳定后，容器内气体体积变为24mL。

则：

⑴原混合气体中，NO是mL，NO2是mL。

⑵若在剩余24mL气体中，通入6mLO2，待液面稳定后，容器内气体体积为mL。

⑶若在剩余24mL气体中，通入24mLO2，待液面稳定后，容器内气体体积为mL。

⑷若在原48mLNO、NO2混合气体中，通入mLO2，倒置在水面上，气体会全部吸收。

7、常温下，将NO和O2两种气体按物质的量1：

3混合，则其平均相对分子质量（　　）

A．B．46C．36D．44

8、现有10mLNO和NO2混合气体，其平均相对分子量为，通入一定量的O2后，还是10mLNO和NO2混合气体，但平均相对分子量为，通入O2的体积是（）

9、反应NO+O2+NO2+H2O→HNO3（未配平）是多组化学计量数的化学方程式，当氧气有1/3被NO还原时，此反应各物质化学计量数之比是

10、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．NO2B．NOC．N2OD．N2

11、物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（　　）

A．1∶4B．1∶5

C．2∶3D．2∶5

12、某稀硝酸能与5.4g铝恰好反应，当这份酸在与铁反应时，最多消耗铁的量为（）

A.16.8gB.C.11.2gD.

13、已知镁和稀硝酸反应时，每有1molHNO3反应，就有电子转移，此时硝酸的还原产物可能是

A．NO2B．N2OC．NH4NO3D．NO

14、Al可以与稀硝酸反应，已知HNO3被还原为NO。

若标准状况有LNO生成，则参加反应的Al

的质量为________g，参加反应的硝酸为________mol

15、在一定温度下，某浓度的HNO3与Zn反应，生成NO2和NO的物质的量之比为1：

3，则要使1mol

Zn完全反应，需要HNO3的物质的量为（）

A．B．C．D．

16、已知Cu2S与某浓度的硝酸反应时，生成硝酸铜和硫酸，若反应中Cu2S与HNO3的物质的量之比

为2:

13，则该反应的还原产物为（）

A．N2OB．NOC．NO2D．N2O3

17、Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu（NO3）2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质

的量之比为1∶1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为

18、足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与LO2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。

若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（）

mLmLmLmL

19、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。

若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为（　　）

A．molB．molC．molD．mol

20、将32g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为L。

欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。

21、将gCu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物（含NO、N2O4、NO2）的混合物共mol，这些气体恰好能被500mL2mol/LNaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，其中NaNO3的物质的量为（　　）

A．mol　　　　　　B．molC．molD．mol

22、1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为L和L。

若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量是多少？

23、在某100mL混合酸中，HNO3的物质的量浓度为mol·L－1，H2SO4的物质的量浓度为mol·L－1。

向其中加入g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2＋的物质的量浓度为（　　）

A．mol·L－1B．mol·L－1C．mol·L－1D．无法计算

24、有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol·L－1，含硝酸的浓度为1mol·L－1，现向其中加入g铜粉，充分反应后（假设只生成NO气体），最多可收集到标准状况下的气体的体积为（　　）

A．mLB．112mLC．168mLD．224mL

25、将11.2g的MgCu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体X。

再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液，产生21.4g沉淀。

根据题意推断气体X的成分可能是（　　）

A．molNO2B．molNO2

C．molNO、molNO2D．molNO

26、将Mg、Cu组成的混合物26.4g投入到适量的稀硝酸中，固体完全溶解，收集到标准状况下的NO气体8.96L，向反应后的溶液中加入过量的5mol·L－1的NaOH溶液300mL，金属离子完全沉淀。

则形成沉淀的质量是（　　）

A．43.2g　　　　　　　　B．46.8g

C．53.6gD．63.8g

27、铜镁合金完全溶解于50mL密度为mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL（标准状况），向反应后的溶液中加入LNaOH溶液,当金属离子全部沉淀时，得到沉淀，下列说法不正确的是（）      

A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2︰1 B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是L 

 和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80% D.得到沉淀时，加入NaOH溶液的体积60mL

28、汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。

若氧化产物比还原产物多，则下列判断正确的是 

A.生成（标准状况） B.有被氧化 

C.转移电子的物质的量为 D.被还原的N原子的物质的量为 

29、一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则V可能为 

30、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。

向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2g（已知硝酸只被还原为NO气体）。

向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示：

下列分析或结果错误的是（　　）

A．混合酸中NO

的物质的量为mol

B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气

C．溶液中最终溶质为FeSO4

D．c（H2SO4）为5mol/L

31、一种工业尾气中含有NO和NO2（通常表示为NOx），NOx是空气中主要污染物之一。

处理尾气的方法较多。

方法一：

氨气还原法：

NH3+NOx→N2+H2O（未配平），

方法二：

用碱液吸收2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O，NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O

（1）NOx中x的取值范围为________；

（2）NOx中n（NO）/n（NO2）=_________（用含“x”的代数式表示）；

（3）当x=时，若用方法一消除NOx，则应通入氨气与NOx体积比（同温同压）V（NH3）/V（NOx）≥______；

（4）若气体中除含NOx（NO和NO2）外，还含有体积分数为y的N2O4，用方法二处理1mol这种气体，气体完全被吸收。

计算：

①满足气体完全被吸收的y和x的关系式②若y=，求生成NaNO3和NaNO2的质量

32、硝酸发生氧化还原反应时，硝酸浓度越小，对应还原产物中氮的化合价越低。

现有一定量铝粉和铁粉的混合物，与1000mL很稀的HNO3充分反应，反应过程中HNO3的还原产物只有两种：

一种是N2，另一种则以硝酸盐的形式留在溶液中，已知产生的N2的体积为mL（标准状况）。

在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol·L－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。

试回答下列问题：

（1）D→E过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。

（2）B值为__________________。

（3）原稀HNO3溶液的物质的量浓度为____________________________________。

33、某校化学兴趣小组的同学对硝酸盐的受热分解进行探究。

他们设计了如下装置分别加热了NaNO3、

Cu（NO3）2、AgNO3。

（加热及夹持装置未画出）

（1）甲同学加热的是NaNO3。

加热过程发现：

装置②中产生气泡，部分石蕊试液被压至装置③中，且石蕊试液不变色；用带火星的木条检验②中的气体，木条复燃；分析装置①中剩余的固体得知，剩余固体中含有N元素且显＋3价。

请写出NaNO3受热分解的化学方程式：

________________________；

（2）乙同学加热的是Cu（NO3）2。

加热过程发现：

装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中消失。

装置①中的固体逐渐变为黑色。

请写出Cu（NO3）2受热分解的化学方程式：

________________________，实验过程中还应看到的现象为________________________。

（3）丙同学加热的是AgNO3。

加热过程发现：

装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中气泡部分消失，剩余的气体也能使带火星的木条复燃。

石蕊试液也逐渐变为红色，有少量液体被压至装置③中。

装置①中的固体逐渐变为黑色。

丙同学据此写出了AgNO3受热分解可能的两种化学方程式：

（Ⅰ）4AgNO32Ag2O＋4NO2↑＋O2↑，（Ⅱ）2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑。

请你分析，可能正确的是哪一个并说明理由：

________________________。

请你设计一个简单的实验证明你的结论是正确的：

________________________；

（4）由上述3个实验的结果，请你推测：

硝酸盐受热分解的产物可能与______________有关。

34、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，________（“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溶液中含有H＋、OH－、________、________。