化学化学氮及其化合物的专项培优练习题含答案及答案解析.docx
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化学化学氮及其化合物的专项培优练习题含答案及答案解析
【化学】化学氮及其化合物的专项培优练习题(含答案)及答案解析
一、氮及其化合物练习题(含详细答案解析)
1.人类农业生产离不开氮肥,科学合理使用氮肥,不仅能提高化肥的使用率,而且能够更好地保护环境,请回答下列问题:
(1)将N2转化为含氮化合物的过程称为固氮
①人工固氮,将N2→NH3,N2发生_________反应
②自然界固氮,可将少量N2转化为Ca(NO3)2等氮肥,转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):
N2→NO→NO2→HNO3
Ca(NO3)2。
写出NO→NO2→HNO3的化学方程式__________、__________。
将HNO3转化为Ca(NO3)2,列举三种不同类别的化合物M_______(写化学式)。
(2)科学合理地保存、施用氮肥
①NH4HCO3需阴凉处保存,原因是__________(写化学方程式)。
②铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用,以NH4Cl为例写出发生反应的离子方程式________。
(3)过渡施用氮肥将导致大气中NH3含量增高,加剧雾霾的形成。
(NH4)2SO4是雾霾的成分之一,其形成过程如下图所示(转化所需试剂及条件已略去):
①X可能是______、_______。
Y是___________。
②尿素CO(NH2)2是一种常用化肥,缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3则尿素中C元素化合价为__________。
【答案】还原2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NOCaO、Ca(OH)2、CaCO3NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2ONH4++OH-=NH3↑+H2OSO3H2SO3H2SO4+4
【解析】
【分析】
本题主要考察含N物质的化学性质,运用所学知识答题即可。
【详解】
(1)①N2→NH3,N的化合价由0变为了-3,则N2作氧化剂,发生还原反应;
②NO→NO2的化学方程式为:
2NO+O2=2NO2;NO2→HNO3的化学方程式为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO;HNO3
Ca(NO3)2,M可以是CaO、Ca(OH)2、CaCO3;
(2)①NH4HCO3需阴凉处保存,是因为该物质对热不稳定,受热易分解,相关的化学方程式为:
NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O;
②该离子方程式为:
NH4++OH-=NH3↑+H2O;
(3)①根据图可知,Y为H2SO4;在自然环境中,SO2变为H2SO4的途径有两种:
、
,故X为SO3或H2SO3;
②尿素CO(NH2)2缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3,说明尿素中N呈-3价,由于O呈-2价,H呈+1价,故可算得C呈+4价。
2.2016年10月17日7时30分,我国“神舟十一号”载人飞船顺利升入太空。
此次火箭的主要燃料是偏二甲肼(C2N2H8)和一种氮的氧化物(用R表示),当火箭发射时,这两种燃料会剧烈反应产生大量气体,并释放出大量的热,化学方程式如下(已配平):
C2N2H8+2R=3N2↑+4H2O+2CO2↑
(1)R的化学式是___;已知偏二甲肼中N元素显-2价,H元素显+1价,由此推断,C元素的化合价是___。
(2)该反应的还原剂是___,被还原的元素是___。
(3)若反应生成22.4LCO2(标准状况),则反应转移电子___mol。
(4)火箭发射时,尾部向下喷出的气体会有明显的红棕色,该红棕色气体的化学式可能是___。
(5)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。
Na2FeO4能给水消毒利用的是___性。
用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水,其净水原理与明矾相同,Fe3+净水原理是___(用简要的文字叙述)。
【答案】N2O4-2C2N2H8N2O48NO2氧化性Fe3+是弱碱阳离子,能结合水电离出的氢氧根生成Fe(OH)3胶体,可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降
【解析】
【分析】
(1)化学方程式C2N2H8+2R=3N2↑+4H2O+2CO2↑,由原子守恒可得R的化学式;
(2)该反应中N2O4中的N元素从+4价下降到0价,C2N2H8中C和N的化合价升高,可以判断出氧化剂和还原剂;
(3)标准状况下22.4LCO2的物质的量是1mol,生成1molCO2时,有1molN2O4被还原,可以求出转移电子数;
(4)火箭的燃料是两种组分,偏二甲肼和四氧化二氮,四氧化二氮是无色的气体,四氧化二氮在温度升高时会很快的分解为红棕色的二氧化氮气体;
(5)Na2FeO4中铁是铁元素的最高价态,有很强的氧化性。
【详解】
(1)化学方程式C2N2H8+2R=3N2↑+4H2O+2CO2↑,由原子守恒可知,R的化学式为:
N2O4;已知偏二甲肼C2N2H8中N元素显-2价,H元素显+1价,设C的化合价为x,则有2x+8-2×2=0,解得x=-2,C元素的化合价是-2;
(2)该反应中N2O4中的N元素从+4价下降到0价,C2N2H8中C和N的化合价升高,故该反应的还原剂是C2N2H8,氧化剂是N2O4;
(3)标准状况下22.4LCO2的物质的量是1mol,生成1molCO2时,有1molN2O4被还原,N2O4被还原为N2,得8个电子,1molN2O4得8电子,故转移8mol电子;
(4)火箭的燃料是两种组分,偏二甲肼和四氧化二氮,四氧化二氮是无色的气体,四氧化二氮在温度升高时会很快的分解为红棕色的二氧化氮气体,故该红棕色气体的化学式可能是NO2;
(5)化合物中化合价的代数和为0,Na2FeO4中钠元素为+1价,氧元素为-2价,故铁元素为+6价;+6价的铁是铁元素的最高价态,有很强的氧化性,可用于杀菌消毒;杀菌时得到的Fe3+是弱碱阳离子,能结合水电离出的氢氧根生成Fe(OH)3胶体,可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降。
3.原子序数由小到大排列的四种短周期主族元素X、Y、Z、W,其中X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW共价化合物;Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2离子化合物。
(1)写出Y2O2的电子式:
__,其中含有的化学键是__。
(2)将ZO2通入品红溶液再加热的现象是__。
(3)写出X的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与铜反应的化学方程式__。
(4)XH3、H2Z和HW三种化合物,其中一种与另外两种都能反应的是_(填化学式)。
(5)由X、W组成的化合物分子中,X、W原子的最外层均达到8电子稳定结构,该化合物遇水可生成一种具有漂白性的化合物,试写出反应的化学方程式__。
【答案】
离子键、共价键品红先褪色,加热后恢复红色3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2ONH3NCl3+3H2O=3HClO+NH3
【解析】
【分析】
原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W,Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2的离子化合物,Y为Na(因原子序数关系,Y不可能为H),其中X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW共价化合物,可知X为N,Z为S,W为Cl,以此解答。
【详解】
由上述分析可知,X为N,Y为Na,Z为S,W为Cl,
(1)Na2O2为Na+与
组成的离子化合物,
中含有共价键,以此Na2O2的电子式为:
;所含化学键为:
离子键、共价键;
(2)SO2具有漂白性,能够漂白品红溶液,但其漂白过程具有可逆性,若加热漂白后的品红溶液,则溶液恢复至红色,故答案为:
品红先褪色,加热后恢复红色;
(3)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮、水,其化学方程式为:
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
(4)NH3为碱性气体,H2S、HCl为酸性气体,NH3能够与H2S、HCl发生化学反应;
(5)N原子最外层电子数为5,Cl原子最外层电子数为7,由N、Cl组成的化合物分子中,N、Cl原子的最外层均达到8电子稳定结构,则该化合物为NCl3,其中N为-3价,Cl为+1价,NCl3与水反应生成一种具有漂白性的化合物,该化合物为HClO,其反应方程式为:
NCl3+3H2O=3HClO+NH3。
【点睛】
对于NCl3中元素化合价解释:
根据鲍林电负性标度,氮的电负性为3.04,氯的电负性为3.16,说明氯的电负性稍大于氮,根据一般性规则,电负性大的显负价,但根据实验证实NCl3的水解反应方程式应当如下:
第一步:
NCl3+H2O→NH3+HClO(未配平),由于HClO的强氧化性,再发生第二步反应:
NH3+HClO→N2+HCl+H2O(未配平),可见由理论推出的观点与实验事实是不相符的。
NCl3中元素化合价可根据以下原理解释:
氮和氯的电负性差值并不大,而氮原子的半径相对于氯原子来说要小得多,因此共用电子相对应当更偏向于氮,使得氮显-3价,氯显+1价。
4.已知A、B、C、D为气体,其中A为黄绿色,D极易溶于水,形成的溶液可使酚酞变红,它们之间的转化关系如下图①所示:
(1)将气体B点燃,把导管伸入盛满气体A的集气瓶,反应过程中的实验现象有_________(填序号)
①放热②黄绿色褪去③瓶口有白雾④瓶口有白烟⑤安静燃烧,发出黄色火焰⑥安静燃烧,发出苍白色火焰
(2)实验室制D的化学方程式为__________________________________。
(3)实验室可用如上图②所示装置收集D,下列叙述正确的是__________(填序号)。
①D气体不能用排水法收集
②干燥管里盛有碱石灰
③图②中的a为干棉花团,其作用是防止氨气逸出
(4)气体D催化氧化的化学方程式为_________________________________。
(5)物质E的化学式是_______;E在下列物质分类中所属的物质种类是_______(填序号)。
①电解质②化合物③混合物④纯净物⑤非电解质⑥盐
检验物质E中阳离子的操作方法______________________________________
【答案】①②③⑥Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+H2O+2NH3↑①②4NH3+5O2
4NO+6H2ONH4Cl①②④⑥取E少许于试管,加入浓NaOH溶液,加热,生成无色有刺激性气味的气体,用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变为蓝色,证明E中有NH4+
【解析】
【分析】
为黄绿色气体,应为Cl2,D极易溶于水,形成的溶液可使酚酞变红,应为NH3,A、B、C、D为气体,则B是H2,C是HCl,所以E是NH4Cl,结合对应物质的性质以及题目要求可解答该题。
【详解】
(1)氢气在氯气中安静的燃烧,火焰苍白色,黄绿色逐渐褪去,瓶口有白雾(氯化氢气体与空气中的小水滴结合)出现,燃烧反应都是放热反应,所以选①②③⑥;
(2)实验室制氨气的化学方程式为:
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+H2O+2NH3↑;
(3)氨气极易溶于水,不能用排水法收集,氨气溶于水显碱性,可用碱石灰干燥,图②中的a应为湿润红色石蕊试纸,检验氨气是否收集满,所以答案选①②;
(4)氨气发生催化氧化的化学方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;
(5)E是氯化铵,化学式为NH4Cl,它是化合物,是纯净物,是盐,是电解质,所以答案选①②④⑥,检验铵根离子的操作方法:
取E少许于试管,加入浓NaOH溶液,加热,生成无色有刺激性气味的气体,用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变为蓝色,证明E中有NH4+。
5.A、B、C、D、E各物质的关系如下图所示:
已知:
X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)无色液体A是_____,A与B反应的化学方程式是____________。
(2)由X转化为N2的化学方程式为______________。
(3)白色固体C的化学式为 _____。
由D转化为E的离子方程式为___。
【答案】浓氨水NH3·H2O+CaO=Ca(OH)2+NH3↑2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2OCa(OH)2CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-
【解析】
【分析】
X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,X为气体,则X为NH3,由C能与CO2生成白色沉淀D,CO2过量时又转化为无色溶液E,说明C可能是Ca(OH)2,D是CaCO3,E是Ca(HCO3)2。
常温下,产生氨气,以及根据X和C,推出A为氨水,B为生石灰,利用生石灰遇水放出热量,促使氨水分解,据此进行分析推断。
【详解】
(1)根据上述分析可知,A为氨水,氨水和氧化钙反应可以生成氨气,发生的反应是NH3·H2O+CaO=Ca(OH)2+NH3↑;
(2)利用氨气的还原性,发生的反应方程式为:
2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O;
(3)根据上述分析可知,白色沉淀是Ca(OH)2,D转化成E的离子反应方程式为CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-;
【点睛】
本题的突破口是X,X为气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明是X是氨气,因为氨气是中学阶段,学过的唯一一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,然后根据常温下,制备氨气,利用反应物的状态,推测A为氨水,B为生石灰,进一步进行推测。
6.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去):
(1)若A、B、C、D均是10电子粒子,请写出A、D的化学式:
A___;D___。
(2)若A和C均是18电子粒子,且A为阴离子,B和D均是10电子粒子,则A与B在溶液中反应的离子方程式为___。
【答案】NH4+H2OHS-+OH-=S2-+H2O
【解析】
【分析】
(1)若A、B、C、D均是10电子粒子,框图显示,A、B反应生成C和D,C和氢离子反应得到A,B可以和氢离子反应得到D,则A为
,B为
,C为NH3,D为H2O,据此填空;
(2)若A和C均是18电子粒子,且A为阴离子,B和D均是10电子粒子,则A为HS-,B为
,C为
,D为H2O,据此填空;
【详解】
(1)据分析A为
,B为
,C为NH3,D为H2O;
答案为:
NH4+;H2O;
(2)据分析A为HS-,B为
,C为
,D为H2O,则HS-与OH-在溶液中反应的离子方程式为
7.下列是一些常见物质之间的转化关系。
A是一种红色金属,F为不溶于酸的白色沉淀,B和C是两种强酸。
(图中部分产物及反应条件略去)
则:
①A和B分别为:
A_________B_________;
②A与B发生反应的条件是__________________;
③反应⑥的化学方程式为_____________________;
④上述反应中,不属于氧化还原反应的是_______________。
(填数字序号)。
【答案】Cu或(铜)浓H2SO4或浓硫酸加热3NO2+H2O=2HNO3+NO④
【解析】
【分析】
红色金属A应为Cu;G与BaCl2反应生成的F为不溶于酸的白色沉淀,则F为BaSO4,G、D、B均含硫元素,结合B是强酸,且能与Cu反应,可知B为浓H2SO4;A(Cu)与B(浓H2SO4)反应生成D,则D为SO2,D与氯水反应生成G,则G为稀H2SO4;C也为强酸,且能与Cu反应,可知C为HNO3,E能与O2反应,则E为NO,进一步可知C为稀HNO3,H为NO2。
【详解】
①A为Cu,B为浓H2SO4,故答案为:
Cu或(铜);浓H2SO4或浓硫酸;
②A(Cu)与B(浓H2SO4)反应需要加热,故答案为:
加热;
③反应⑥是H(NO2)与水的反应,故答案为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO;
④上述反应中,只有④不是氧化还原反应,故答案为:
④。
【点睛】
中学阶段,能与铜反应的两种强酸是浓H2SO4和HNO3,需要注意的是:
浓H2SO4与铜反应的还原产物是SO2;浓HNO3与铜反应的还原产物是NO2,稀HNO3与铜反应的还原产物是NO。
8.实验室用化合物A模拟工业上制备含氧酸D的过程如图所示,已知D为强酸,请回答下列问题。
(1)若A在常温下为固体,B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是________;
②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收后形成了_____而污染了环境。
(2)若A在常温下为气体,C是红棕色的气体。
①A的化学式是_________;C的化学式是_______。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体,反应的化学方程式是____,该反应______(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
【答案】H2SO4酸雨NH3NO2Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O属于
【解析】
【分析】
(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体,则其为二氧化硫。
①由B可推出C,进而推出D;
②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收,生成亚硫酸和硫酸而污染环境。
(2)若C是红棕色的气体,则其为二氧化氮。
①由C可逆推出A。
②由C可推出D为硝酸,浓硝酸在常温下可与铜反应并生成二氧化氮气体,由此可写出反应的化学方程式,并可分析该反应是否为氧化还原反应。
【详解】
(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激气味的无色气体,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸。
①D的化学式是H2SO4;答案为:
H2SO4;
②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收后形成了酸雨而污染环境。
答案为:
酸雨;
(2)若C是红棕色气体,则C为二氧化氮,B为一氧化氮,A为氨气,D为硝酸。
①A的化学式是NH3;C的化学式是NO2。
答案为:
NH3;NO2;
②由C可推出D为硝酸,浓硝酸在常温下可与铜反应并生成二氧化氮气体,反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,在该反应中,Cu、N两元素的化合价发生了变化,所以该反应属于氧化还原反应。
答案为:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;属于。
9.A、B、C、D均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素,它们之间的转化关系如图所示(反应条件及其他物质已经略去):
(1)若A是一种金属,C是淡黄色固体,写出C的一种用途____;
(2)若常温下A为淡黄色固体单质,D为强酸,则B为___,D的浓溶液能使胆矾晶体由蓝变白,体现了D的___性。
(3)若A是化合物,C是红棕色气体,则
①A的电子式为___,实验室制备A气体的化学方程式为___。
②实验室检验A气体的方法为___。
③C转化为D的过程中,氧化剂与还原剂的质量比为___。
④将盛满B气体的试管倒扣在水槽中,并通入一定量O2,最终气体全部被吸收,所得溶液充满整个试管。
若不考虑溶液扩散,计算所得溶液物质的量浓度为___mol·L-1。
(标况下计算,保留两位有效数字)
【答案】供氧剂(或杀菌剂、消毒剂、漂白剂等)SO2吸水
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,有白烟产生)1:
20.045
【解析】
【分析】
(1)C是淡黄色固体,为金属氧化物,则其为Na2O2,由此可确定它的用途;
(2)若常温下A为淡黄色固体单质,则其为硫,由转化关系可确定其它物质及性质。
(3)C是红棕色气体,则C为NO2气体,由转化关系可确定其它物质及性质。
【详解】
(1)由C是淡黄色固体,可确定其为Na2O2,其用途为供氧剂(或杀菌剂、消毒剂、漂白剂等)。
答案为:
供氧剂(或杀菌剂、消毒剂、漂白剂等);
(2)若常温下A为淡黄色固体单质,则其为硫(S),D为强酸(H2SO4),则B为SO2,C为SO3,D的浓溶液能使胆矾晶体由蓝变白,体现了浓硫酸的吸水性。
答案为:
SO2;吸水;
(3)若A是化合物,C是红棕色气体,则C为NO2。
①A氧化后,产物再氧化可生成NO2,则A为NH3,电子式为
,实验室制备氨气时,药品为NH4Cl和Ca(OH)2,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
答案为:
;2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②实验室检验氨气时,采用的方法为用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,有白烟产生)。
答案为:
用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,有白烟产生);
③C转化为D的过程中,发生反应为3NO2+H2O=2HNO3+NO,从价态变化看,若3molNO2参加反应,有1molNO2中的N元素价态降低,有2molNO2中的N元素价态升高,则氧化剂与还原剂的质量比为1:
2。
答案为:
1:
2;
④假设试管的体积为VL,则c=
=0.045mol·L-1。
答案为:
0.045。
【点睛】
在平时的学习过程中,应注意区分浓硫酸的吸水性与脱水性,浓硫酸的吸水性是指气体的干燥、吸收结晶水合物中的结晶水,浓硫酸的脱水性是指将有机物分子中的氢、氧元素以水的组成形式脱去。
10.氧化物X、单质Y都能对大气造成污染。
已知X是红棕色气体,能与水反应;Y是黄绿色气体,能使湿润的有色布条褪色。
请回答下列问题:
(1)X的化学式为_________;
(2)X与水反应生成NO和一种酸,该酸的名称为________;
(3)Y能使湿润的有色布条褪色,说明Y的水溶液具有____(填“漂白”或“酸”)性。
【答案】NO2硝酸漂白
【解析】
【分析】
氧化物X、单质Y都能对大气造成污染。
已知X是红棕色气体,能与水反应;X为NO2,Y是黄绿色气体,能使湿润的有色布条褪色,Y为Cl2。
【详解】
⑴X的化学式为NO2;故答案为:
NO2。
⑵X与水反应生成NO和一种酸,3NO2+H2O=2HNO3+NO,该酸的名称为硝酸;故答案为:
硝酸。
⑶Y能使湿润的有色布条褪色,Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO具有漂白性,说明Y的水溶液具有漂白性;故答案为:
漂白。
11.下图表示几种无机物之间的转化关系,其中A、B均为黑色粉末,B为非金属单质,C为无色无毒气体,D为金属单质,E是红棕色气体,G是具有漂白性的气体,H的水溶液呈蓝色。
请回答下列问题:
(1)A的化学式是___,C的电子式是 __________ ,Y的名称是_____。
(2)反应①的化学方程式为 __________________________。
(3)实验室测定气体E的相对分子质量时,得到的实验值总是比理论值偏大,其原因是(用化学方程式表示) _________________。
(4)19.2g的D与足量的一定浓度X的溶液反应,将所得的气体与_______LO2(标准状况下)混合,恰好能被水完全吸收。
【答案】CuO
浓硫酸C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O2NO2⇌N2O43.36L
【解析】
【分析】
已知,A、B均为黑色粉末,B为非金属单质,C为无色无毒气体,D为金属单质,可推测A为CuO,B为C,C为二氧化碳,D为Cu;E是红棕色气体为二氧化氮,G是具有漂白性的气体为二氧化硫,H的水溶液呈蓝色为硫酸铜。
【详解】
(1)分析可知,A为氧化铜,化学式是CuO;C为二氧化碳,电子式为:
;Y为浓硫酸;
(2)反应①为碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,方程式为:
C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H2O;
(
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