57氮气和卤化氮11页39题.docx
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57氮气和卤化氮11页39题
氮气和卤化氮
A组
．据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4的说法正确的是
AN4是N2的同素异形体BN4是N2的同分异构体
C相同质量的N4和N2所含原子个数比为1︰2DN4的摩尔质量是56g
．下列元素的原子中，原子半径最大的是
ANBPCFDS
．下列制氮的方法中，不合理的是
A分离液态空气B加热氨分解
C将热空气通过的热的铜网D镁在空气中燃烧
．下列有关氮气的叙述中错误的是
A氮气可作贮存水果、粮食的保护气
B氮的非金属性比磷强，所以氮气的化学性质比磷活泼
C在雷雨天，空气中的N2和O2反应生成NO
D氮气既可作氧化剂，又可作还原剂
．氮族元素与同周期氧族元素及卤族元素比较，错误的是
A原子半径小于同周期氧族元素及卤族元素的原子半径
B非金属性弱于同周期氧族元素及卤族元素
C气态氢化物的稳定性弱于同周期氧族元素及卤族元素的气态氢化物
D单质的氧化性弱于同周期氧族元素及卤族元素单质的氧化性
．关于氮、磷、硅的下列叙述中，错误的是
A氮和磷是农作物生长的必需元素；单质硅是良好的半导体材料
B常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应，氮气也能与氢气、氧气反应
C它们最高价氧化物对应水化物的酸性：
HNO3＞H3PO4＞H2SiO3
D氢化物的稳定性：
SiH4＞PH3＞NH3
．关于硫、磷、硅的下列叙述中，错误的是
A磷是农作物生长的必需元素；硅是良好的半导体材料；硫在自然界中存在
B常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应；磷和硫在足量氧气中点燃得到它们的最高价氧化物
C它们最高价氧化物对应水化物的酸性：
H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3
D氢化物的稳定性：
SiH4＞PH3＞H2S
．在白炽灯的灯泡中加入极少量的红磷，其作用是什么?
除此之外，还要充入一定量的氮气，其作用是什么?
．博物馆中常把一些古画保存在氮气氛中，其主要原因是。
．英国科学家瑞利用氯化铵与亚硝酸钠反应制得的“纯氮气”在标准状况下的密度为1.2506g/L；而自空气中提取的“纯氮气”在标准状况下的密度为1.2570g/L，二者相差0.0064g/L。
他百思不得其解，在1892年9月《自然》杂志上公开求答，后来导致重大发现。
请回答：
为什么两者有如此的差异?
并估计后来导致什么重大发现?
．农作物生长发育需要大量的氮养分，除了可用人工固氮方法（合成氨）获得氨态氮外，自然界雷电现象也是一种固氮途径，经由雷电固定的氮是硝态氮（硝酸或硝酸盐形式），其相关的化学方程式为，，。
．在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遭雷击而倒毙。
奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。
用化学方程式表示“魔鬼谷”牧草茂盛，四季常青的原因。
．某生态系统中氮循环简图如右图所示
（1）哪一类生物能将蛋白质转化为氨？
A．分解者B．藻类C．化能合成类生物
（2）该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是___________________________。
（3）写出工业固氮的化学反应方程式_____________。
（4）雷雨中常会有微量的硝酸生成为农作物所利用，用化学方程式解释HNO3的形成过程：
_______________________________________。
（5）硝化细菌能将NH3氧化为亚硝酸和硝酸，写出有关的化学反应方程式：
_______________________________________；。
．实验室可通过多条途径得到氮气，常见的三种方法是：
方法一：
将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜。
方法二：
将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末。
方法三：
将亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵的混合溶液加热，逸出氮气。
下列是进行实验时可选择的实验仪器（其它必要的仪器如：
铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等未列出）：
请回答下列问题：
（1）方法一制氮气：
氨气是用浓氨水跟生石灰反应得到，此反应最好选用（填仪器的编号）作发生装置，该反应的化学方程式。
要制取并收集纯净的氮气（可含有少量的水），还使用上述仪器中的（填仪器的编号，并按气流方向从左向右列出）。
（2）制取氮气的三种方法中，方法一和方法二越来越受到人们的关注，经常被联合使用。
这两种方法与方法三相比，其优越性在于。
．在加热的条件下用NH3还原CuO可以制得纯净的N2和活性铜粉（途径
）；用该活性铜粉与空气反应又制得较纯净的N2（途径
）。
由于N2在实验室制备常需要用到有毒和易使人致癌的NaNO2，上述方法因CuO与Cu的循环使用，且制出的N2可基本满足要求，故倍受人们关注。
下面给出了按途径
和途径
制N2必需的几种实验仪器，其它必要的仪器如铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等仪器均未列出。
请按下列要求填写空白：
（1）按途径
制N2时用浓氨水作原料至少需要用到上述仪器中的哪些仪器?
（请按气流从左到右顺序列出仪器序号）；
（2）按途径
制N2时，至少需要用到上述仪器中的哪些仪器?
（请按气流从左到右顺序列出仪器序号的接口顺序）；
（3）按途径Ⅰ制N2时你所选定的仪器组装的装置中，实验时需要加热的仪器序号是；
（4）按途径Ⅱ制N2时，原料气（空气）是通过向中加入而送入反应器的；
（5）为了保证途径
制得的N2比途径Ⅱ制得的N2纯净，是在仪器中加入_________以除去杂质气体
（6）写出在仪器（A）中所发生的化学方程式：
。
．L、M、Q、R、X代表五种物质，它们都含某种价态的氮元素，各物质中氮元素的化合价只有一种。
物质L中氮元素的化合价比物质M中的氮元素的化合价低。
在一定条件下，它们会有如下的转化关系（未配平）：
①Q＋HCl→M＋Cl2＋H2O②R＋L→X＋H2O③R＋O2→L＋H2O
请判断：
（1）五种物质按氮元素的化合价从高到底的顺序排列是。
若这五种物质中有一种是硝酸，那么硝酸应该是（用字母表示）
（2）反应③是在催化剂（如铂、氧化铁等）存在下，加热到一定温度时发生的，这个反应在工业上有重要的应用。
若X是密度比CO2小的气体，那么X的公子式是。
（3）某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转化关系（未配平），其中你认为一定不能实现的是。
ANO＋HNO3→N2O3＋H2O
BNH3＋NO→HNO2＋H2O
CN2O4＋H2O→HNO3＋HNO2
．氨气和氟气在铜的催化作用下反应得到一种铵盐NH4F和一种含氮化合物A，A的分子结构呈三角锥形，分子中所有共价键之间的夹角都相等。
（1）A的化学式为__________，A的电子式为____________。
（2）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目__________________。
（3）现有1mol混合气体充分反应后，测得生成物NH4F中的N元素比A中的N元素多2.8g，试计算原反应混合气中NH3和F2的物质的量可能各是多少。
B组
．重庆市天原化工厂2004年4月16日发生特大氯气泄漏和三氯化氮爆炸事故，造成多人死亡和失踪。
已知三氯化氮分子结构与氨相似，下列有关说法不正确的是
A消除储气罐上空泄漏出的高浓度氯气，可喷洒碱液
B发生氯气泄漏时，附近人员可用浸有碳酸钠溶液的毛巾捂住鼻孔进行自我保护
C氯气能腐蚀金属及非金属材料，这种腐蚀主要属于电化学腐蚀
D三氯化氮分子是极性分子
．NCl3是一种淡黄色的油状液体，其分子具有三角锥形结构，下列对NCl3的有关描述正确的是
A它是一种非极性分子
B具有比PCl3更大的挥发性
C它还能以配位键跟Cl－结合
D已知NBr3对光很敏感，故NCl3不具光敏性
．已知N≡N键能为942kJ/mol，Cl－Cl键能为243kJ/mol，NCl3键能为201kJ/mol，下列对三氯化氮（NCl3）的叙述中不正确的是
A它的沸点不高
BNCl3分解是放热反应
C它还可以通过氧原子之间的配位键跟氨进一步结合
D1968年，科学家发现这个分子具有三角锥形结构，因此它为极性分子
．三氟化氮（NF3）是一种无色无味的气体，它是氨（NH3）和氟（F2）在一定条件下直接反应得到：
4NH3＋3F2＝NF3＋3NH4F，下列有关NF3的叙述正确的是
ANF3是离子化合物BNF3的还原性比NH3强
CNF3的氧化性比F2强DNF3中的N呈＋3价
．在铜的催化作用下氨气与氟气反应，得到一种三角锥形分子M和一种铵盐N。
下列有关说法不正确的是
A该反应的化学方程式为4NH3＋3F2＝NF3＋NH4F
BM是极性分子，其还原性比NH3强
CM既是氧化产物，又是还原产物
DN中既含有离子键，又含有共价键
．NCl3的电子式为
，则NCl3与H2O反应时，最初的生成物一定有
ANH3BHNO2CHClODNH4Cl
．氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需高压的条件，但金属锂在常温常压下即能与氮气化合生成氮化锂，这是因为
①此反应可能是吸热反应；②此反应可能是放热反应；③此反应前可能氮分子无需先分解成氮原子；④此反应前氮分子必定先分解为氮原子
A①②B②④C②③D①④
．据报道，美国科学家于1998年11月合成丁一种名为“N5”的物质，由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。
迄今为止，人们对它的结构尚不完全消楚，只知道“N5”实际上是带电荷的分子碎片，其结构是对称的。
5个N排列成“V”形。
如果“N5”分子中的5个N原子都达到8电子稳定结构，且含有2个“N≡N”叁键，则“N5”分子碎片所带电荷是
A1＋B2－C1－D2＋
．1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N5＋化合物N5AsF6，下列叙述错误的是
AN5＋共有34个核外电子
BN5＋中氮—氮原子间以共用电子对结合
C化合物N5AsF6中As化合价为＋1
D化合物N5AsF6中F化合价为－1
．科学家根据自然界存在的N2制取出N3，其后又陆续制取出N5、含N5＋离子的化合物及N60。
N5极不稳定，需保存在－80℃的干冰中；N5＋离子由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。
N60与C60结构相似，并在受热或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。
分析上述材料，下列说法中不正确的是
AN5常温下会剧烈爆炸，体积急剧膨胀，放出大量的热
BN60的发现开辟了能源世界的新天地，将来可能成为很好的火箭燃料
CN2、N3、N5、N5＋、N60互为同素异形体
D含N5＋离子的化合物中既有离子键又有共价键
．美国加州爱德华空军研究实验室研究高能物质的化学家Christe及同事，合成了一个多世纪以来第一个可以分离的量的包含N5＋阳离子的新全氮类化合物。
下列有关N5＋阳离子性质的叙述中，正确的是
AN5＋阳离子的氧化性比O2＋阳离子的氧化性更强
BN5＋阳离子的盐可以在有机溶剂中制得
CN5＋阳离子的盐可以在液态氟化氢溶剂中制得
D在N5＋阳离子中氮是靠分子间作用力连接的
．2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，这种高聚氮的N－N键的键能为160kJ/mol（N2的键能为942kJ/mol），晶体片段结构如右图所示。
则下列说法错误的是
A按键型分类，该晶体中含有非极性共价键
B按晶体类型型分类时，该晶体属于分子晶体
C高聚氮与氮气互为同素异形体
D这种固体的可能潜在应用是烈性炸药或高能材料
．据报道，美国科学家卡尔.克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”物质，由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。
迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构式对称的，5个N原子排列成V形。
如果5个N原子结合后都达到8电子结构且含有2个N,N叁键，则“N5”分子碎片所带的电荷是，它的电子式是。
．氮元素以化合态形式存在于许多化合物中。
（1）某氮的氧化物与一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。
若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1︰2，则该氮的氧化物分子式为。
（2）右图为一含有C、H、N、O四种元素的有机物的球棍模型。
据此确定，该有机物的化学式为，其结构简式为。
．氯原子与氨基可以结合生成一氯胺（NH2Cl）
（1）一氯胺的空间结构为______形，电子式为_______。
（2）若把氨基换成乙基，则构成的物质A属于________类有机物，A在碱性溶液中能发生水解反应，而一氯胺在酸性或中性环境中可以水解，并用于自来水消毒。
则两种物质水解的方程式分别为___________________________，_________________________。
（3）若由A通过反应，最终可以制得乙酸乙酯，反应过程中可能涉及到的反应类型有（用A、B……等表示）。
①取代②加成③氧化④脱水⑤酯化
A①⑤B①③⑤C②③④⑤D①②④
．氮是蛋白质的重要组成成分，植物生长都需要吸收含氮的养料。
空气中含有78%的氮气，但它不能被大多数生物直接吸收，多数生物只能吸收含氮的化合物。
因此需要把空气中的氮气转变成氮的化合物，才能作为动植物的养料。
这种将游离态氮转变成化合态的氮的方法，叫氮的固定。
在自然界，豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气变成含氮化合物，种植这些植物时不需要施用或只需施用少量氮肥。
另外放电条件下氮气和氧气化合及工业合成氨也属于氮的固定。
（1）写出在电闪雷鸣的雨天，氮气在空气中发生一系列反应的方程式，并简述“雷雨发庄稼”的道理。
（2）简述闪电产生的原理，并简要定性分析闪电在固定氮的过程中所起的作用。
（3）固氮酶含于固氮细菌体内。
其功能是在无氧条件下，将分子氮转化为氨或铵盐，固定大气中的游离态氮是继光合作用后，人类在地球上发现的最重要的生化反应。
各种固氮微生物之所以具有奇特固氮本领，最根本的原因是因为它们都含有固氮酶—固氮反应的生物催化剂。
①固氮酶在微量钼元素和酸性环境下，它能将空气中60％以上的氮气转化为NH4+，写出有关“固氮”反应式。
②在钼的硝酸盐还原酶催化作用下，硝态氮（NO3－）在酸性较强时可还原为亚硝态氮（NO2－），写出有关反应式。
（4）遭雷击后的庄稼会变黄，一段时间后在根部长出新枝，并发现长势比周围田块未受雷击的庄稼更好。
试解释庄稼长势更好的原因。
（5）如其带电雷雨云与大地间的电压为2×109V时发生雷击，在4×10－5s内导入大地20C的电荷，则这一过程的平均电流为多大？
有多少电能转化为内能？
这相当于多少千克燃烧值为3×104kJ/kg的煤完全燃烧释放的能量。
C组
．写出NF3水解反应的方程式。
．20明年专家从德国一家化肥厂生产出的硫酸铵中检出一种组成为N4H4（SO4）2的物质。
经测定，该物质易溶于水，在水溶液中以SO42－和N4H44＋两种空间构型为正四面体的离子存在。
N4H44＋离子植物根系易吸收，但它遇到碱时会生成一种形似日磷的N4分子，N4不能被植物吸收。
（1）请画出N4H44＋的结构；
（2）N4H4（SO4）2能不能与草木及混合使用？
（3）N4与N2的关系是。
A．不同的单质B．同位素C．同分异构体D．同素异形体
（4）液氨中存在着2NH3
NH2－＋NH4＋的平衡。
科学界已成功地在液氨中加入强碱（CsOH）和特殊的吸水剂，使液氨中的N4H44＋合成了N4分子。
请写出该反应方程式。
．将NH4Cl溶液用盐酸调制成pH＝4的溶液，然后进行电解，发现制成了一种常见的二元化合物A，用空气把气体产物带出电解槽即得到较为纯净的A。
A是一种挥发性的易爆炸的浓稠液体，沸点只有700C，其结构与NH3相似。
（1）试确定A，写出生成A的离子方程式。
（2）比较A和NH3的极性大小。
（3）将A与NaClO2按物质的量之比1∶6混合，可得到一种绿色环保的消毒剂B以及能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体C。
A的消毒效果是同质量的Cl2的2.63倍。
试写出其反应的离子方程式。
（4）已知A中两元素的电负性相同。
试设计一个试验确定A中哪一种元素带部分正电荷，哪一种元素带部分负电荷？
简述其实验步骤。
．将空气中游离态的氮气转化为含氮化合物的过程称为固氮，主要包括合成固氮和生物固氮。
（1）目前唯一具有工业规模的合成固氮方法是：
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g）△H0＝－92.4kJ·mol－1。
虽然这个反应是放热反应，但为什么这种方法效率比较低。
（2）在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混和气体中NH3的体积占25%。
若反应前后条件保持不变，则反应后混合气体的密度与原反应物气体密度的比值为。
（3）生物固氮是指生物体内的固氮菌（如大豆根瘤菌、巴氏梭菌和棕色固氮菌等）通过固氮酶的作用在常温常压下将空气中的氮气转化为含氮化合物：
N2＋8H＋＋8e－＋16MgATP＋16H2O→＋＋16MgADP＋16H3PO4
（4）如今采用SCY陶瓷固体电解质的电化学合成氨装置，该装置以具有良好机械强度和高质子导电性的SrCe0.95Yb0.05O3陶瓷（SCY）制成的封底内筒和石英外筒组成。
在SCY陶瓷内筒底部的内外壁各沉积约1.3cm2的多孔多晶钯作为电极，阴极的真实催化表面积约80cm2。
将该装置的底部置于加热炉内保持570℃的高温。
将用He稀释的氮气（氮气含量1.8%）通入陶瓷内筒，将氢气通过陶瓷内筒和石英外筒间的空隙，构成下述电池：
H2（g）（Pd）∣SCY∣（Pd）N2－He（g）。
①法合成氨的电解池中_______（填“能”、“不能”）用水溶液作电解质，原因是_____________________________；
②写出阴阳电极反应式和总反应式。
．在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子A（键角102°，偶极矩0.78×10－30C·m；对比：
氨的键角107.3°，偶极矩4.74×10－30C·m）；
（1）写出A的分子式和它的合成反应的化学方程式。
（2）A分子质子化放出的热明显小于氨分子质子化放出的热。
为什么？
（3）A与汞共热，得到一种汞盐和一对互为异构体的B和C（相对分子质量66）。
写出化学方程式及B和C的立体结构。
（4）B与四氟化锡反应首先得到平面构型的D和负二价单中心阴离子E构成的离子化合物；这种离子化合物受热放出C，同时得到D和负一价单中心阴离子F构成的离子化合物。
画出D、E、F的立体结构；写出得到它们的化学方程式。
（5）A与F2、BF3反应得到一种四氟硼酸盐，它的阳离子水解能定量地生成A和HF，而同时得到的O2和H2O2的量却因反应条件不同而不同。
写出这个阳离子的化学式和它的合成反应的化学方程式，并用化学方程式和必要的推断对它的水解反应产物作出解释。
．将Cl2通入AsF3和AsCl3的混合物中，生成了化合物A。
经分析，A为一离子型共价化合物，其阴、阳离子具有两种高度对称的结构。
A分子中只有一种As—Cl和一种As—F键。
（1）写出A的结构简式。
写出生成A的化学反应方程式。
（2）A的阴离子在强碱性溶液中并不水解，但在加酸时转化为酸。
问该酸是强酸还是弱酸？
为什么？
（3）A能与B反应，生成C，C在160～170℃时分解生成D和气体E。
将气体E通入到水中，能被水完全吸收。
已知B是由ClF与HNO3在非水溶剂中制成的，B分子中不含氟元素，A分子与C分子结构相似。
红外光谱显示，D分子中有一个AsF3没有的红外吸收。
D分子中As原子的杂化形态为sp3。
试确定B、C、D和E的结构简式或化学式，分别写出生成B、C和D的化学反应方程式。
参考答案（57）
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