湖南冷水江市第一中学化学氮及其化合物 知识归纳总结及答案
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湖南冷水江市第一中学化学氮及其化合物 知识归纳总结及答案
一、选择题
1.随着我国汽车年销量的大幅增加,环境受到了很大的污染。
汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A .NO 和O 2必须在催化剂表面才能反应
B .总反应中NO 为氧化剂,N 2为氧化产物
C .汽车尾气的主要污染成分包括CO 、NO 和N 2
D .图中反应的总化学方程式为2222NO+O +4CO 4CO +N 催化剂
【答案】D 【详解】
A .NO 与O 2在常温下就可以发生反应,A 项错误;
B .反应中NO 、O 2均为氧化剂,CO 为还原剂,N 2为还原产物,B 项错误;
C .N 2不是污染成分,C 项错误;
D .由图看出图中反应的总化学方程式为2222NO+O +4CO 4CO +N 催化剂
,D 正确;
故选D 。
2.有关铵盐性质的叙述正确的是 A .都是晶体,都能溶于水 B .受热时分解,都有NH 3产生 C .与碱共热时不一定产生氨气 D .都能与酸反应
【答案】A 【详解】
A .铵盐都是易溶于水的白色晶体,A 项正确;
B .铵盐不稳定都能加热分解,但不一定有氨气产生,如:NH 4NO 3
N 2O↑+2H 2O ,B 项错
误;
C .铵盐都能与碱反应生成氨气,C 项错误;
D .铵盐不都能与酸反应,例如硝酸铵不能与酸反应,D 项错误; 答案选A 。
3.起固定氮作用的化学反应是 A .雷雨时空气中的 NO 转化为NO 2 B .N 2与H 2在一定条件下反应生成NH 3 C .用NaOH 吸收NO 2和NO
D .工厂用NH 3催化氧化制NO
【答案】B
【详解】
A.NO转化为NO2不是固氮作用的反应,选项A错误;
B.N2与H2在一定条件下反应生成NH3,是由单质氮气转化为氨气,符合氮的固定的定义,选项B正确;
C.用NaOH吸收NO2和NO不是固氮作用的反应,选项C错误;
D.用氨气转化为NO不是固氮作用的反应,选项D错误;
答案选B。
4.下列操作不能用于检验氨的是()
A.气体能使湿润的酚酞试纸变红
B.气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
C.气体与蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近
D.气体与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近
【答案】C
【详解】
A.氨气通入酚酞溶液中发生反应NH3+H2O=NH3‧H2O,NH3‧H2O⇌NH4++OH-,溶液呈碱性,酚酞溶液变红,该操作可以能用于检验氨气的存在,A不符题意;
B.氨气溶于水得到氨水,氨水显碱性,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,可用于检验氨气,B不符题意;
C.浓硫酸是难挥发性的酸,氨气与蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近不会产生白烟,此操作不能用于检验氨气,C符合题意;
D.浓盐酸有挥发性,挥发出来的氯化氢会和氨气反应生成氯化铵固体,氯化铵的固体小颗粒分散在空气中产生白烟,该操作可以用来检验氨气,D不符题意。
答案选C。
5.14 g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应,将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是( )
A.9.6 g B.6.4 g C.4.8 g D.3.2 g
【答案】D
【详解】
根据题意:有如下转化关系:
设Cu xmol 、Ag ymol 金属铜、银失去电子给了硝酸中+5价的氮,还原产物中的NO和 NO2又失去电子给了氧气生成硝酸,整个过程等效于铜、银失电子,转移给了氧气,所以根据
电子得失守恒规律:2x+y=4×
1.12
22.4
,质量守恒:64x+108y=14,分别解出x=0.05mol,
m(Cu)=0.05mol×64g/mol=3.2g;D正确;
故答案选D。
6.足量铜溶于一定量浓硝酸,产生NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体若与1.12 L
O2(标准状况)混合后通入水中,气体被水完全吸收。
若向原所得溶液中加入5 mol·L-1 H2SO4溶液100 mL,则继续溶解的Cu的质量为( )
A.6.4 g B.9.6 g C.19.2 g D.24 g
【答案】C
【详解】
Cu和浓硝酸反应过程中,Cu失电子生成铜离子、硝酸得电子生成NO2、N2O4、NO,且转移电子守恒,这些气体若与1.12LO2(标况)混合后通入水中,气体被完全吸收,说明氧气得到的电子等于这些气体生成硝酸根离子得到的电子,所以氧气得到的电子等于Cu失去
的电子,根据转移电子得n(Cu)=
1.12
4
22.4/
2
L
L mol
=0.1mol,根据原子守恒得n(Cu)
=n[Cu(NO3)2]=0.1mol,再加入稀硫酸后,相当于溶液中含有硝酸,能继续溶解Cu,n (H+)=2n(H2SO4)=2×5mol/L×0.1L=1mol,n(H+):n(NO3-)=1mol:0.2mol=5:1>
1/4,所以氢离子有剩余,根据硝酸根离子计算溶解铜的质量,设溶解Cu的质量为x,则:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO+4H2O
192g 2mol
x 0.2mol
192g:2mol=x:0.2mol,解得x=19.2g。
答案选C。
【点晴】
明确物质之间的反应是解本题的关键,注意进行过量计算,注意转移电子守恒、原子守恒的利用,难点和易错点是没有进行过量计算。
7.某学生想利用下图装置(烧瓶位置不能移动)收集下列气体:①H2②Cl2③CH4④HCl ⑤NH3⑥NO ⑦NO2⑧SO2,下列操作正确的是()
A.在烧瓶中充满水,由A进气收集①③⑤⑦
B.在烧瓶中充满水,由B进气收集⑥
C.烧瓶是干燥的,由A进气收集①③⑤
D.烧瓶是干燥的,由B进气收集②④⑥⑦⑧
【答案】C 【详解】
A 、若在烧瓶中充满水,由A 进气收集不溶于水的气体,为①③⑥,而其它气体与水反应或溶于水,故A 错误;
B 、在烧瓶中充满水,由B 进气,不能收集气体,故B 错误;
C 、若烧瓶是干燥的,则由A 口进气B 口出气,该收集方法为向下排空气集气法,说明收集气体的密度小于空气,且常温下和空气中氧气不反应,则①③⑤符合,故C 正确;
D 、若烧瓶是干燥的,则由B 口进气A 口出气,该收集方法为向下排空气集气法,说明收集气体的密度大于空气,且常温下和空气中氧气不反应,满足条件的气体有②④⑦⑧,故D 错误; 故选C 。
8.氮气常用作白炽灯泡中钨丝的保护气,这是因为 A .氮气比空气轻 B .氮气难溶于水 C .氮气是无色无味的气体 D .氮气很不活泼
【答案】D 【详解】
A .氮气密度与空气相近,故A 错误;
B .氮气作保护气与氮气的溶解性无关,故B 错误;
C .氨气作保护气与氮气的颜色、气味无关,故C 错误;
D .氮气的性质不活泼,一般条件下不和其它物质反应,因此可以用氮气作保护气,故D 正确; 答案选D 。
9.将40mLNO 2和NO 的混合气体通入倒立于水槽且盛满水的试管中,充分反应后试管中剩余20mL 气体,则原混合气体中2NO 与NO 的体积比为 ( ) A .2:1 B .1:3
C .3:1
D .1:1
【答案】C 【详解】
40mlNO 2和NO 的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中发生反应为
3NO 2+ H 2O=2HNO 3+NO ,剩余20ml 气体,反应前后气体体积减少20ml ,根据化学反应3NO 2+ H 2O=2HNO 3+NO △V (气体体积减少) 计算V (NO 2)= 30mL ,原气体中V ( NO) =10mL ,所以原混合气体的体积比为:V (NO 2):V (NO)=3:1,故C 符合题意; 故答案:C 。
10.某混合气体可能有CO 、2CO 、3NH 、HCl 、2H 和水蒸气中的一种或几种,当依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)、氢氧化钡溶液(有浑浊现象)、浓硫酸、灼热的氧化铜(变红)和无水硫酸铜(变蓝)时,可判断该混合气体中一定有( )
A .HCl 、2CO 、2H
B .CO 、2H 、2H O
C .CO 、2H 、3NH
D .HCl 、CO 、
2H O
【答案】A 【详解】
由于混合气体通过氢氧化钡溶液(有浑浊现象),而通过澄清石灰水(无浑浊现象),证明混合气体中一定存在氯化氢和二氧化碳气体;经过浓硫酸干燥后,灼热的氧化铜(变红)说明氧化铜被还原成铜,无水硫酸铜(变蓝)说明反应后有水生成,证明混合气体中一定存在氢气,综上所述,该混合气体中一定有HCl 、CO 2、H 2,故答案为A 。
【点睛】
考查常见气体的检验与除杂方法,此题为混合物组成的推断题,完成此题,要根据题干叙述的内容,根据物质的有关性质,抓住解题的关键,根据“通过澄清石灰水(无浑浊现象)、氢氧化钡溶液(有浑浊现象)”可知混合气体中一定存在二氧化碳和氯化氢,一定不存在氨气;根据混合气体通过浓硫酸浓硫酸干燥后通过“灼热的氧化铜(变红)和无水硫酸铜(变蓝)”证明一定存在氢气,可能存在一氧化碳。
11.硝酸钾是一种无氯氮钾复合肥,宜在种植水果、蔬菜、花卉时使用。
关于KNO 3的说法中,不正确的是( ) A .从其阳离子看,属于钾盐 B .从其阴离子看,属于硝酸盐 C .它属于纯净物中的无机化合物 D .因为含有氧元素,故它属于氧化物
【答案】D 【详解】
A .硝酸钾含有的阳离子为钾离子,则硝酸钾属于钾盐,故A 正确;
B .硝酸钾含有的阴离子为硝酸根离子,则硝酸钾属于硝酸盐,故B 正确;
C .硝酸钾是由三种元素组成的盐,是纯净的无机化合物,故C 正确;
D .氧化物是由两种元素组成,并且一种元素为氧元素的纯净物,硝酸钾是由三种元素组成的盐,不属于氧化物,故D 错误; 故选D 。
12.氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。
海洋中无机氮的循环过程可用如图表示,下列关于海洋氮循环的说法中,正确的是( )
A .海洋中不存在游离态的氮
B .②中的含氮物质转化属于氮的固定
C .④中的含氮物质转化属于氮的还原
D .向海洋中排放含NO 3-的废水不会影响NH 4+的含量 【答案】B 【详解】
A.根据图像,海水中存在氮气,A 错误;
B. ②中氮气转化为+
4NH 含氮化合物,属于氮的固定,B 正确;
C. ④中+
4NH 转化为-2NO 或2N O ,化合价升高,属于氮的氧化反应,C 错误; D.根据图像,-3NO 能转化为-2NO ,-2NO 转为氮气,氮气转化为+
4NH ,故向海水中排放
-3NO 会造成+4NH 浓度增大,D 错误;
故答案选B 。
13.某混合气体中可能含有Cl 2、O 2、SO 2、NO 、NO 2中的两种或多种气体。
现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,把剩余气体排入空气中,很快变为红棕
色。
对于原混合气体成分的判断中正确的是 ()
A .肯定只有SO 2
B .肯定没有Cl 2、O 2和NO 2
C .可能有Cl 2和O 2
D .肯定只有NO
【答案】B 【详解】
该气体无色,排除了Cl 2、NO 2气体;该气体能使品红溶液褪色,则一定含有SO 2气体;将剩余气体排放到空气中,气体迅速变为红棕色,判断一定含有NO 气体,则一定无O 2,一定含有的气体是SO 2、NO ,一定没有的气体为Cl 2、NO 2、O 2,答案选B 。
14.下列说法正确的是( )
A .某盐溶液与NaOH 溶液共热,产生使湿润红色石蕊试纸变蓝气体,说明原溶液中存在
+4NH
B .某溶液中加入硝酸银溶液时,产生白色沉淀,说明原溶液中含有Cl -
C .用铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧时,火焰呈黄色,说明原溶液中一定含有NaCl
D .某溶液中加入BaCl 2溶液生成白色沉淀,说明原溶液中有2-
4SO 【答案】A 【详解】
A .产生使湿润红色石蕊试纸变蓝气体,说明产生碱性气体氨气,则原溶液中存在铵根,故A 正确;
B.白色沉淀也可能为硫酸银,所以原溶液中不一定含有氯离子,故B错误;
C.火焰呈黄色说明含有钠元素,但不一定是NaCl,也可能是NaOH、NaBr等,故C错误;
D.白色沉淀也可能是氯化银、碳酸钡,所以原溶液中不一定有硫酸根,故D错误;
综上所述答案为A。
15.下列有关浓硫酸的说法正确的是
A.若大量浓硫酸洒在皮肤上应立即用纱布拭去,再用大量水冲洗
B.稀释时要将水沿器壁慢慢倒入浓硫酸中,并用玻璃棒不断搅拌
C.欲除去NH3中的H2O,可让混合气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶
D.浓硫酸不分解、不挥发,所以能敞口放置在空气中质量不会发生变化
【答案】A
【详解】
A.浓硫酸具有强腐蚀性,溶于水放出大量的热,当不慎将浓硫酸沾到皮肤上,应立即用布拭去,再用大量水冲洗后涂上稀碳酸氢钠溶液,故A正确;
B.稀释浓硫酸时,要将浓硫酸沿器壁慢慢倒入水中,并用玻璃棒不断搅拌,使热量散发出去,故B错误;
C.浓硫酸具有吸水性,可以干燥气体,但氨气能与酸反应,不能用浓硫酸除去氨气中的水蒸气,故C错误;
D.浓硫酸不分解、不挥发,但浓硫酸具有吸水性,能吸收空气中的水蒸气,敞口放置在空气中,浓硫酸质量会增加,故D错误;
故选A。
16.宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体,从火箭尾部喷出。
引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等,这些气体均无色,但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红烟,产生红烟的原因是( )
A.高温下N2遇空气生成NO2
B.NO遇空气反应生成NO2
C.CO2与NO反应生成NO2
D.NO与H2O反应生成NO2
【答案】B
【详解】
A.氮气为空气的主要组成气体,性质稳定,高温下N2遇空气不会直接生成NO2,故A错误;
B.一氧化氮极易被氧气氧化,NO在常温下能与氧气反应2NO+O2=2NO2,生成红棕色的NO2,所以B选项正确;
C.高温条件下一氧化碳在空气中不可能为反应产物,必然被氧气氧化成二氧化碳,所以,CO2与NO在空气中高温条件下不反应,故C错误;
D.一氧化氮和水之间不会发生反应,故D错误
故选B 。
17.下列各组离子能大量共存的是 A .K + 、Cl - 、HCO 3-
、SO 24-
B .Mg 2+、Cl -、Ag + 、SO 24-
C .Ca 2+、H +、Na +、CO 23-
D .Fe 2+、Cr 2O 27-
、H + 、NO 3- 【答案】A 【详解】
A .K + 、Cl - 、HCO 3-、SO 24-
之间不反应,能大量共存; B .Cl -和Ag + 、SO 24-
产生AgCl 、Ag 2SO 4沉淀,不能大量共存;
C .Ca 2+、H +分别和CO 23-
反应生成CaCO 3沉淀、水和二氧化碳,不能大量共存; D .Fe 2+、H + 、NO 3-
之间,Fe 2+、Cr 2O 27-
、H +之间发生氧化还原反应,不能大量共存。
答案选A 。
18.同温、同压下,在3支体积相同的试管中分别充有体积比为1:1的两种气体组成的混合气体,它们是:①NO 、NO 2;②NO 2、O 2;③NH 3、N 2。
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大小关系正确的是( ) A .①>②>③ B .①>③>②
C .②>③>①
D .③=①>②
【答案】B 【详解】
假设气体体积为0.5V 和0.5V ,则:
①NO 、NO 2中,发生3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO ,0.5VNO 2的反应生成0.5V
3
的NO ,NO 与水不反应,则剩余气体体积为0.5V+
0.5V
3
; ②NO 2、O 2中,发生4NO 2+O 2+2H 2O=4HNO 3,0.5VNO 2的反应消耗0.125V 的氧气,则剩余气体体积为0.375V ;
③NH 3、N 2中氨气易溶于水,而氮气不溶于水,则剩余气体体积为0.5V ; 综上所述,剩余气体体积由大到小的顺序为①>③>②,答案为B 。
19.下列物质不能由单质直接化合生成的是( ) A .CuCl 2 B .NO 2
C .FeCl 3
D .Na 2O 2
【答案】B 【详解】
A .氯气具有强氧化性,能将变价金属氧化为最高价,所以铜在氯气中燃烧生成氯化铜,故A 不符合题意;
B.氮气和氧气在放电条件下生成NO,NO再和氧气反应生成二氧化氮,所以氮气和氧气不能一步反应生成二氧化氮,故B符合题意;
C.氯气具有强氧化性,能将变价金属氧化为最高价,所以铁在氯气中燃烧生成氯化铁,故C不符合题意;
D.钠在空气中燃烧生成淡黄色固体过氧化钠,所以可以直接由单质生成,故D不符合题意;
答案选B。
20.在氯化氢的溶解性实验中出现喷泉现象,下列因素与产生喷泉现象无关的是
A.烧瓶充满B.极易溶于水
C.瓶内外有压强差D.溶液显酸性
【答案】D
【分析】
在氯化氢的溶解性实验中,氯化氢极易溶于水,导致烧瓶里气体压强减小,在外界大气压作用下,烧杯中的水被压入烧瓶中形成喷泉。
【详解】
A.氯化氢溶于水时烧瓶内气体压强快速减小,烧瓶内氯化氢越多,烧瓶内外的压强差越大,越易产生喷泉,A不符题意;
B.当少量水进入烧瓶,由于氯化氢极易溶于水,烧瓶内气体压强迅速减小,烧杯中的水被压入烧瓶中形成喷泉,B不符题意;
C.烧瓶中之所以形成喷泉,就是因为烧瓶内外产生较大的压强差,大气压将烧杯中的水压入烧瓶形成喷泉,C不符题意;
D.要产生喷泉现象,烧瓶内的气体应该易溶于实验中的液体或与液体能大量反应,导致烧瓶内气体压强迅速减小,与烧瓶中产生的溶液显酸性或碱性无关,D符合题意;
答案选D。
21.下列各组物质中氮元素的化合价由高到低的排列顺序是( )
A.NO2、NH3、N2B.N2、N2O、NH3
C.NH3、NO2、N2O5D.N2O3、N2、NH3
【答案】D
【详解】
A.NO2中N元素化合价为+4价,NH3中N元素化合价为-3价,N2中N元素化合价为0价,由高到低应为NO2、N2、NH3,故A不符合题意;
B.N2中N元素化合价为0价,N2O中N元素化合价为+1价,NH3中N元素化合价为-3价,由高到低应为N2O、N2、NH3,故B不符合题意;
C.NH3中N元素化合价为-3价,NO2中N元素化合价为+4价,N2O5中N元素化合价为+5价,由高到低应为N2O5、NO2、NH3,故C不符合题意;
D.N2O3中N元素化合价为+3价,N2中N元素化合价为0价,NH3中N元素化合价为-3价,由高到低应为N2O3、N2、NH3,故D符合题意;
综上所述答案为D 。
22.关于某溶液所含离子检验的方法和结论正确的是( )
A .加入2BaCl 溶液,有白色沉淀生成,再加稀盐酸沉淀不溶解,则原溶液一定有2-
4SO B .加入3AgNO 溶液有白色沉淀生成,加稀盐酸沉淀不消失,则原溶液一定有-Cl C .加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中可能有2-3CO 或-
3HCO D .加入NaOH 溶液并加热,产生使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体,则原溶液中一定含
+4NH
【答案】C 【详解】
A .加入2BaCl 溶液,有白色沉淀生成,再加稀盐酸沉淀不溶解,该沉淀可能是氯化银或硫酸钡,则原溶液可能有2-
4SO 或Ag +,故A 错误;
B .加入3AgNO 溶液有白色沉淀生成,加稀盐酸沉淀不消失,加入的盐酸中含有-Cl ,会导致生成氯化银白色沉淀,则不能确定原溶液一定有-Cl ,故B 错误;
C .加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,该气体可能是二氧化碳或二氧化硫,则原溶液中可能有2-3CO 、-3HCO 、2-3SO 或-
3HSO ,故C 正确;
D .氨气是碱性气体,能使湿润的红色的石蕊试纸变蓝,而与湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体为酸性气体;加入NaOH 溶液并加热,产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则原溶液中一定含+
4NH ,故D 错误; 答案选C 。
23.下列离子方程式正确的是( )
A .实验室用氯化铵和熟石灰制氨:+
4NH +OH -Δ
NH 3↑+H 2O
B .向氨水中加盐酸:NH 3·H 2O +H +=+4NH +H 2O
C .铜与稀硝酸反应:3Cu+8H ++2-
3NO =3Cu 2++2NO 2↑+4H 2O D .将SO 2通入到BaCl 2溶液中:SO 2+H 2O +Ba 2+=BaSO 3↓+2H + 【答案】B 【详解】
A .实验室用氯化铵固体和熟石灰制氨,不在溶液中发生,不能写离子方程式,故A 错误;
B .向氨水中加盐酸,生成NH 4Cl 和水:NH 3·H 2O +H += 4NH +
+H 2O ,故B 正确; C .铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO 和水:3Cu+8H ++2 3NO - =3Cu 2++2NO↑+4H 2O ,故C 错误;
D .亚硫酸酸性弱于盐酸,SO 2不和BaCl 2溶液反应,故D 错误;
故选B。
24.对于某些离子的检验及结论一定正确的是
-A.加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,一定有CO2
3
-
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有SO2
4
C.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液
+ D.加入氢氧化钠溶液并加热,产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝,一定有NH
4
【答案】D
【详解】
A. 加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,溶液中可能含有
HCO-,故A错误;
CO23-或
3
B. 加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,溶液中可能含有银离子或SO24-,故B错误;
C. 用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,该溶液一定含有钠离子,但不能确定是否是钠盐溶液,故C错误;
D. 加入氢氧化钠溶液并加热,产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝,说明产生了氨气,
+,故D正确。
则该溶液中一定有NH
4
故选D。
25.一种盐X与烧碱混合共热,可放出无色气体Y,Y经一系列氧化后再溶于水可得Z溶液,Y和Z反应又生成X,则X是()
A.(NH4)2SO4B.NH4NO3
C.NH4Cl D.NH4HCO3
【答案】B
【详解】
一种盐与烧碱混合共热,可放出无色气体Y,则Y为NH3,氨气经一系列氧化后的产物再溶于水可得Z溶液,Z溶液为HNO3溶液,Y和Z溶液反应又可生成X,则盐X是硝酸铵,故选B。
二、非选择题
26.某化学课外活动小组通过实验探究NO2的性质。
已知:
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。
任务1:利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(夹持固定装置已略去)。
请回答下列问题:
(1)E装置中制取NO2的化学方程式是_____________________________。
(2)此实验装置存在的一个明显缺陷是_______________________________________。
任务2:探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。
(3)实验前,该小组同学提出三种假设。
假设1:二者不反应;假设2:NO2能被Na2O2氧化;
假设3:________________________________________________。
(4)为了验证假设2,该小组同学选用任务1中的B、D、E装置,将B中的药品更换为
Na2O2,另选F装置(如图所示),重新组装,进行实验。
①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用
..........)_________________。
②实验过程中,B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。
经检验,该白色物质为纯净物,且无其他物质生成。
推测B装置中发生反应的化学方程式为______________________。
【答案】Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 缺少尾气吸收装置 NO2能被Na2O2还原 EDBDF 2NO2+Na2O2=2NaNO3
【分析】
浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水;若NO2能够被NH3还原,则混合气体的颜色将变浅;A装置用于制备NH3,NH3被碱石灰干燥后进入C装置,E装置生成的NO2经无水CaCl2干燥后也进入C装置,由于NO2具有氧化性,NH3具有还原性,故在C装置中发生反应,随着红棕色的NO2被消耗,C装置中气体的颜色逐渐变浅;所以若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是C装置中混合气体颜色变浅,据此分析。
【详解】
(1)E装置中浓硝酸与铜片发生反应生成NO2,反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
(2)由于多余的NH3、NO2会从C装置中竖直的玻璃导管中逸出,污染环境,所以缺陷是缺少尾气吸收装置;
(3)根据价态分析,NO2中氮元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性,Na2O2中的氧元素也处于中间价态,既有氧化性又有还原性,所以假设3应是NO2能被Na2O2还原;(4)①选择E装置制备NO2,选择D装置干燥NO2,选择B装置盛放Na2O2,选择F装置进
行尾气处理,为防止F装置中蒸发出的少量水蒸气对B装置中的反应产生干扰,最好在
B、F装置间再加D装置,故装置连接顺序为EDBDF;
②假设2是NO2能被Na2O2氧化,根据B装置产生的实验现象“淡黄色粉末逐渐变成白色”可知Na2O2与NO2发生了反应,NO2为还原剂,分子中氮元素的化合价升高到+5价,反应产物又只有一种,因此推知发生的反应为2NO2+Na2O2=2NaNO3。
【点睛】
根据元素的化合价来预测物质具有的性质,然后根据实验现象判断物质具有的性质是解答的关键。
27.化学是一门实验为基础的科学。
请回答下列问题:
(1)利用如图装置可验证浓、稀硝酸氧化性强弱,请完成实验操作,回答相关问题:
①实验操作过程:固定铜片,打开分液漏斗活塞及止水夹2,从不对称U形管1、2长管口处分别注入稀硝酸、浓硝酸,液面与双孔橡皮塞接触,然后,关闭分液漏斗玻璃活塞、止水夹1、2。
此后可观察到现象______;然后打开止水夹1,会发现不对称U形管2中长导管口无色气泡变红棕色,浓硝酸逐渐变黄(说明稀硝酸不能氧化这种无色气体而浓硝酸可以)。
②请用一个化学方程式体现该实验验证浓、稀硝酸氧化性强弱的原理_________。
(2)利用如图装置可以验证非金属性的变化规律。
①干燥管D的作用是__________。
②实验室中现有药品Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2,请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫:装置A、B中所装药品分别为________、________,装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成,离子方程式为______________________。
③若要证明非金属性:Cl > C >Si,则A中加入试剂____________、B中加Na2CO3、C中加入试剂______________。
【答案】U形管1中铜片逐渐溶解,溶液颜色逐渐变蓝,有无色气体产生并将溶液推入长管形成液面差 NO + 2HNO3(浓)=3NO2 + H2O 防倒吸浓盐酸 KMnO4 Cl2 + S2ˉ=S↓+ 2Clˉ HClO4 Na2SiO3
【分析】
(1)由题意可知,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,反应生成的一氧化氮不溶于水,使U形管1短管中气体压强增大,将溶液推入长管形成液面差;
(2)打开止水夹1,会发现不对称U形管2中长导管口无色气泡变红棕色,浓硝酸逐渐变黄,说明稀硝酸不能氧化这种无色气体而浓硝酸可以,证明浓硝酸氧化性强于稀硝酸氧化性;
(3)①球形干燥管D能够防止倒吸;
②若要证明Cl元素非金属性强于硫元素,应设计实验先制备氯气,再通过氯气与硫化钠反应生成硫单质证明;
③元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,若要证明非金属性Cl >
C >Si,由强酸能和弱酸盐反应生成弱酸可知,可以用高氯酸能与碳酸钠反应和二氧化碳与硅酸钠溶液反应证明。
【详解】
(1)由题意可知,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,反应生成的一氧化氮不溶于水,使U形管1短管中气体压强增大,将溶液推入长管形成液面差,故实验现象为铜片逐渐溶解,溶液颜色逐渐变蓝,有无色气体产生并将溶液推入长管形成液面差,故答案为:U形管1中铜片逐渐溶解,溶液颜色逐渐变蓝,有无色气体产生并将溶液推入长管形成液面差
(2)打开止水夹1,会发现不对称U形管2中长导管口无色气泡变红棕色,浓硝酸逐渐变黄,说明稀硝酸不能氧化这种无色气体而浓硝酸可以,证明浓硝酸氧化性强于稀硝酸氧化性,浓硝酸与一氧化氮生成二氧化氮和水的化学方程式为NO + 2HNO3(浓)=3NO2 + H2O,故答案为:NO + 2HNO3(浓)=3NO2 + H2O;
(3)①球形干燥管D能够防止倒吸,避免C中液体进入锥形瓶中,故答案为:防倒吸;
②若要证明Cl元素非金属性强于硫元素,A中加浓盐酸,浓盐酸和酸性高锰酸钾溶液反应生成氯气,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,所以B 中加高锰酸钾;反应生成的氯气与C中硫化钠溶液反应生成氯化钠和淡黄色硫沉淀,反应的离子方程式为Cl2 + S2ˉ=S↓+ 2Clˉ,故答案为:浓盐酸;KMnO4;Cl2 + S2ˉ=S↓+ 2Clˉ;
③元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,若要证明非金属性Cl >
C >Si,由强酸能和弱酸盐反应生成弱酸可知,A中加高氯酸,B中加碳酸钠,高氯酸和碳酸钠反应制取二氧化碳,证明氯元素非金属性强于碳元素,反应生成的二氧化碳和C中硅酸钠溶液反应生成硅酸,证明碳的非金属性强于硅,故答案为:HClO4;Na2SiO3。
【点睛】
元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,若要证明非金属性Cl >
C >Si,由强酸能和弱酸盐反应生成弱酸可知,可以用高氯酸能与碳酸钠反应和二氧化碳与硅酸钠溶液反应证明是设计关键。
28.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气,并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。