高考化学氮及其化合物大题培优 易错 难题附答案解析.docx
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高考化学氮及其化合物大题培优易错难题附答案解析
高考化学氮及其化合物（大题培优易错难题）附答案解析
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+H2O2NO2+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100mL3.00mol·L-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）。
①水②淀粉碘化钾试纸③淀粉④白酒⑤白醋
A．①③⑤B．①②④C．①②⑤D．①②③⑤
【答案】CaCO3CaSO312NO2－+NH4+=N2↑+2H2OCOC
【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CaSO3，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100mL3.00mol·L-1NaOH溶液，所需质量m=C·V·M=3.00mol·L-1×0.1L×40g·mol-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－+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．某城市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等。
因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
离子
K+
Na+
NH4+
SO42-
NO3-
Cl-
浓度/mol·L-1
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
根据表中数据判断待测试样为__（填“酸”或“碱”）性，表示该试样酸碱性的c（H+）或c（OH-）=___mol·L-1。
（2）煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NOx，易形成酸雨，污染大气，采用NaClO2溶液在碱性条件下可对烟气进行脱硫，脱硝，效果非常好。
完成下列对烟气脱硝过程的离子方程式。
（____）ClO2-+（____）NO+（____）OH-=（____）Cl-+（____）NO3-+______
（3）为减少SO2对环境的污染，常将煤炭转化为清洁的气体燃料，并将烟气进行处理，吸收其中的SO2。
①写出焦炭与水蒸气反应的化学方程式：
__。
②以下物质可以用来吸收烟气中SO2的是__（填字母代号）。
a.Ca（OH）2b.Na2CO3c.CaCl2d.NaHSO3
（4）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化。
①汽车启动时汽缸温度高，汽缸中会生成NO，化学方程式为___。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO。
在汽车尾气系统中装上催化转化器可使CO和NO反应转化为无污染、无毒性的两种气体，其化学反应方程式为___。
【答案】酸10-4344342H2OC+H2O
CO+H2abN2+O2
2NO2CO+2NO
2CO2+N2
【解析】
【分析】
（1）根据电荷守恒判断溶液的酸碱性；
（2）根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平方程式；
（3）①焦炭与水蒸气反应生成CO和H2；
②SO2是酸性氧化物，能被碱性溶液吸收；
（4）①汽车启动时汽缸温度高，氮气和氢气在汽缸中会生成NO；
②在汽车尾气系统中装上催化转化器可使CO和NO反应转化为氮气、二氧化碳。
【详解】
（1）根据表格数据，试样所含水溶性无机离子所带电荷总数是c（K+）+c（Na+）+c（NH4+）-2c（SO42－）-c（NO3－）-c（Cl－）=4×10-6+6×10-6+2×10-5-2×4×10-5-3×10-5-2×10-5=-1×10-4，根据溶液的电中性原则，溶液中应该含有带正电荷的氢离子，c（H+）=1.0×10－4mol/L，所以溶液呈酸性；
（2）ClO2-中氯元素化合价由+3降低为-1，NO中N元素化合价由+2升高为+5，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒，烟气脱硝过程的离子方程式3ClO2-+4NO+3OH-=3Cl-+4NO3-+2H2O；
（3）①焦炭与水蒸气反应生成CO和H2，反应方程式是C+H2O
CO+H2；
②SO2是酸性氧化物，能被碱性溶液吸收，Ca（OH）2呈碱性，能吸收SO2生成亚硫酸钙和水；Na2CO3呈碱性，能吸收SO2；CaCl2与SO2不反应；NaHSO3与SO2不反应；故选ab；
（4）①汽车启动时汽缸温度高，氮气和氢气在汽缸中生成NO，化学方程式为是N2+O2
2NO；
②在汽车尾气系统中装上催化转化器可使CO和NO反应转化为氮气、二氧化碳，其化学反应方程式为2CO+2NO
2CO2+N2。
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+H2O2NO2+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3mol·L-1NaOH溶液1L进行模拟测试，需称取NaOH固体质量为__________g。
（3）用NaNO2溶液处理含NH4+废水反应的离子方程式为__________。
（4）验证废水中NH4+已基本除净的方法是___________（写出操作、现象与结论）。
（5）气体1转化为气体2时空气不能过量的原因是__________。
（6）捕获剂捕获的气体主要是__________（填化学式）。
（7）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）。
①水②淀粉碘化钾试纸③淀粉④白酒⑤白醋
A．①③⑤B．①②④C．①②⑤D．①②③⑤
【答案】CaCO3、CaSO3120NH4++NO2-=N2↑+2H2O取少量处理后废水于试管中，加入NaOH溶液加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若无明显现象则可证明NH4+已基本除净气体1转化为气体2时，其中NO:
NO2物质的量之比为1：
1时才可以被NaOH溶液完全转化成NaNO2，若空气过量，则与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液，因此空气不能过量COC
【解析】
【分析】
工业废气（主要含NO、CO、CO2、SO2、N2）用过量石灰乳吸收，CO2、SO2与Ca（OH）2反应生成CaCO3、CaSO3，成为固体1的主要成分，此时气体1为NO、CO、N2；通入适量空气，主要与NO作用生成NO2，成为空气2的主要成分；通入NaOH溶液中，从产物NaNO2看，前面通入的空气，只能将一部分NO氧化为NO2，否则生成的NaNO2中会混入NaNO3；NO2-与NH4+发生氧化还原反应，生成N2和H2O，气体3为CO，被捕获剂捕获。
【详解】
（1）从以上分析可知，固体1的主要成分有Ca（OH）2、CaCO3、CaSO3。
答案为：
CaCO3、CaSO3；
（2）若实验室需要配制3mol·L-1NaOH溶液1L进行模拟测试，需称取NaOH固体质量为3mol·L-1×1L×40g/mol=120g。
答案为：
120；
（3）用NaNO2溶液处理含NH4+废水时，NO2-与NH4+反应生成N2和H2O，反应的离子方程式为NH4++NO2-=N2↑+2H2O。
答案为：
NH4++NO2-=N2↑+2H2O；
（4）验证废水中NH4+已基本除净，可加碱检测气体的性质，方法是取少量处理后废水于试管中，加入NaOH溶液加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若无明显现象则可证明NH4+已基本除净。
答案为：
取少量处理后废水于试管中，加入NaOH溶液加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若无明显现象则可证明NH4+已基本除净；
（5）由以上分析知，气体1转化为气体2时空气不能过量的原因是气体1转化为气体2时，其中n（NO）:
n（NO2）物质的量之比为1:
1时才可以被NaOH溶液完全转化成NaNO2，若空气过量，则与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液，因此空气不能过量。
答案为：
气体1转化为气体2时，其中n（NO）:
n（NO2）物质的量之比为1:
1时才可以被NaOH溶液完全转化成NaNO2，若空气过量，则与NaOH反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液，因此空气不能过量；
（6）由以上分析可知，捕获剂捕获的气体主要是CO。
答案为：
CO；
（7）鉴别NaNO2和NaCl，需利用反应2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O，所以需加I-、淀粉、酸，从而确定选用的物质是①②⑤，故选C。
答案为：
C。
【点睛】
检验NaNO2和NaCl，若使用AgNO3溶液，会生成AgCl、AgNO2白色沉淀，再加入稀硝酸，AgNO2溶解，而AgCl不溶解，所以也可用硝酸酸化的硝酸银溶液进行鉴别。
3．随着工业的发展，酸雨已经称为全球性的环境问题。
（1）当雨水的pH___________，我们称它为酸雨。
（2）用化学方程式来表示酸雨形成的主要途径之一：
_____________________，_______________。
（3）常温下测得某次酸雨样品的pH=5，该样品放置一段时间后，酸性略有增强，其原因可能是___________________________。
（4）写出一条减少二氧化硫排放的措施_________________________________。
（5）检验某无色溶液中是否存在SO42-的方法是_____________________________。
【答案】＜5.6SO2+H2O
H2SO32H2SO3+O2=2H2SO4酸雨中的亚硫酸被氧化成硫酸了燃料脱硫（合理即可）取样于试管中，先滴加盐酸无现象，再滴加BaCl2溶液，出现白色沉淀，说明有SO42-，如无沉淀，则不存在SO42-
【解析】
【分析】
（1）雨水的pH＜5.6时称为酸雨，据此解答；
（2）酸雨形成的主要途径有两种，一种的雨水和二氧化硫反应生成亚硫酸，亚硫酸与空气中氧气反应生成硫酸，另一种途径为二氧化硫在空气中飘尘的作用下与氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫与雨水反应生成硫酸，据此解答；
（3）亚硫酸酸性弱，而强酸酸性强，酸雨中的亚硫酸可能被氧化成硫酸，据此解答；
（4）减少二氧化硫排放的措施有用氨水吸收尾气，双碱脱硫，燃料脱硫等，据此解答；
（5）检验某无色溶液中是否存在SO
的方法是取样于试管中，先滴加盐酸无现象，滴加盐酸主要目的是排出银离子、碳酸根、亚硫酸根等离子的干扰，再滴加BaCl2溶液，出现白色沉淀，说明有SO42-，如无沉淀，则不存在SO42-，据此解答；
【详解】
（1）由于雨水中含有溶液的二氧化硫生成亚硫酸，因此当雨水的pH＜5.6，我们称它为酸雨，故答案为：
＜5.6；
（2）用化学方程式来表示酸雨形成的主要途径有两种，一种的雨水和二氧化硫反应生成亚硫酸，亚硫酸与空气中氧气反应生成硫酸，另一种途径为二氧化硫在空气中飘尘的作用下与氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫与雨水反应生成硫酸，前者的反应方程式为SO2+H2O
H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4；
（3）常温下测得某次酸雨样品的pH=5，该样品放置一段时间后，酸性略有增强，亚硫酸酸性弱，而强酸酸性强，其原因可能是酸雨中的亚硫酸被氧化成硫酸了；
（4）减少二氧化硫排放的措施有：
用氨水吸收尾气，双碱脱硫，燃料脱硫等；
（5）检验某无色溶液中是否存在SO42-的方法是取样于试管中，先滴加盐酸无现象，滴加盐酸主要目的是排出银离子、碳酸根、亚硫酸根等离子的干扰，再滴加BaCl2溶液，出现白色沉淀，说明有SO42-，如无沉淀，则不存在SO42-。
【点睛】
亚硫酸酸性弱，而强酸酸性强，酸雨中的亚硫酸可能被氧化成硫酸而酸性增强。
4．研究金属与硝酸的反应，实验如下。
实验（20ºC）
现象
Ⅰ
过量铜粉、2mL0.5mol∙L-1HNO3
无色气体（遇空气变红棕色），溶液变为蓝色
Ⅱ
过量铁粉、2mL0.5mol∙L-1HNO3
6mL无色气体（经检测为H2），溶液几乎无色
⑴Ⅰ中产生的无色气体是______。
⑵研究Ⅱ中的氧化剂
①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Ⅰ和Ⅱ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Ⅱ中NO3－被还原为
的过程：
NO3－+______e－+______=NH4++______H2O
⑶研究影响产生H2的因素
实验
现象
Ⅲ
过量铁粉、2mL0.5mol∙L-1HNO3、40ºC
3.4mL气体（经检测为H2），溶液略带黄色
Ⅳ
过量铁粉、2mL0.5mol∙L-1HNO3、60ºC
2.6mL气体（经检测为H2），黄色溶液
Ⅴ
过量铁粉、2mL3mol∙L-1HNO3、20ºC
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。
④对比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是______。
⑤Ⅴ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______。
⑷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硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但Ⅰ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Ⅱ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810H+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】
⑴Ⅰ中无色气体NO遇空气生成红棕色的二氧化氮气体。
⑵①依据Ⅰ和Ⅱ硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但Ⅰ中生成NO，因此可得NO3－没有发生反应不正确。
②NO3－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湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。
③根据化合价降低得到电子配平得到。
⑶④根据现象和温度升高时，化学反应速率增大。
⑤根据元素分析和前面的信息得到答案。
⑷根据实验和几个反应现象得出答案。
【详解】
⑴Ⅰ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。
⑵①依据Ⅰ和Ⅱ硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但Ⅰ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Ⅰ中溶液变蓝，同时没有氢气放出。
②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+的方法为：
取Ⅱ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Ⅱ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。
③NO3－被还原为NH4+的反应为：
NO3－+8e－+10H+=NH4++3H2O，故答案为：
8；10H+；3。
⑶④根据现象可得，Ⅱ、Ⅲ生成氢气，Ⅳ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。
⑤Ⅴ中无色气体是混合气体，根据元素分析，则一定含有遇空气变红棕色的NO气体和H2，故答案为：
H2。
⑷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。
5．
（1）取300ml0.2mol/L的KI溶液与一定量的酸性KMnO4溶液恰好反应，生成等物质的量的I2和KIO3，则消耗KMnO4的物质的量的是mol。
（2）在Fe（NO3）3溶液中加入Na2SO3溶液，溶液先由棕黄色变为浅绿色，过一会又变为棕黄色，溶液先变为浅绿色的离子方程式是，又变为棕黄色的原因是用离子方程式解释．
（3）在100mLFeBr2溶液中通入标况下2.24LCl2，溶液溶液中有1/4的Br-被氧化成单质Br2，则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为。
（4）三氟化氮（NF3）是一种无色，无味的气体，它是微电子工业技术的关键原料之一，三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应，其反应的产物有：
HF、NO和HNO3，请根据要求回答下列问题：
①写出该反应的化学方程式。
②NF3无色、无臭，但一旦在空气中泄漏，还是易于发现，判断该气体泄漏时的现象是。
【答案】
（1）0.032mol
（2）2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+；3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO+2H2O
（3）4/3mol/L
（4）①3NF3+5H2O=9HF+2NO+HNO3；②出现红棕色气体
【解析】
试题分析：
（1）n（KI）=0.06mol，与一定量的酸性KMnO4溶液恰好反应，生成等物质的量的I2和KIO3，则n（I2）=n（KIO3）=0.02mol，共失去电子的物质的量为2×0.02mol+0.02mol×[5-（-1）]=0.16mol，则消耗KMnO4的物质的量的是
=0.032mol，故答案为0.032；
（2）在Fe（NO3）3溶液中加入Na2SO3溶液，溶液先由棕黄色变为浅绿色，原因是Fe3+与SO32-发生氧化还原反应生成Fe2+和SO42-，反应的离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+，反应后溶液呈酸性，则在酸性条件下NO3-与Fe2+反应生成Fe3+，过一会又变为棕黄色，反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO+2H2O，故答案为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+；3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO+2H2O；
（3）n（Cl2）=
=0.1mol，设原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为x，由还原性Br-＜Fe2+，液溶液中有
的Br-被氧化成单质Br2，则亚铁离子全部被氧化，由电子守恒可知，0.1L×x×（3-2）+0.1L×x×2×
×（1-0）=0.1mol×2×（1-0），解得x=
mol/L，故答案为
mol/L；
（4）①NF3→NO，化合价降低1价，被还原，NF3→HNO3，化合价升高2价，被氧化，由反应物和生成物可写出反应的化学方程式为3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF，故答案为3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF；
②反应中生成NO，NO易与空气中氧气反应生成红棕色的NO2气体；故答案为出现红棕色气体。
考点：
考查了氧化还原反应的相关知识。
6．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
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