2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 4.2生產(chǎn)生活中的含氮化合物.doc

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2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 4.2生產(chǎn)生活中的含氮化合物 1．如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的氣體是(　　) A．可能是N2與NO2的混合氣體 B．只能是O2與NO2的混合氣體 C．可能是NO與NO2的混合氣體 D．只能是NO2一種氣體 解析　解答本題要注意以下兩點(diǎn)：(1)明確氮?dú)獠蝗苡谒?，且常溫下不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；(2)NO2可與水反應(yīng)生成不溶于水的NO，NO2和NO與氧氣按適當(dāng)?shù)谋壤凰耆铡? 答案　C 2．將容積為50 mL的量筒充滿二氧化氮和氧氣的混合氣體，將量筒倒置在盛滿水的水槽里，一段時(shí)間后，量筒里剩余氣體體積為5 mL。則原混合氣體中NO2和O2體積比可能是________或________。 解析　NO或NO2與O2混合氣體與水的反應(yīng)計(jì)算關(guān)系式可由下列化學(xué)方程式推導(dǎo)出來。 2NO＋O2===2NO2① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO② 由②2＋①得 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③ 由①3＋②2 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④ ③④兩式就是平時(shí)計(jì)算經(jīng)常用到的關(guān)系式。 設(shè)剩余的5 mL氣體為O2，則參加反應(yīng)③的NO2和O2的總體積為50 mL－5 mL＝45 mL 則原混合氣體里，NO2的體積為45 mL4/5＝36 mL O2的體積為50 mL－36 mL＝14 mL 即NO2與O2的體積比為36:14＝18:7。 設(shè)剩余的5 mL氣體為NO，由②式得過量的NO2體積為15 mL，則發(fā)生反應(yīng)③的NO2和O2的總體積為50 mL－15 mL＝35 mL。 則原混合氣體里，O2的體積為35 mL1/5＝7 mL，NO2的體積為50 mL－7 mL＝43 mL 即NO2與O2的體積比為43:7。 答案　18:7　43:7 3．(xx江西第三次聯(lián)考)常溫常壓下，有一混合氣體為1 L CO、1 L NO 、2 L NH3、2L CO2、2 L NO2，現(xiàn)提供下列洗氣瓶(內(nèi)含試劑且不考慮裝置內(nèi)空氣的影響)，假設(shè)每一次都可以充分反應(yīng)并完全吸收，請(qǐng)按照要求解決問題。(已知：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O) (1)請(qǐng)依次選擇兩裝置________(請(qǐng)用“接口數(shù)字”填寫)，氣體按選定的次序從左至右通過后，只剩下一種氣體，該氣體是________(填化學(xué)式)。氮的氧化物氣體在吸收過程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是________、_________________________________。 (2)如果氣體依次通過B—C—D，則最后的氣體為________________(填化學(xué)式)，在NaOH溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是________________________________________________。 (3)常溫常壓下，把上述氣體緩緩?fù)ㄟ^盛裝足量過氧化鈉固體的干燥管，氣體的體積變?yōu)開_______L，再經(jīng)過C、D裝置，氣體的體積為________L。 解析　(3)混合氣體通過盛Na2O2的干燥管發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2NO＋O2===2NO2，故反應(yīng)后的混合氣體為1 L CO、3 L NO2、2L NH3和0.5 LO2；再通過NaOH溶液和濃H2SO4，NH3、NO2、O2均被吸收，其中的化學(xué)反應(yīng)為6NO2＋O2＋6NaOH===5NaNO3＋NaNO2＋3H2O。 答案　(1)⑤⑥⑦⑧　CO NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (注：如寫成二氧化氮與水反應(yīng)、硝酸與氫氧化鈉反應(yīng)、氮的兩種氧化物歸中三個(gè)反應(yīng)也合理) (2)CO　NO　CO2＋2OH－===CO＋H2O (3)6.5 1 考點(diǎn)2 氨氣的制法和噴泉實(shí)驗(yàn) 1.氨氣的制法 (1)加熱固態(tài)銨鹽和堿的混合物。 一般加熱NH4Cl和Ca(OH)2的混合物： 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。 ①裝置：“固體＋固體氣體”(與用KClO3或KMnO4制O2的裝置相同)。 ②收集：只能用向下排空氣法。 ③干燥：用堿石灰(NaOH和CaO固體的混合物)。 ④驗(yàn)滿方法：a.用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍(lán)色；b.將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口，有白煙產(chǎn)生。 ⑤尾氣處理：收集時(shí)，一般在管口塞一團(tuán)用水或稀硫酸浸濕的棉花球，可減小NH3與空氣的對(duì)流速度，收集到純凈的NH3，同時(shí)也可避免污染空氣。 (2)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的其他方法。 方法 化學(xué)方程式(或原理) 氣體發(fā)生裝置 加熱濃 氨水 NH3H2O NH3↑＋H2O 濃氨水 ＋固體 NaOH NaOH溶于水放熱，促使氨水分解。且OH－濃度的增大有利于NH3的生成 濃氨水 ＋固體 CaO CaO與水反應(yīng)，使溶劑(水)減少；反應(yīng)放熱，促使氨水分解?；瘜W(xué)方程式為： NH3H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 2.噴泉實(shí)驗(yàn) (1)形成噴泉的原理。 形成噴泉最根本的原因是瓶內(nèi)外存在壓強(qiáng)差。當(dāng)燒瓶內(nèi)氣體溶于液體或與之反應(yīng)時(shí)，瓶內(nèi)氣體大量減少，壓強(qiáng)降低，外界的大氣壓將液體壓入燒瓶內(nèi)，如此持續(xù)，最后液體將充滿燒瓶。 (2)常見噴泉的形成主要有以下兩類。 ①極易溶于水的氣體(NH3、HCl、SO2等)與水可形成噴泉。 ②酸性氣體(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)與NaOH溶液也能形成噴泉。 (3)噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。 ①盛氣體的燒瓶必須干燥。 ②氣體要充滿燒瓶。 ③燒瓶不能漏氣(實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性)。 ④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應(yīng)。 (4)常見的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置。 噴泉實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是形成壓強(qiáng)差而引發(fā)液體上噴，為此可設(shè)計(jì)多種不同的裝置和采用不同的操作(如使氣體溶于水、熱敷、生成氣體、發(fā)生氣體體積減小的反應(yīng)等)來使噴泉產(chǎn)生。 裝置Ⅱ：擠壓氣球，即可使少量的溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶中，導(dǎo)致大量的NH3溶解，燒瓶內(nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。 裝置Ⅲ：去掉了膠頭滴管。打開止水夾，用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶，氨氣受熱膨脹，使氨氣通過導(dǎo)管與水接觸，即產(chǎn)生噴泉。(開放性問題，或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進(jìn)入燒瓶，燒瓶內(nèi)氨氣溶于水) 裝置Ⅳ：在錐形瓶中加入能產(chǎn)生氣體的物質(zhì)，使錐形瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)明顯增大，將液體壓入燒瓶而產(chǎn)生噴泉。 裝置Ⅴ：在水槽中加入使水溫度升高的物質(zhì)，致使錐形瓶內(nèi)酒精因升溫而揮發(fā)，錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生噴泉。 裝置Ⅵ：燒瓶中通入H2S(或SO2)，然后通入SO2(或H2S)，現(xiàn)象為有淡黃色粉末狀物質(zhì)生成，瓶內(nèi)壁附有水珠，NaOH溶液噴到燒瓶內(nèi)。 題組訓(xùn)練 4.(xx上海)實(shí)驗(yàn)室制取少量干燥的氨氣涉及下列裝置，其中正確的是(　　) A．①是氨氣發(fā)生裝置 B．③是氨氣發(fā)生裝置 C．②是氨氣吸收裝置 D．④是氨氣收集、檢驗(yàn)裝置 解析　裝置①中NH4Cl受熱易分解生成NH3和HCl，但在試管口附近兩者又能結(jié)合生成NH4Cl，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；裝置②中的漏斗放置過低，不能防止倒吸，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；裝置④中的試管口應(yīng)放一團(tuán)干燥的棉花，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 5．中學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常利用如右圖所示的裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證氣體的“溶解性”，下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．用滴管加入液體后，由于氣體的“溶解”，使瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致瓶內(nèi)壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng)，從而形成噴泉 B．選用合適的溶液，CO2也能用于做噴泉實(shí)驗(yàn) C．HCl、NH3和SO2均能用該裝置做噴泉實(shí)驗(yàn) D．用NO2和N2O4的混合氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)，燒瓶中將充滿稀硝酸 解析　本題綜合考查了噴泉實(shí)驗(yàn)的原理，即由于氣體溶于水或某種溶液，導(dǎo)致燒瓶中的壓強(qiáng)迅速減小，與外界產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差，從而形成噴泉，A項(xiàng)正確；B選項(xiàng)，CO2能與NaOH等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，從而被吸收，也能與外界產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)差，故能形成噴泉，正確；C選項(xiàng)，NH3和HCl屬于極易溶于水的氣體，SO2可以與NaOH溶液等反應(yīng)，故均能形成噴泉，正確；NO2和N2O4與水反應(yīng)后有NO生成，故液體不能充滿燒瓶，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　D 6．下列圖示是某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的制取氨氣并利用氨氣進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖。 請(qǐng)回答下列問題： (1)學(xué)生甲用圖A所示裝置制備氨氣，寫出該法制取氨氣的化學(xué)方程式：_________________；制出的氨氣應(yīng)使用________法來收集，要得到干燥的氨氣可選用 ________作干燥劑。 (2)學(xué)生乙用圖B所示裝置也制出了氨氣，他選用的試劑可能是________和________。 用平衡移動(dòng)原理分析這種方法制備氨氣的原理：____________ _________________________________________________________。 (3)學(xué)生丙用圖C所示裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，上部燒瓶已充滿干燥的氨氣，引發(fā)噴泉的操作是________。 (4)學(xué)生丁將裝置C誤裝為裝置D，但經(jīng)與同學(xué)討論后，認(rèn)為也可引發(fā)噴泉。請(qǐng)說明用該裝置引發(fā)噴泉的方法與原理：________________。 解析　(1)題圖A是固體和固體混合加熱制備氨氣的裝置，應(yīng)選用的原料是NH4Cl和Ca(OH)2固體。氨氣極易溶于水，比空氣的密度小，要用向下排空氣法收集。干燥氨氣常用堿石灰。 (2)題圖B是固體和液體在不加熱時(shí)反應(yīng)制氨氣的裝置，可選用 濃氨水和生石灰(或固體NaOH)混合反應(yīng)。在氨水中存在下列平衡：NH3H2ONH3↑＋H2O，生石灰或固體燒堿溶于水時(shí)吸水且放出大量的熱，促使平衡正向移動(dòng)，NH3H2O分解放出氨氣。 (3)氨氣極易溶于水，用圖C所示裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開止水夾，然后擠壓膠頭滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶，氨氣溶于水導(dǎo)致燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)急劇減小，外界大氣壓將燒杯內(nèi)的水壓入燒瓶中即可形成噴泉。 (4)對(duì)于裝置D，可以設(shè)法使燒瓶受熱，燒瓶內(nèi)氣體膨脹，排出玻璃導(dǎo)管中的空氣，燒瓶內(nèi)氨氣與水接觸即產(chǎn)生噴泉。 答案　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑　向下排空氣　堿石灰(合理即可) (2)CaO或NaOH固體　濃氨水　生石灰或固體燒堿溶于水時(shí)吸水且放出大量的熱，促使平衡NH3H2ONH3↑＋H2O正向移動(dòng)，NH3H2O分解放出氨氣 (3)打開止水夾，擠出膠頭滴管中的水 (4)打開止水夾，用手(或熱毛巾等)將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管中的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉 考點(diǎn)3 金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算 1.硝酸與金屬反應(yīng)的一般規(guī)律 (1)金屬與HNO3反應(yīng)一般不生成H2，濃HNO3一般被還原為NO2，稀HNO3一般被還原為NO。 (2)足量金屬與一定量濃硝酸反應(yīng)時(shí)，隨著硝酸濃度的降低，產(chǎn)物也發(fā)生改變。 (3)金屬與HNO3反應(yīng)的一般通式為： ①金屬＋濃硝酸―→金屬硝酸鹽＋NO2↑＋H2O 反應(yīng)中，表現(xiàn)氧化性(被還原)的HNO3占；表現(xiàn)酸性生成硝酸鹽的HNO3占。 ②金屬＋稀硝酸―→金屬硝酸鹽＋NO↑＋H2O 反應(yīng)中，表現(xiàn)氧化性(被還原)的HNO3占；表現(xiàn)酸性生成硝酸鹽的HNO3占。 2．過程分析 3．計(jì)算方法 (1)原子守恒法。 HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。 (2)電子守恒法。 HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。 (3)離子方程式計(jì)算法。 金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計(jì)算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H＋或NO進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，且溶液中要符合電荷守恒。 題組訓(xùn)練 7．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將1.92 g銅粉投入一定量濃HNO3中，隨著銅粉的溶解，反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺，當(dāng)銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L，則混合氣體中NO的體積為(　　) A．112 mL B．1 008 mL C．224 mL D．448 mL 解析　混合氣體的總物質(zhì)的量為1.12 L22.4 Lmol－1＝0.05 mol,1.92 g銅粉的物質(zhì)的量為0.03 mol。設(shè)NO的物質(zhì)的量為n1 mol，則NO2的物質(zhì)的量為(0.05－n1)mol，根據(jù)得失電子守恒得3n1＋(0.05－n1)1＝0.032，解得n1＝0.005，V(NO)＝0.005 mol22.4 Lmol－1＝0.112 L＝112 mL。 答案　A 8．銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與5.6 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。則消耗銅的質(zhì)量為(　　) A．16 g B．32 g C．64 g D．無法計(jì)算 解析　該題氮元素變化為硝酸→氮的氧化物→硝酸，所以題目中的反應(yīng)可以看成是銅與氧氣的反應(yīng)，其中硝酸為“催化劑”，所以銅的物質(zhì)的量為2＝0.5 mol，即32 g。 答案　B 9．(xx湖北武漢月考)將51.2 g Cu完全溶于適量濃硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物，這些氣體恰好能被500 mL 2.0 mol/L NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的鹽溶液，其中NaNO3的物質(zhì)的量是(　　) A．0.2 mol B．0.4 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 解析　本題考查氧化還原反應(yīng)。整個(gè)反應(yīng)過程中Cu失電子生成Cu2＋，NO得電子生成NO。設(shè)NaNO3、NaNO2的物質(zhì)的量分別為x和y，則根據(jù)得失電子守恒有：2y＝2＝1.6，根據(jù)Na＋守恒有：x＋y＝0.52.0＝1.0，二式聯(lián)立解得x＝0.2 mol，故選A項(xiàng)。 答案　A 10．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被還原為NO氣體)。向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示。 下列分析或結(jié)果錯(cuò)誤的是(　　) A．混合酸中NO的物質(zhì)的量為0.4 mol B．OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產(chǎn)生氫氣 C．溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4 D．硫酸的濃度為5 mol/L 解析　A項(xiàng)，由于混合液中有稀硫酸，硝酸根離子反應(yīng)完全，根據(jù)反應(yīng)方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，溶解19.2 g Cu，即0.3 mol，求得一份混合溶液NO的物質(zhì)的量為0.2 mol，則混合酸中NO的物質(zhì)的量為0.4 mol，正確；B項(xiàng)，剛開始是HNO3與鐵反應(yīng)，OA段產(chǎn)生的是NO，AB段是Fe與Fe3＋反應(yīng)，BC段產(chǎn)生的是氫氣，正確；C項(xiàng)，雖然剛開始生成的是Fe2(SO4)3，但最終加入鐵粉后轉(zhuǎn)變?yōu)镕eSO4，正確；D項(xiàng)，根據(jù)加入鐵粉的質(zhì)量22.4 g即0.4 mol，最終生成FeSO4，可知硫酸也為0.4 mol，則H2SO4的物質(zhì)的量濃度為＝4 mol/L，不正確。 答案　D