1、专题十 氮及其化合物高考帮备考方向导航考点1 氮及氮的氧化物1.2021四川成都摸底测试一种新型的合成氨的方法如图所示,下列说法正确的是()A.反应属于氮的固定B.反应属于氧化还原反应C.反应可通过电解LiOH溶液实现D.上述三步循环的总反应为N2+3H22NH32.2019江苏,16,12分N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为。(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为N
2、O+NO2+2OH-2NO2-+H2O2NO2+2OH-NO2-+NO3-+H2O下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有(填标号)。A.加快通入尾气的速率B.采用气、液逆流的方式吸收尾气C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是(填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是(填化学式)。(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO
3、3-,其离子方程式为。NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是。3.2018天津,9,18分烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:.采样采样系统简图采样步骤:检验系统气密性;加热器将烟道气加热至140 ;打开抽气泵置换系统内空气;采集无尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。(2)C中填充的干燥剂是(填标号)。a.碱石灰b.无水CuSO4c.P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤加热烟道气的目
4、的是 。.NOx含量的测定将v L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO3-,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入v1 mL c1 molL-1FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 molL-1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗v2 mL。(5)NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为 。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。(7)滴定过程中发生下列反应:3Fe2+NO3-+4H+NO+3Fe3+2H2OCr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为mgm-3。(8)判
5、断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)若缺少采样步骤,会使测定结果。若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。考点2氨及铵盐4. 2017全国卷,26,15分凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量。已知:NH3+H3BO3NH3H3BO3;NH3H3BO3+HClNH4Cl+H3BO3。回答下列问题:(1)a的作用是。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是。f的名称是。(3)清洗仪器:g中加蒸馏水;打开k1,关闭k2、k3,加热b,蒸气充满管路;停止加热,关闭k1
6、,g中蒸馏水倒吸进入c,原因是;打开k2放掉水。重复操作23次。(4)仪器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂。铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗d,关闭k3,d中保留少量水。打开k1,加热b,使水蒸气进入e。d中保留少量水的目的是。e中主要反应的离子方程式为,e采用中空双层玻璃瓶的作用是。(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定,滴定g中吸收液时消耗浓度为c molL-1的盐酸V mL,则样品中氮的质量分数为%,样品的纯度%。5.2015四川,9,13分(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。【查阅资料】(NH4)
7、2SO4在260 和400 时分解产物不同。【实验探究】该小组拟选用如图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol/L盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后,于260 加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色。取下装置B,加入指示剂,用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。(1)仪器X的名称是。(2)滴定前,下列操作的正确顺序是(填标号)。a.盛装0.200 0 mol/L NaOH溶液 b.
8、用0.200 0 mol/L NaOH溶液润洗c.读数、记录 d.查漏、清洗 e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是mol。实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是。(5)装置B内溶液吸收的气体是。(6)(NH4)2SO4在
9、400 分解的化学方程式是。考点3硝酸6. 2017北京,12,6分下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是()A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应7. 2020河南、湖南顶级名校联考3.52 g铜镁合金完全溶于100 mL、密度为1.40 g/cm3、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2气体3 584 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入适量的1.0 mol/L NaOH溶液,恰使溶液中的金属离子
10、全部沉淀,下列说法错误的是()A.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14 mol/LB.加入NaOH溶液的体积是160 mLC.起氧化性的硝酸的物质的量为0.16 molD.得到的金属氢氧化物沉淀为6.24 g拓展变式1.2020全国卷,10,6分 喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体-溶液,能出现喷泉现象的是()气体溶液AH2S稀盐酸BHCl稀氨水CNO稀H2SO4DCO2饱和NaHCO3溶液2.将11.2 g铜粉和镁粉的混合物分成两等份,其中一份加入200 mL的稀硝酸并加热,固体和硝酸恰好完全反应,并产生标准状况下2.24 L NO;将另一份在空气中充分加热,最后得到m g固体。下列有
11、关说法正确的是()c(HNO3)=2.0 molL-1 c(HNO3)=0.5 molL-1m=8.0 m=7.2A.B.C.D.3.NaH2PO2H2O易溶于水,水溶液呈中性,具有强还原性,可用于化学镀银、镍、铜等。一种以泥磷(含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等)为原料制备NaH2PO2H2O的工艺流程如图所示。已知:P4与Ca(OH)2、NaOH的反应主要有.3Ca(OH)2+2P4+6H2O3Ca(H2PO2)2+2PH3.3NaOH+P4+3H2O3NaH2PO2+PH3(1)已知H3PO2是一元中强酸,NaH2PO2是(填“正盐”或“酸式盐”)。(2)尾气中的P
12、H3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2和NaCl,离子方程式为,从吸收液中获得NaH2PO2H2O的操作为、过滤、洗涤和干燥。(3)用NiCl2、NaH2PO2溶液化学镀Ni,同时生成H3PO4和氯化物的化学方程式为。(4)“滤渣2”的主要成分为(填化学式)。(5)“过滤2”的滤液需要用Ag2SO4悬浊液和Ba(OH)2溶液除去其中Cl-,加入的Ag2SO4悬浊液不宜过量太多,其主要原因是。4. 2020成都外国语学校模拟砷及其化合物在半导体、农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题:(1)AsH3的电子式为;将AsH3通入AgNO3溶液中可生成Ag、As2O3和HNO3,该反应中氧化剂
13、与还原剂的物质的量之比为。(2)改变0.1 molL-1三元弱酸H3AsO4溶液的pH,溶液中的H3AsO4、H2AsO4-、HAsO42-以及AsO43-的物质的量分布分数随pH的变化如图1所示: 图1 图2lg Ka1(H3AsO4)=,用甲基橙作指示剂(pH变色范围为3.14.4),用NaOH溶液滴定H3AsO4发生的主要反应的离子方程式为。反应H2AsO4-+AsO43-2HAsO42-的lg K=。(3)反应2As2S3(s)4AsS(g)+S2(g)达到平衡时气体总压的对数值lg p(其中p的单位是kPa)与温度的关系如图2所示:对应温度下,B点的反应速率v(正)v(逆)(填“”“
14、”或“=”)。A点处,AsS(g)的分压为kPa,该反应的Kp=(Kp为以分压表示的平衡常数)。5.原料预处理研磨2018北京,26,13分磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度:Ca5(PO4)3(OH)”或“”)。结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同,。(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:。(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如
15、图所示。80 后脱除率变化的原因:。(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO42-残留,原因是;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是。(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b molL-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是。(已知:H3PO4摩尔质量为98 gmol-1)6.氧化还原和沉淀转化2016全国卷,28节选,12分以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:
16、物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065120.88.19210-2【解析】(1)AsH3的电子式与氨气类似,为;将AsH3通入AgNO3溶液中可生成Ag、As2O3和HNO3,反应的化学方程式为2AsH3+12AgNO3+3H2OAs2O3+12Ag+12HNO3,其中As元素化合价升高被氧化,AsH3为还原剂,Ag元素化合价降低被还原,AgNO3为氧化剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为61。(2)Ka1(H3AsO4)=c(H+)c(H2AsO4-)c(H3AsO4),根据题图1可知,pH=2.2时,c(H2AsO4-)
17、=c(H3AsO4),则Ka1(H3AsO4)=c(H+)=10-2.2,则lg Ka1(H3AsO4)=-2.2;用甲基橙作指示剂,在其变色范围内,As元素主要以H2AsO4-的形式存在,故甲基橙作指示剂时用NaOH溶液滴定H3AsO4发生的主要反应的离子方程式为H3AsO4+OH-H2AsO4-+H2O。Ka2(H3AsO4)=c(H+)c(HAsO42-)c(H2AsO4-),pH=7时,c(H2AsO4-)=c(HAsO42-),则Ka2(H3AsO4)=c(H+)=10-7,Ka3(H3AsO4)=c(H+)c(AsO43-)c(HAsO42-),pH=11.5时,c(HAsO42-
18、)=c(AsO43-),则Ka3(H3AsO4)=c(H+)=10-11.5,反应H2AsO4-+AsO43-2HAsO42-的K=c(HAsO42-)c(HAsO42-)c(H2AsO4-)c(AsO43-)=c(HAsO42-)c(HAsO42-)c(H2AsO4-)c(AsO43-)c(H+)c(H+)=Ka2(H3AsO4)Ka3(H3AsO4)=10-710-11.5=104.5,lg K=4.5。(3)A点处反应已经达到平衡,B点处气体总压小于平衡时的气体总压,说明B点处生成的气体比平衡时的少,反应向正反应方向进行,故B点的反应速率v(正)v(逆)。A点处,lg p=0,则气体总压
19、为1 kPa,AsS(g)在混合气体中的体积分数为45,S2(g)在混合气体中的体积分数为15,则AsS(g)的分压为0.8 kPa,S2(g)的分压为0.2 kPa,Kp=0.840.2=8.19210-2。5.(1)研磨、加热(1分)(2)(1分)核电荷数PS,得电子能力PS,非金属性PS(2分)(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF(2分)(4)80 后,H2O2分解速率大,浓度显著降低(2分)(5)CaSO4微溶(1分)BaCO3+SO42-+2H3PO4BaSO4+CO2+H2O+2H2PO4-(2分)(6)0.049b
20、ca(2分)【解析】(1)流程中能加快反应速率的措施有将磷精矿研磨,酸浸时进行加热。(2)该反应符合复分解反应中“强酸制弱酸”的规律。比较硫酸与磷酸的酸性强弱,可以比较S与P的非金属性强弱。结合元素周期律可以比较S、P的原子半径、核电荷数。(3)根据原子守恒可写出反应的化学方程式。(4)有机碳的脱除率受两个因素的共同影响:一方面,温度越高,反应速率越快,在相同投料比、相同反应时间内,有机碳的脱除率越高;另一方面,温度升高可使较多的H2O2分解,氧化剂的量减少,使得有机碳的脱除率降低。80 后,H2O2分解对有机碳脱除率的影响超过了温度升高的影响,导致脱除率逐渐降低。(5)脱硫是用CaCO3除去
21、剩余的硫酸,由于生成的硫酸钙是微溶物,所以即使CaCO3过量,充分反应后仍有SO42-残留。加入BaCO3可使CaSO4转化为更难溶的BaSO4,进一步提高硫的脱除率。(6)H3PO4+2NaOH Na2HPO4+2H2O98 g2 molm(H3PO4)10-3bc molm(H3PO4)=4.910-2bc g,则精制磷酸中H3PO4的质量分数为4.910-2bcgag100%=4.9bca%。6.(1)V2O5+2H+2VO2+H2O(2分)SiO2(2分)(2)Fe(OH)3和Al(OH)3(2分)(3)碱(2分)(4)K+(2分)(5)2NH4VO3V2O5+2NH3+H2O(2分)
22、【解析】(1)反应过程中V的化合价不变,所以是复分解反应。注意V2O5在离子方程式中不能拆开;废钒催化剂中,只有二氧化硅不溶于硫酸,成为废渣1的主要成分。(2)中和时,Fe3+、Al3+分别转化为难溶的Fe(OH)3和Al(OH)3,成为废渣2的主要成分。(3)为提高洗脱效率,需要使题中所述平衡逆向移动。根据平衡移动原理,碱性越强越有利于平衡逆向移动,所以淋洗液应该呈碱性。(4)经过“离子交换”,钒以R4V4O12形式存在,而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀,所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。(5)由NH4VO3转化为V2O5,V的化合价未发生变化,该反应为非氧化还原反应,所以该化学方程
23、式为2NH4VO3V2O5+2NH3+H2O。7.(除标明外,每空2分)(1)+3(1分)(2)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2(3分)有氯气生成,污染较大(1分)(4)CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2(5)Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+6C(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4【解析】(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0,可知LiCoO2中C
24、o的化合价为+3。(2)因为正极材料中含铝箔,所以“正极碱浸”时的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2。(3)由题图前、后物质可知“LiCoO2CoSO4”,LiCoO2作氧化剂、H2O2作还原剂,其化学反应方程式为2LiCoO2+3H2SO4 +H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O,另外还存在H2O2受热分解生成H2O和O2的化学反应。若用盐酸代替硫酸和H2O2的混合液,LiCoO2氧化盐酸生成氯气,污染空气。(4)“沉钴”时发生“CoSO4 CoCO3”的转化,HCO3-在转化为CoCO3的过程中,电离出的H+会与另一部分HCO3-作用生成CO2和水,故总反应的化学方程式为CoSO4+2NH4HCO3CoCO3 +(NH4)2SO4+CO2+H2O。(5)由充电时负极反应为6C+xLi+xe- LixC6,可知放电时负极反应为LixC6-xe-6C+xLi+,结合题意“充放电过程中,发生LiCoO2和Li1-xCoO2之间的转化”,可知放电时正极材料为Li1-xCoO2,放电时电池产物为LiCoO2,可得放电时电池反应为 Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C。(6)由题意可知放电时Li+进入电解质溶液中向正极移动并进入正极材料中,相当于在正极上富集了锂。由题图可知回收到的金属化合物有 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。
