高考化学二轮专题复习第二编专题八铝、氮及其化合物加试讲练新人教版 27页

专题八 铝、氮及其化合物(加试) [考试标准] 知识条目 必考要求 加试要求 1.从铝土矿到铝合金 ①地壳中铝的含量及存在形式，铝合金 ②从铝土矿中获得铝的方法 ③铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象) ④两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3 的重 要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系 ⑤明矾的组成及净水原理 a b b c b 2.生产生活中的含氮化合物 ①氮氧化物的产生、转化及其性质 ②氮及其化合物的相互转化关系 ③氨的性质与用途 ④工业合成氨 ⑤铵盐的性质与用途 ⑥硝酸的性质与用途 ⑦工业制取硝酸的设备和流程 ⑧氮肥的性质与科学使用 a c b b b b b a 考点一 铝及其化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 Al→Al2O3←Al(OH)3→ NaAlO2 AlCl3 Al2SO43 KAlSO42·12H2O (2)形成网络构建 2．扫除易混知识盲点 (1)铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于 Al2O3 的熔点高于 Al 的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并不滴落。 (2)铝热反应不仅仅是单质铝与 Fe2O3 反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是 混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质 与金属氧化物在高温条件下的置换反应。 (3)引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层 KClO3，然后插上镁条， 最后点燃镁条。 (4)并不是 Al 与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。 (5)Al2O3、Al(OH)3 与 NaOH 溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3 不溶于氨水，所以实 验室常用铝盐和氨水来制备 Al(OH)3。 (6)利用偏铝酸盐制备 Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的 Al(OH)3 溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入 CO2，生成的 Al(OH)3 不溶于碳酸，CO2 过量时生成 HCO－ 3 ，不 过量时生成 CO2－ 3 ，书写离子反应方程式时要特别注意。 (7)Al(OH)3 可用作抗酸药；明矾常用于净水。 (8)泡沫灭火器所用试剂为 Al2(SO4)3 溶液和 NaHCO3 溶液。 3．规范书写重要反应 用方程式回答下列问题。 (1)用化学方程式表示除去铁粉中的铝粉。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 (2)用离子方程式表示除去 Fe2O3 中的 Al2O3。 Al2O3＋2OH－===2AlO－ 2 ＋H2O。 (3)用离子方程式表示除去 Mg(OH)2 中的 Al(OH)3。 Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O。 (4)现有 AlCl3 溶液、氨水、NaOH 溶液，制备 Al(OH)3 的最佳方案是(用化学方程式表示)。 AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl。 (5)现有 NaAlO2 溶液、CO2、盐酸，制备 Al(OH)3 的最佳方案是(用离子方程式表示) 2AlO－ 2 ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－ 3 或 AlO－ 2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 。 (6)用离子方程式表示泡沫灭火器的原理。 Al3＋＋3HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋3CO2↑。 (7)用离子方程式分别表示： ①Al3＋、AlO－ 2 ；②AlO－ 2 、HCO － 3 不能大量共存的原理。 ①Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓； ②AlO－ 2 ＋H2O＋HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋CO2－ 3 。 (8)用离子方程式表示 KAl(SO4)2 和 Ba(OH)2 的反应。 ①沉淀的物质的量最大；②沉淀的质量最大。 ①2Al3＋＋3SO2－ 4 ＋6OH－＋3Ba2＋===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓； ②Al3＋＋2SO2－ 4 ＋2Ba2＋＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O＋2BaSO4↓。 (9)铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是常见的食品添加剂，用于焙烤食品，向铵明矾溶液中逐滴滴 入 NaOH 溶液，试写出反应的离子方程式。 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； NH＋ 4 ＋OH－===NH3·H2O； Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O。 题组一 铝及其化合物的性质定性判断 1．下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是( ) A．K B．Na C．Fe D．Al 答案 D 解析 钾属于活泼金属，与氧气发生剧烈的反应，A 项错误；钠属于活泼金属，与空气中的 氧气发生反应生成氧化钠，氧化钠不能保护内层钠，B 项错误；铁在空气中发生反应：2Fe＋ O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O，铁表面生成 的 Fe2O3 不能保护铁，C 项错误。 2．相同质量的下列物质分别与等浓度的 NaOH 溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量 最多的是( ) A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3 答案 A 解析 假设上述四种物质均为 1 g，则物质的量分别为 1 27 mol，1 78 mol， 1 133.5 mol， 1 102 mol， 完全溶解转化为 NaAlO2 时，所需 NaOH 的物质的量分别为 1 27 mol、1 78 mol， 1 133.5 ×4 mol≈ 1 33.4 mol， 1 102 ×2 mol＝ 1 51 mol，所以选 A。 3．下列有关铝的化合物的说法正确的是( ) A．氧化铝坩埚可用于熔融 NaOH 实验 B．工业上利用电解熔融氯化铝冶炼铝 C．氢氧化铝能中和胃酸，可用于治疗胃酸过多 D．明矾可用于自来水的消毒 答案 C 解析 氧化铝能与 NaOH 反应，氧化铝坩埚不能用于熔融 NaOH 实验，A 错误；工业上利用电 解熔融氧化铝冶炼铝，B 错误；明矾用于自来水的净化而不能用于自来水的消毒，D 错误。 4．A、B、C、D、E 五种化合物均含有同一种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其 中 A 为澄清溶液，C 为难溶的白色固体，E 易溶于水。若取 A 溶液灼烧，焰色反应为紫色(透 过蓝色钴玻璃片)。 (1)写出下列物质的化学式： A________，B________，C________，D________，E________。 (2)写出下列反应的离子方程式： A→B：________________________________________________________________________。 A→D：________________________________________________________________________。 答案 (1)KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2 (2)AlO－ 2 ＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 AlO－ 2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O 解析 本题的突破口应在推断出 B、C 两种物质。在短周期元素形成的化合物中，既能与盐酸 反应，又能与 NaOH 溶液反应的必为两性物质，又因为 B――→△ C，故可知 C 为 Al2O3，B 为 Al(OH)3， 依次推出 D 是 AlCl3，A 与过量 CO2 反应生成 Al(OH)3，且 A 溶液的焰色反应为紫色(透过蓝色 钴玻璃片)，则 A 为 KAlO2，E 为 NaAlO2。 1．Al(OH)3 的制备 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 ；AlO－ 2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 。 2．离子共存问题 (1)Al3＋与 OH－、CO2－ 3 、HCO－ 3 、SO2－ 3 、S2－、AlO － 2 不能大量共存，其中 OH－是因为直接反应，其 余均是“相互促进水解”。 (2)AlO － 2 与 H＋、HCO－ 3 、NH＋ 4 、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋不能大量共存，其中 AlO － 2 和 H＋、HCO － 3 是因为 直接反应(如 AlO－ 2 ＋HCO－ 3 ＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－ 3 )，其余是“相互促进水解”。 3．鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同) (1)AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液现象：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。 (2)NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液现象：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。 题组二 铝及其化合物性质的定量计算 (一)铝与 H＋、OH－反应的定量计算 5．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2 的金属，根据铝的这一特殊性质回答下列问题： (1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得 H2 的体积之比是________。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生 H2 的 体积之比是______________________________________________________。 (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中，二者产生的 H2 相等，则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是________。 (4)甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol·L－1 的盐酸和 NaOH 溶液，向两烧杯中分别加入等 质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为 V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质 量为________(填字母)。 A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A 解析 (1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋ 3H2↑，得 Al 与 H2 的关系式均为 2Al～3H2，故只要参加反应的 Al 的量相等，所得 H2 的量必相 等。 (2)因为在反应中 Al 过量，产生的 H2 的量由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系 式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当 HCl、NaOH 物质的量相等时，二者产生 H2 的体积比为 1∶3。 (3)因为铝足量且产生 H2 相等，根据关系式 n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等， 故物质的量浓度 c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。 (4)其反应原理分别为 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可 见当参加反应的 HCl 和 NaOH 的物质的量一样多时，产生 H2 的体积比是 1∶3，而题设条件体 积比为 1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于 NaOH 来说是不足的。 2Al＋6HCl === 2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2 为 0.15 mol×2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2×27 g 3 mol 5．4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为 5.4 g。 (二)有关“铝及其化合物”图像的定性定量分析 6.常温下，在 200 mL 含 Mg2＋、Al3＋、NH＋ 4 、H＋、Cl－等离子的溶液中，逐滴加入 5 mol·L－1 的 NaOH 溶液，所加 NaOH 溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)关系如图所示。下列叙 述正确的是( ) A．x 与 y 的差值为 0.02 mol B．原溶液中 c(Cl－)＝0.75 mol·L－1 C．原溶液的 pH＝1 D．原溶液中 n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝5∶2 答案 C 解析 剖析图像可知，x 与 y 的差值即为 Al(OH)3 的物质的量，此时消耗 n(NaOH)＝n[Al(OH)3] ＝(35－33)×10－3L×5 mol·L－1＝0.01 mol，A 项错误；原溶液中的阴离子只有 Cl－，则加入 33 mL NaOH溶液时Cl－全部存在于NaCl中，则Cl－的物质的量为33×10－3L×5 mol·L－1＝0.165 mol，原溶液中 c(Cl－)＝0.165 mol 0.2 L ＝0.825 mol·L－1，B 项错误；0～4 mL 发生 H＋与 NaOH 的 反应，则 H＋的物质的量为 4×10－3L×5 mol·L－1＝0.02 mol，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，原溶液 的 pH＝1，C 项正确；4～30 mL 发生 Mg2＋、Al3＋与 NaOH 的反应生成沉淀，共消耗 NaOH 的物质 的量为(30－4)×10－3L×5 mol·L－1＝0.13 mol，Al3＋消耗的 NaOH 的物质的量为 0.01 mol×3 ＝0.03 mol，则与 Mg2＋反应的 n(NaOH)＝0.13 mol－0.03 mol＝0.1 mol，n(Mg2＋)＝0.05 mol， 原溶液中 n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝5∶1，D 项错误。 7．[2017·绍兴市稽山中学高三(上)月考]准确称取 6 g 铝土矿样品(含 Al2O3、Fe2O3、SiO2) 加入 100 mL 硫酸溶液，充分反应后，向滤液中加入 10 mol·L－1 NaOH 溶液，产生沉淀的质 量与加入 NaOH 溶液的体积关系如图所示，求所用硫酸溶液的物质的量浓度( ) A．1.75 mol·L－1 B．3.5 mol·L－1 C．2.25 mol·L－1 D．无法计算 答案 A 解析 当加入 NaOH 溶液的体积为 35 mL 时，n(NaOH)＝0.035 L×10 mol·L－1＝0.35 mol， 此时沉淀的质量达到最大值，则此时溶液的溶质只有 Na2SO4，根据 Na 元素守恒有 n(Na2SO4) ＝1 2 n(NaOH)＝1 2 ×0.35 mol＝0.175 mol，根据硫酸根守恒，则有：n(H2SO4)＝0.175 mol，所 以原硫酸溶液中 c(H2SO4)＝0.175 mol 0.1 L ＝1.75 mol·L－1，故选 A。 关于 Al(OH)3 沉淀变化图像分析 (1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图像 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 向 NaOH 溶液中逐滴加入可溶性铝盐 溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀―→渐 多―→最多―→渐少―→消失 无沉淀(有但即溶)―→出现沉 淀―→渐多―→最多―→沉淀不消 失 图像 离子方程式 Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓ (2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸 至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液 至过量 现象 立即产生白色沉淀―→渐多―→最 无沉淀(有但即溶)―→出现沉淀―→ 多―→渐少―→消失 渐多―→最多―→沉淀不消失 图像 离子方程式 AlO－ 2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO－ 2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓ (3)可溶性铝盐与弱酸、弱碱反应产生沉淀的图像 ①向 AlCl3 溶液中滴加氨水的图像(如图所示)。 原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 现象：立即产生白色沉淀―→渐多―→最大量 ②向 NaAlO2 溶液中通入足量 CO2 的图像(如图所示)。 原理：CO2＋AlO－ 2 ＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 现象：立即产生白色沉淀―→渐多―→最大量 (4)混合离子(含 Al3＋、Mg2＋、H＋)反应的图像 向含有铝离子、镁离子、氢离子的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，H＋先与 OH－反应，该过程 中无沉淀生成，而后 Al3＋、Mg2＋与 OH－反应至沉淀达到最大值，最后 Al(OH)3 再与 OH－反应导致沉 淀部分溶解。 反应的离子方程式为 ①第一阶段：H＋＋OH－===H2O ②第二阶段：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ③第三阶段：Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O 题组三 有关铝及其化合物参与的框图推断 8．[2017·浙江省衢州二中高三(上)月考]A、B、C 是单质，其中 A 是金属，各种物质间的转 化关系如图： 根据图示转化关系回答： (1)写出下列物质的化学式： A_____________________，B__________________________________________， 乙_____________________，丁________________________________________。 (2)写出下列变化的化学方程式。 ①A 与 NaOH 溶液反应的化学方程式：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②甲与 NaOH 溶液反应的离子方程式：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将一定量的 A 加入到 NaOH 溶液中，产生的 C 在标准状况下的体积为 3.36 L，则消耗的 A 的物质的量为____________，转移电子的物质的量为____________。 答案 (1)Al O2 NaAlO2 Al(OH)3 (2)①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ②Al2O3＋2OH－===2AlO－ 2 ＋H2O (3)0.1 mol 0.3 mol 解析 (1)常见金属单质中能与 NaOH 溶液反应产生气体的只有 Al，所以 A 是 Al，乙是 NaAlO2， C 是 H2；甲是 Al 的化合物，可和 NaOH 溶液反应产生 NaAlO2，甲可能是 Al2O3，则丙是 H2O，B 即是 O2，根据 NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓得丁是 Al(OH)3，验证符合转化关系。 (3)产生的 H2 在标准状况下的体积为 3.36 L，物质的量为 3.36 L 22.4 L·mol－1＝0.15 mol，根据 2Al ＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，消耗的 Al 的物质的量为 0.15 mol×2 3 ＝0.1 mol，转 移电子的物质的量为 0.1 mol×3＝0.3 mol。 9．(2016·杭州市第二中学高一上学期期末)现有常见金属单质 A、B、C 和气体甲、乙、丙及 物质 D、E、F、G、H。其中 B 是地壳中含量最多的金属。它们之间能发生如下反应(图中有些 反应的产物和反应的条件没有全部标出)。 (1)写出化学式：B________________，G________________________________。 (2)写出离子反应方程式： ③________________________________________________________________________； ⑦________________________________________________________________________。 答案 (1)Al FeCl3 (2)2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO－ 2 ＋3H2↑ 4Fe2＋＋8OH－＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3↓ 解析 有常见金属单质 A、B、C 和气体甲、乙、丙及物质 D、E、F、G、H。其中 B 是地壳中 含量最多的金属，则 B 是 Al。A 金属的焰色反应显黄色，则 A 是 Na。钠与水反应生成氢氧化 钠和氢气，则甲是氢气，D 是氢氧化钠。黄绿色气体乙是氯气，则气体丙是氯化氢，溶于水 得到盐酸。氢氧化钠和 G 反应生成红褐色沉淀氢氧化铁，则 G 是铁盐，所以 G 是氯化铁，F 是氯化亚铁，C 是铁。 (1)根据以上分析可知 B、G 的化学式分别是 Al、FeCl3。 (2)反应③⑦的离子反应方程式分别是 2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO－ 2 ＋3H2↑、4Fe2＋＋8OH－＋O2＋ 2H2O===4Fe(OH)3↓。 考点二 氮及其化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 N －3 H3―→N2 0 ―→N ＋1 2O―→N ＋2 O―→N ＋4 O2―→HN ＋5 O3 (2)形成网络构建 2．扫除易忘知识盲点 (1)NO 只能用排水法或气囊法收集。 (2)在 NO2 或 NO 与 O2 通入水的计算中常用到 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 两个方程式。 (3)浓 HNO3 显黄色是因为溶有 NO2，而工业上制备的盐酸显黄色，是因为溶有 Fe3＋。 (4)硝酸、浓 H2SO4、次氯酸具有强氧化性，属于氧化性酸，其中 HNO3、HClO 见光或受热易分 解。 (5)强氧化性酸(如 HNO3、浓 H2SO4)与金属反应不生成 H2；金属和浓 HNO3 反应一般生成 NO2，而 金属和稀 HNO3 反应一般生成 NO。 (6)实验室制备 NH3，除了用 Ca(OH)2 和 NH4Cl 反应外，还可用浓氨水的分解(加 NaOH 固体或 CaO)制取，而检验 NH ＋ 4 需用浓 NaOH 溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，以 确定 NH ＋ 4 的存在。 (7)收集 NH3 时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流；收集完毕，尾气处理时， 应在试管口放一团用稀硫酸浸湿的棉花，以吸收 NH3。 (8)铜与浓 HNO3 反应在试管内就能看到红棕色的 NO2，而与稀 HNO3 反应时需在试管口才能看到 红棕色气体。 (9)浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成，常用于 HCl 和 NH3 的相互检验。 (10)NH3、HCl、SO2、NO2 可用水进行喷泉实验，水溶性小的气体可用其他溶剂(如 CO2 和 NaOH 溶液)进行喷泉实验。 3．规范书写重要反应 用方程式回答下列问题。 (1)书写离子方程式。 ①将 NH3 通入到 AlCl3 溶液中。 3NH3＋3H2O＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 。 ②将 NO2 通入到 NaOH 溶液中。 2NO2＋2OH－===NO－ 3 ＋NO－ 2 ＋H2O。 ③将 Fe 粉逐渐加入到稀 HNO3 中。 Fe＋4H＋＋NO－ 3 ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O； 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 ④将炽热的炭放入浓 HNO3 中。 C＋4H＋＋4NO－ 3 =====△ CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (2)书写化学方程式。 ①实验室用 Ca(OH)2 和 NH4Cl 制氨气。 Ca(OH)2＋2NH4Cl=====△ CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 ②将 NH3 通到灼热的 CuO 中，固体由黑色变红色。 2NH3＋3CuO=====△ N2＋3Cu＋3H2O。 ③用 NH3 可以检验 Cl2 管道是否漏气，若漏气则有白烟生成。 8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。 ④制硝基苯。 ――→浓 H2SO4 △ 。 题组一 氨气的制备 1．实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是( ) A．①是氨气发生装置 B．③是氨气发生装置 C．②是氨气吸收装置 D．④是氨气收集、检验装置 答案 B 解析 ①装置 NH4Cl 加热分解生成 HCl 和 NH3，在试管口处 NH3 和 HCl 反应生成 NH4Cl，收集不 到 NH3，A 项不正确；③装置用浓氨水和 CaO 或 NaOH 作用，可制得 NH3，B 项正确；②装置中 防倒吸装置漏斗口与液面应相切，插入液面之下不能防止倒吸，C 项不正确；收集 NH3 采用向 下排空气法，为防止空气对流应在试管口塞一团棉花，D 项不正确。 2．实验室常见的几种气体发生装置如图 A、B、C 所示： (1)实验室可以用 B 或 C 装置制取氨气，如果用 C 装置，通常使用的药品是________________； 检查 C 装置气密性是否良好的操作方法是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某研究性学习小组对实验室制取 NH3 进行了如下设计： ①甲同学拟用浓氨水和固体 NaOH 制取 NH3，并用图 C 装置作为 NH3 的发生装置。写出固体 NaOH 的作用：__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②乙同学建议，将实验室制取氨气装置 B 的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集 氨气，并确定不污染环境，请根据其设想回答：若用排空气法收集 NH3，请在图 D 的方框内画 出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用的试剂(自选)名称。若用排液法收集 NH3，可选 用的试剂是________(填序号)。 A．H2O B．浓 H2SO4 C．CCl4 D．饱和食盐水 答案 (1)浓氨水、CaO 固体(NaOH 固体或碱石灰) 将导管与一导管连接，其末端放入水中， 关闭分液漏斗活塞，用手(或热毛巾)捂住烧瓶，若导管末端有气泡产生，移开手(或热毛巾)， 若水中的导管产生一段水柱，则装置的气密性良好 (2)①加入 NaOH 使浓氨水中 c(OH－)增大，促进 NH3＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－向左移动， NH3 逸出；NaOH 固体溶解放热，使 NH3 的溶解度降低，NH3 逸出 ② C 解析 (1)利用装置 C 的特点，不需要加热来制取氨气，则可选用浓氨水、CaO 固体(NaOH 固 体或碱石灰)；装置 C 气密性的检验方法：将导管与一导管连接，其末端放入水中，关闭分液 漏斗活塞，用手(或热毛巾)捂住烧瓶，若导管末端有气泡产生，移开手(或热毛巾)，若水中 的导管产生一段水柱，则装置的气密性良好。 (2)①加入 NaOH 使浓氨水中 c(OH－)增大，促进 NH3＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－向左移动， NH3 逸出；且 NaOH 固体溶解放热，降低 NH3 的溶解度，NH3 逸出；②氨气的密度比空气小，所 以应该用向下排空气法收集，故瓶口向上来收集时应短近长出，还应注意尾气吸收。氨气易 溶于水、饱和食盐水，能与浓 H2SO4 反应，故用排液法收集氨气只能选择 CCl4。 氨气的两种制备方法 实验室中主要有两种氨气的制法：一是固体与固体加热的方式；二是采用浓氨水中平衡 NH3 ＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－移动原理进行制备。 (1)加热 NH4Cl 和 Ca(OH)2 固体混合物制取氨气 2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△ 2NH3↑＋CaCl2＋2H2O，实验装置如图Ⅰ。 (2)加热浓氨水 反应原理：NH3·H2O=====△ NH3↑＋H2O，反应发生装置如图Ⅱ。 (3)浓氨水中加固态碱性物质 浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－，加入固态碱性物质(如 CaO、 NaOH、碱石灰等)，消耗水且使 c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进 NH3·H2O 的分解，反应发生装置如图Ⅲ。 题组二 金属与硝酸的反应 3．3.2 g 铜与过量硝酸(8 mol·L－1,30 mL)充分反应后，硝酸的还原产物为 NO2 和 NO，反应 后溶液中含 a mol H＋，则此溶液中所含 NO － 3 的物质的量为( ) A．(0.2＋a) mol B．(0.1＋a) mol C．(0.05＋a) mol D．a mol 答案 B 解析 溶液中所含 NO － 3 的物质的量可理解为反应剩余的 HNO3 的物质的量与 2 倍的 Cu(NO3)2 的 物质的量之和，即 n(NO－ 3 )＝n(HNO3)＋2n[Cu(NO3)2]＝n(H＋)＋2n(Cu)＝a mol＋2× 3.2 g 64 g·mol－1 ＝(0.1＋a) mol，故 B 项正确。 4．铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和 NO2、N2O4、NO 的混合气体，这些气体与 5.6 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为( ) A．16 g B．32 g C．64 g D．无法计算 答案 B 解析 该题氮元素变化为硝酸与金属铜反应生成氮的氧化物，氮的氧化物再与氧气和水反应 又生成硝酸，因此总的硝酸的物质的量不变，可将题目中的反应抽象看作是铜与氧气的反应， 其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为 2× 5.6 L 22.4 L·mol－1＝0.5 mol，即 32 g，B 项正 确。 金属与硝酸反应的规律及计算 (1)金属与硝酸反应的规律 ①金属与 HNO3 反应时，一部分 HNO3 起酸的作用，以 NO － 3 的形式存在于溶液中；一部分作为氧 化剂转化为还原产物，其还原产物一般为浓 HNO3→NO2，稀 HNO3→NO。 ②金属(除铁、铝、金、铂等外)与浓 HNO3 反应时，若金属足量，开始时还原产物为 NO2，随 反应进行，浓 HNO3 变稀，还原产物为 NO，最终得到 NO2 与 NO 的混合气体。其中常温下铁和铝 遇浓 HNO3 钝化，但在加热时可发生反应。 ③Fe 与稀 HNO3 反应时，Fe 被 HNO3 氧化成 Fe3＋，若 Fe 过量，过量的 Fe 再与 Fe3＋反应生成 Fe2 ＋。 (2)金属与硝酸反应常用的计算方法 ①原子守恒法：HNO3 与金属反应时，反应消耗的 HNO3 中氮原子的物质的量等于显酸性的 HNO3(以硝酸盐的 NO － 3 形式存在于溶液中)的物质的量与显氧化性的 HNO3(以 NOx 的形式存在) 的物质的量之和。 ②电子守恒法：HNO3 中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 ③电荷守恒法：HNO3 过量时反应后溶液中(不考虑 OH－)有：c(NO－ 3 )＝c(H＋)＋n×c(Mn＋)(Mn＋代表 金属离子)。 题组三 硝酸的工业制法 5．工业上利用氨催化氧化，经过一系列反应制备硝酸。 (1)氨气催化氧化的化学方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某工厂排出的尾气中 NOx 的含量为 0.56%(体积分数)，用氨气可以将其转化为无害气体， 发生反应：6NOx＋4xNH3===(3＋2x)N2＋6xH2O。若处理 1×104 L(标准状况)该尾气需 42.5 g NH3， 则 x＝__________________________________________________________。 (3)NO 和 CO 都是汽车尾气中的有害物质，必须进行处理。为避免污染，常给汽车安装尾气净 化装置。净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示。写 出净化过程中的总化学方程式：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)4NH3＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O (2)1.5 (3)2NO＋O2＋4CO =====催化剂 △ 4CO2＋N2 解析 (2) 1×104 L 22.4 L·mol－1×0.56% 42.5 g 17 g·mol－1 ＝ 6 4x ，x＝1.5。 6．工业上制取硝酸铵的流程图如图所示，请回答下列问题： (1)在上述工业制硝酸的生产中，B 设备的名称是________________，其中发生反应的化学方 程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理： 碱液吸收法：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NH3 还原法：________NH3＋________NO2===________N2＋________H2O ①配平上述反应方程式。 ②以上两种方法中，符合绿色化学的是_________________________________________。 (4)某化肥厂用 NH3 制备 NH4NO3。已知：由 NH3 制 NO 的产率是 96%、NO 制 HNO3 的产率是 92%， 则制 HNO3 所用去的 NH3 的质量占总耗 NH3 质量(不考虑其他损耗)的________%。 答案 (1)氧化炉 4NH3＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O (2)可使 NO 循环利用，全部转化成 HNO3 (3)①8 6 7 12 ②NH3 还原法 (4)53.1 解析 (4)NH3 ～ HNO3 x x·96%·92% HNO3 ＋ NH3===NH4NO3 x·96%·92% x·96%· 92% x x＋x·96%·92% ×100%≈53.1%。 工业上氨氧化法生产硝酸的过程 (1)生产流程 。 (2)生产设备主要有热交换器、转化器和吸收塔。 (3)主要反应的化学方程式 氧化炉：4NH3＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O； 热交换器：2NO＋O2===2NO2； 吸收塔：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 题组四 非金属化合物对环境的影响 7．化学已经渗透到人类生活的各个方面，下列说法不正确的是( ) A．在家用燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放量 B．“光化学烟雾”、“臭氧空洞”的形成都与氮氧化合物有关 C．低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放 D．二氧化碳含量属于空气质量日报中空气污染指数指标 答案 D 解析 在家用燃煤中加入适量的生石灰，生石灰可与煤燃烧生成的 SO2 反应生成 CaSO3，最终 生成 CaSO4 而固硫，A 项正确；氮的氧化物和碳氢化合物会引起光化学烟雾、臭氧层被氟氯烃 和氮的氧化物破坏造成“臭氧空洞”，B 项正确；使用太阳能等代替化石燃料，减少 CO2 温室 气体的排放，C 项正确；SO2 含量属于空气质量日报中空气污染指数指标，D 项错误。 8．直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装 置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图 1 所示的循环燃烧装置的燃 料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二 氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。 图 1 图 2 请回答下列问题： (1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有________(填字母)。 A．温室效应 B．酸雨 C．粉尘污染 D．水体富营养化 (2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳， 以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的 pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化 生成硫酸钙。 ①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为_______________________________________。 ②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式：_________________________。 (3)采用一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO4 的形式固定，从而降低 SO2 的排放。但是煤炭 燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程 式如下： CaSO4(s)＋CO(g) CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH1＝218.4 kJ·mol－1 (反应Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g) CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1 (反应Ⅱ) 上图 2 为实验测得不同温度下反应体系中 CO 初始体积百分数与平衡时固体产物中 CaS 质量百 分数的关系曲线。则降低该反应体系中 SO2 生成量的措施有__________________ (填字母)。 A．向该反应体系中投入石灰石 B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度 C．提高 CO 的初始体积百分数 D．提高反应体系的温度 答案 (1)ABC (2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙) ②Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4 (3)ABC 解析 (1)煤燃烧的产物中有 CO2、烟尘以及 SO2，分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨，没有 营养元素排入水中，不会引起水体富营养化。 (2)CO2 与 CaCO3 反应生成易溶的 Ca(HCO3)2；亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙。(3) 向该反应体系中投入石灰石，产生二氧化碳，使反应Ⅰ逆向进行，可降低反应体系中二氧化 硫生成量，A 项正确；在合适的温度区间内控制较低的反应温度，由图可以看出最低温度时 硫化钙的含量最高，B 项正确、D 项错误；由图可以看出提高 CO 的体积分数，可以提高硫化 钙的含量，C 项正确。 非金属化合物对环境的影响及防治方法 (1)各种非金属元素的化合物对环境的影响 元素 化合物 主要来源 对环境的影响 C CO2 化石燃料燃烧 温室效应 碳氢化合物 石油开采、植物腐败 温室效应、光化学烟雾 N NOx 汽车尾气 硝酸型酸雨、臭氧层空洞、 光化学烟雾 铵盐、硝酸盐 化肥、农药、洗涤剂 水体富营养化：赤潮、水华 S SO2、SO3 煤的燃烧 硫酸型酸雨 F、Cl 氟氯烃 空调、冰箱制冷剂 臭氧层空洞 P 磷酸盐 洗涤剂 水体富营养化：赤潮、水华 (2)防治方法 ①改善能源结构，减少用煤量，积极开发太阳能、风能等新型的清洁能源； ②对煤进行脱硫处理； ③多植树造林，不胡乱砍伐树木； ④加强工厂废气排放的监测、汽车尾气排放的控制。 注意 (1)CO2 不是污染性气体，但它会造成温室效应； (2)空气质量日报中涉及的污染物主要是 SO2、NO2 和可吸入颗粒物。 题组五 金属与硝酸反应的实验探究 9．[2017·乐清市乐成寄宿中学高三(上)月考]某课外活动小组设计了以下实验验证 Ag 与浓 硝酸反应的过程中可能产生 NO。其实验流程图如图 1、2： (1)测定硝酸的物质的量 反应结束后，从如图 3 装置 B 中所得 100 mL 溶液中取出 25.00 mL 溶液，用 0.1 mol·L－1 的 NaOH 溶液滴定，用酚酞作指示剂，滴定前后的滴定管中液面的位置如图 2 所示。在 B 容器中 生成硝酸的物质的量为__________ mol，则 Ag 与浓硝酸反应过程中生成的 NO2 在标准状况下 的体积为________mL。 (2)测定 NO 的体积 ①从如图 3 所示的装置中，你认为应选用________装置进行 Ag 与浓硝酸反应实验，选用的理 由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②选用如图 3 所示仪器组合一套可用来测定生成 NO 体积的装置，其合理的连接顺序是 ______________(填各导管口编号)。 ③在测定 NO 的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置 ______________(填“下降”或“升高”)，以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。 (3)气体成分分析 若实验测得 NO 的体积为 112.0 mL(已折算到标准状况)，则 Ag 与浓硝酸反应的过程中 ________(填“有”或“没有”)NO 产生，作此判断的依据是________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)0.008 268.8 (2)①A 因为 A 装置可以通入 N2 将装置中的空气排尽，防止 NO 被空气中的 O2 氧化 ②123547 ③升高 (3)有 因为 NO2 与水反应生成的 NO 的体积小于收集到的 NO 的体积(89.6＜112.0) 解析 (1)B 容器中是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮；100 mL 溶液中取出 25.00 mL 溶液，用 0.1 mol·L－1 的 NaOH 溶液滴定，用酚酞作指示剂，终点时，消耗氢氧化钠溶液的 体积为 20.40 mL－0.40 mL＝20.00 mL，所以 25.00 mL 溶液中含有硝酸 0.02 L×0.1 mol·L －1＝0.002 mol，则 B 容器中生成硝酸的物质的量为 0.008 mol，由 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 可 知金属与硝酸反应生成的二氧化氮物质的量为 0.012 mol，则 Ag 与浓硝酸反应过程中生成的 NO2 在标准状况下的体积 V＝nVm＝0.012 mol×22.4 L·mol－1＝268.8 mL。 (2)①一氧化氮气体易被氧气氧化生成二氧化氮对验证产生干扰，装置 A 和 D 相比 A 装置利用 氮气可以把装置中的空气排净。 ②用 A 进行银和浓硝酸的反应，用水吸收生成的二氧化氮气体，导气管长进短出，可以用排 水量气法测定一氧化氮气体的体积，排水集气瓶导气管应短进长出，连接顺序为 123547。 ③读数之前应保持内外压强相同，恢复到室温下读取量筒中液体的体积，若量筒中水的液面 比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置升高，以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持 平。 (3)实验测得 NO 的体积为 112.0 mL(已折算到标准状况)，依据上述计算得到 Ag 和浓硝酸生 成二氧化氮气体 物质的量为 0.012 mol，依据 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 可知一氧化氮气体物质的量为 0.004 mol， 标准状况下体积为 0.004 mol×22.4 L·mol－1＝0.089 6 L＝89.6 mL＜112.0 mL 可知 Cu 和 硝酸反应生成一氧化氮气体。 专题强化练 1．[2017·乐清市乐成寄宿中学高三(上)月考]下列示意图与对应的反应情况正确的是( ) A. 含 0.01 mol KOH 和 0.01 mol Ca(OH)2 的混合溶液中缓慢通入 CO2 B. NaHSO4 溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液 C. KAl(SO4)2 溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液 D. NaAlO2 溶液中逐滴加入盐酸 答案 B 解析 向一定量的氢氧化钙和氢氧化钾溶液中通入二氧化碳，开始先和氢氧化钙反应，会逐 渐生成碳酸钙沉淀，沉淀量逐渐增大，当氢氧化钙完全反应后，再和氢氧化钾反应，此时沉 淀量不变，当氢氧化钾消耗完毕时，将碳酸钙逐渐溶解，沉淀量逐渐减少，故 A 错误；NaHSO4 溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液会产生越来越多的硫酸钡白色沉淀，直到最大量，然后不再减 少，沉淀的量保持不变，故 B 正确；假设含 2 mol KAl(SO4)2 溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液， 开始阶段滴加入 3 mol Ba(OH)2 时，2 mol 铝离子和 3 mol 硫酸根分别和氢氧根和钡离子反 应生成 2 mol 氢氧化铝和 3 mol 硫酸钡沉淀，然后再滴加入 1 mol Ba(OH)2 时，继续形成 1 mol 的硫酸钡沉淀，但同时会溶解 2 mol 氢氧化铝沉淀，所以这一段沉淀的物质的量并没有增多 反而减小，再滴加入 Ba(OH)2 时无反应发生最终只剩余硫酸钡沉淀，故 C 错误；NaAlO2 溶液中 逐滴加入盐酸，开始出现沉淀，然后过量的盐酸又将沉淀逐渐溶解掉，故 D 错误。 2．(2017·浙江省衢州二中高三月考)工业上将氨气和空气的混合气体通过铂—铑合金网发生 氨氧化反应，若有标准状况下 V L 氨气完全反应，并转移 n 个电子，则阿伏加德罗常数(NA) 可表示为( ) A.11.2n 5V B. 5V 11.2n C.22.4V 5n D.22.4n 5V 答案 D 解析 氨气和转移电子之间的关系式为 4NH3＋5O2===4NO＋6H2O 转移电子 4 mol 20 mol V 22.4 mol n NA NA＝ 4n mol 20 mol× V 22.4 mol ＝22.4n 5V mol－1。 3．(2017·浙江省绍兴一中高三月考)现取 m g 镁铝合金在一定浓度的稀硝酸中恰好完全溶解 (硝酸的还原产物只有 NO)，向反应后的混合溶液中滴加 b mol·L－1NaOH 溶液，当滴加到 V mL 时，得到沉淀质量恰好为最大值 n g，则下列有关该实验的说法中正确的有( ) ①沉淀中 OH－的质量为(n－m)g ②恰好溶解后溶液中的 NO － 3 的物质的量为 bV 1 000 mol ③反应过程中转移的电子数为n－m 17 mol ④标准状况下生成 NO 的体积为22.4n－m 51 L ⑤与合金反应的硝酸的物质的量为(n－m 51 ＋ bV 1 000 )mol A．5 项 B．4 项 C．3 项 D．2 项 答案 A 解析 ①沉淀为氢氧化铝和氢氧化镁，沉淀质量等于铝镁合金质量与氢氧根质量之和，所以 沉淀中氢氧根的质量为(n－m)g，故①正确； ②恰好溶解后溶液中的 NO － 3 的物质的量等于沉淀质量最大时溶液中 NO － 3 的物质的量，当沉淀 量最大时，溶液中的溶质只有硝酸钠(NaNO3)，硝酸根离子与钠离子的物质的量相等，n(NO－ 3 ) ＝n(Na＋)＝n(NaOH)＝ bV 1 000 mol，故②正确； ③至沉淀量最大时，生成的 n g 沉淀为氢氧化铝和氢氧化镁。根据质量守恒定律，其中镁、 铝元素的质量等于 m g 合金的质量，所以沉淀中氢氧根的质量为(n－m)g，在沉淀中，氢氧根 的物质的量等于 Mg2＋、Al3＋所带电荷的物质的量，也等于合金失去电子的物质的量，即为反 应过程中转移的电子，n(e－)＝n(OH－)＝n－m 17 mol，故③正确； ④根据电子守恒原理，生成 NO 时，HNO3 中＋5 价的 N 原子得 3 个电子，因此生成 NO 的物质 的量应该是转移电子的三分之一，即n－m 17 mol×1 3 ＝n－m 51 mol，其体积在标准状况下为 22.4n－m 51 L，故④正确； ⑤参加反应的硝酸有两种作用，起酸和氧化剂作用，作为酸的硝酸(生成硝酸盐)的物质的量 等于硝酸钠的物质的量，为 bV 1 000 mol，作氧化剂的硝酸的物质的量等于 NO 的物质的量，为 n－m 51 mol，所以与合金反应的硝酸的物质的量为(n－m 51 ＋ bV 1 000 )mol，故⑤正确。故选 A。 4．[2017·绍兴一中高三(上)月考]A、B、C、D、E、X 是中学常见的无机物，存在如图转化 关系(部分生成物和反应条件略去)。 (1)若 A 为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强，则： ①组成单质 A 的元素在周期表中的位置为_______________________________________。 ②X 可能为________(填字母)。 a．NaHCO3 b．Na2CO3 c．Na2SO3 d．Al(OH)3 (2)若 A 为氧化物，X 是 Fe，溶液 D 中加入 KSCN 溶液变血红。 ①A 与 H2O 反应的化学反应方程式为________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②检验溶液 D 中还可能存在 Fe2＋的方法是____________________________________________ ________________________________________________________________(注明试剂、现象)。 答案 (1)①第 3 周期ⅦA 族 ②bc (2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②取 D 中适量溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶 液，充分反应后褪色，证明溶液中含有亚铁离子，否则无 解析 (1)若 A 为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强，应为 Cl2，则 B 为 HClO，C 为 HCl。 ①Cl 原子核外有 3 个电子层，最外层电子数为 7，位于周期表第 3 周期ⅦA 族。 ②C 为盐酸，可与 NaHCO3 反应生成 CO2，但 CO2 与 NaHCO3 不反应，故 a 错误；与 Na2CO3 反应生 成 CO2，CO2 与 Na2CO3 反应可生成 NaHCO3，故 b 正确；与 Na2SO3 反应生成 SO2，SO2 与 Na2SO3 反应 可生成 NaHSO3，故 c 正确；盐酸与氢氧化铝反应生成氯化铝，氯化铝与氢氧化铝不反应，故 d 错误。 (2)若 A 为氧化物，X 是 Fe，由转化关系可知 C 具有强氧化性，则 A 为 NO2，B 为 NO，C 为 HNO3。 ①NO2 与水反应的方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 ②Fe2＋具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应而使高锰酸钾溶液褪色，则可 用高锰酸钾溶液检验，操作为取 D 中适量溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液， 充分反应后褪色，证明溶液中含有亚铁离子，否则无。 5．[2017·杭州市清河中学高三(上)10 月月考]A、B、C、D、E、F 六种物质的相互转化关系 如图所示(反应条件未标出)， 其中反应①是置换反应。 (1)若 A 是常见的金属单质，D、F 是气态单质，反应①在水溶液中进行，则反应②(在水溶液 中进行)的离子方程式是_________________________________________________________。 (2)若 B、C、F 都是气态单质，且 B 有毒，③的反应中还有水生成，反应②需要放电才能发生， A、D 相遇有白烟生成，则 A、D 反应产物的电子式是________________，反应③的化学方程 式是_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若 A、D、F 都是短周期元素组成的非金属单质，且 A、D 所含元素同主族，A、F 所含元素 同周期，C、E、F 为气体，C 有毒，则反应①的化学方程式是_____________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (2) 4NH3＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O (3)2C＋SiO2=====高温2CO↑＋Si 解析 (1)A 是常见的金属单质，D、F 是气态单质，反应①为置换反应，且在水溶液中进行， 由转化关系可知，A 为变价金属，F 具有强氧化性，可推知 A 为 Fe，F 为 Cl2，故 B 为 HCl、C 为氯化亚铁、D 为氢气、E 为氯化铁，则：反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是 2Fe2＋＋ Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (2)B、C、F 都是气态单质，B 有毒，则 B 为氯气，反应②需要放电条件下才能发生，为氮气 与氧气反应，③反应中还有水生成，可以推知 C 为 N2，F 为 O2，E 为 NO，A 为 NH3，反应①为 置换反应，A、D 相遇有白烟生成，可推知 D 为 HCl，A、D 反应产物为氯化铵，电子式是 ，反应③的化学方程式是 4NH3＋5O2 =====催化剂 △ 4NO＋6H2O。 (3)A、D、F 都是短周期元素组成的非金属单质，且 A、D 所含元素同主族，A、F 所含元素同 周期，C、E、F 为气体，C 有毒，反应①为置换反应，考虑是碳与二氧化硅反应生成硅与 CO， 碳与 F 反应生成 E，CO 与 F 反应生成 E，则 F 为氧气，验证符合转化关系，则反应①的化学 方程式是 2C＋SiO2=====高温2CO↑＋Si。 6．(2017·金华市高三上学期期末)为确定(NH4)2SO4 和 NH4HSO4 混合物样品的组成，称取多份 该样品溶于水后分别与含 0.600 mol 的 NaOH 溶液充分反应(加热)，产生 NH3 的体积(已折算 成标准状况下的体积，不考虑 NH3 在水中的溶解)如下图所示。 (1)样品中(NH4)2SO4 与 NH4HSO4 的物质的量之比为________________。 (2)B 点对应产生的 NH3 体积为____________。 答案 (1)1∶2 (2)8.96 L 解析 (1)当混合固体为 0.900 mol 时，无气体放出，说明只发生 H＋ ＋ OH－ === H2O 0.600 mol 0.600 mol 所以 n(NH4HSO4)＝0.600 mol 则 n[(NH4)2SO4]＝0.900 mol－0.600 mol＝0.300 mol (NH4)2SO4 与 NH4HSO4 的物质的量之比为 1∶2。 (2)B 点说明 0.600 mol NaOH 完全反应，设(NH4)2SO4、NH4HSO4 的物质的量分别为 x、2x 则 2x＋4x＝0.600 mol x＝0.100 mol 所以 n(NH3)＝0.2 mol＋0.2 mol＝0.4 mol 其在标准状况下的体积为 8.96 L。 7. [2017·绍兴市诸暨中学高三(上)期中]在含有 0.60 mol Cl－、0.80 mol SO 2－ 4 及一定量 Mg2 ＋和 Al3＋的混合溶液中，滴入一定浓度 NaOH 溶液，产生沉淀情况如图(不考虑 Mg2＋和 Al3＋水解 及水电离对离子数目的影响)。若反应前 Al3＋的物质的量为 a mol，Al3＋的物质的量与混合溶 液中离子总物质的量的比值为 x。 (1)用 a 表示 x 的表达式_______________________________________________________。 (2)若 a 为 0.20 mol，B 点横坐标为 2 000 mL 时，c(NaOH)＝____________。 答案 (1)x＝ 2a 5－a (2)1.2 mol·L－1 解析 (1)Al3＋的物质的量为 a mol，根据电荷守恒：n(Cl－)＋2n(SO2－ 4 )＝2n(Mg2＋)＋3n(Al3＋)， 解得 2n(Mg2＋)＝0.60 mol＋1.60 mol－3a mol＝(2.2－3a)mol，n(Mg2＋)＝(1.1－1.5a)mol， 所以 Al3＋的物质的量与混合溶液中离子总物质的量的比值 x＝ a a＋0.60＋0.80＋1.1－1.5a ＝ 2a 5－a 。 (2)若 a 为 0.20 mol，Al3＋的物质的量为 0.20 mol，最终消耗氢氧化钠 4a mol，即 0.8 mol， n(Mg2＋)＝1.1－1.5a＝0.8 mol，镁离子消耗氢氧化钠 1.6 mol，共消耗氢氧化钠 2.4 mol， 所以若 B 点横坐标为 2 000 mL 时，c(NaOH)＝n V ＝2.4 mol 2 L ＝1.2 mol·L－1。 8．(2017·温州中学高三 3 月高考模拟)现有四种元素组成的固体 M，取 2.3 g 该固体溶于水， 溶液为血红色，滴加足量浓硝酸并加热，溶液血红色褪去，同时产生含有三种气体的红棕色 混合物 A。往褪色后溶液中加入足量 BaCl2 溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀 6.99 g。过 滤，往滤液中加足量 NaOH 溶液，产生红褐色沉淀，过滤将沉淀充分灼烧得到 0.8 g 固体。将 气体混合物 A 通入过量的 Ba(OH)2 溶液中，产生白色沉淀 B，并剩余气体 C 为 0.42 g。气体 C 无色无味，能使燃烧的木条熄灭，可排放到空气中，不会改变空气的成分。白色沉淀 B 能溶 解在稀盐酸中，并产生无色无味的气体在标况下的体积为 0.672 L。 (1)M 的化学式为________________。 (2)混合气体 A 的成分是______________________________________________(填化学式)。 (3)往褪色后的溶液中滴加 KSCN 溶液，可能有什么现象______________________________ ________________________________________________________________________。 (4)固体 M 与硝酸发生题中反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________________。 (5)对于 Fe2＋的检验，从本题中得到什么启发：_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)Fe(SCN)3 (2) NO2、CO2、N2 (3)先变红，后褪色或无现象(因为浓硝酸过量) (4)33∶1 (5) 因为硝酸能氧化 SCN－，所以，在检验 Fe2＋离子时，加入 KSCN 溶液后，不能用硝酸及氧 化性更强的氧化剂氧化 Fe2＋(其他合理答案也可) 解析 原血红色溶液加浓硝酸后褪色，褪色的溶液加入足量 BaCl2 时产生的不溶于硝酸的白 色沉淀是 BaSO4，物质的量为6.99 233 mol＝0.03 mol，所以与 HNO3 反应后溶液中含有 0.03 mol SO2－ 4 ，即 S 元素反应后生成 SO2－ 4 ，且 n(S)＝0.03 mol；再过滤后加入足量的 NaOH 溶液时， 产生的红褐色沉淀是 Fe(OH)3，灼烧得到 Fe2O3，物质的量为0.8 160 mol＝0.005 mol，所以与 HNO3 反应后溶液中含有 0.01 mol Fe3＋，即 n(Fe)＝0.01 mol。气体混合物 A 中一定含有浓硝酸还 原后生成的 NO2，NO2 在 Ba(OH)2溶液中被吸收生成 Ba(NO3)2和 Ba(NO2)2，还有一种成分在 Ba(OH)2 溶液中生成沉淀，沉淀只能是 BaCO3，血红色溶液中 C 元素与 HNO3 反应生成 CO2，BaCO3 溶解在 稀盐酸中生成 CO2，所以 n(BaCO3)＝n(CO2)＝0.672 22.4 mol＝0.03 mol，即 n(C)＝0.03 mol；剩 余 的 0.42 g 气 体 是 N2 ， n(N2) ＝ 0.42 28 mol ＝ 0.015 mol ， n(N) ＝ 0.03 mol; 所 以 n(Fe)∶n(S)∶n(C)∶n(N)＝0.01∶0.03∶0.03∶0.03＝1∶3∶3∶3，M 组成为 Fe(SCN)3。