- 氮气在自然界的存在
- 共1870题
（16分）某化学课外活动小组设计实验探究氨气的化学性质，装置如下图所示（A装置未画出），其中A为气体发生装置。A中所用试剂，从下列固体物质中选取：
a. NH4HCO3 b. NH4Cl c. Ca(OH)2 d. NaOH
（1）实验室制取A中气体时若只用一种试剂，该试剂是_______（填代表备选试剂的字母）；此时A中反应的化学方程式_______ ,A中主要的玻璃仪器有_______（填名称）。
（2）C中发生反应的化学方程式为_______，该反应是_________反应(填“吸热”或“放热”)。
（3）浓硫酸的作用____________________;铜片溶解的化学方程式_________________.
（4）待实验结束后，将B中固体混合物溶于500 mL 1 mol·L－1的盐酸中，产生无色混合气体甲，溶液呈中性，则实验前B中原有Na2O2的物质的量是_______ mol。
正确答案
略
已知：Fe2＋能被稀硝酸氧化，反应方程式为：3Fe（NO3）2＋4HNO3（稀）
（1）由NO与HNO3的关系可知，稀硝酸的物质的量浓度为_______ mol·L－1。
（2）稀硝酸的密度为__________g/cm3。
（3）放出2240 mL气体时，反应的离子方程式是_____________________________，放出4480 mL气体时，消耗金属的质量为_______g。
（4）原混合物中铁和铜的物质的量比为__________。
（5）加入400 mL稀硝酸，反应完全后，溶液中NO3－的物质的量为________mol。
（6）当溶液中Cu2＋、Fe2＋的物质的量浓度相等时，放出气体的体积_________mL（标准状况下）。
正确答案
（本题共16分）
（1） 4 （2分） （2） 1.26 （2分）
（3） 3Fe＋8H＋＋2NO3－
（4） 2∶1 （2分） （5） 1.20 （3分） （5） 7840 （3分）
略
(14分)氮是地球上极为丰富的元素，氮元素可形成多种离子，如：N3—、N3—、NH2—、NH4+、N2H5+、N2H62+等。
(1)请画出氮的原子结构示意图___________。
(2)氮的常见氢化物的结构式为________，其空间构型为_______，它极易溶于水的主要原因是_________________，溶于水后显碱性的原因是_______________(用离子方程式说明)
(3)X+中所有电子正好充满K、L两个电子层，它与N3—形成的晶体结构如图26题 l所示。与同一个N3—相连的X+有________个，X的元素符号是________。
(4)最近科学家研制出某元素Z与N元素形成的晶体ZN，已知ZN晶体具有与NaCI相似的晶体结构。图26题-2是从ZN晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断符合ZN晶体结构图的是_______________。
正确答案
略
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(K1、K2均为止水夹，夹持装置已略去)。
(1)E装置中制取NO2的化学反应方程式是____________________________
____________________________________________。
(2)若NO2能够被NH3还原，预期在C装置中观察到的现象是________________________________________________________________。
(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为有以下三种可能：
①NH3还原性较弱，不能将NO2还原；
②在此条件下，NO2的转化率极低；
③______________________________________________________________。
(4)此实验装置中一个明显的缺陷是__________________________________。
任务2：探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。
(5)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：________________________________________________________。
(6)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中的药品更换成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装置中的粉末由淡黄色逐渐变成白色。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__________________________________
正确答案
(1)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)C装置中混合气体的颜色变浅 (3)在此条件下，该反应的化学反应速率极小 (4)缺少尾气吸收装置 (5)NO2能被Na2O2还原(其他合理答案也可)
(6)①EDBDF ②2NO2＋Na2O2=2NaNO3
(1)E中浓硝酸与铜片发生反应生成NO2：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(2)装置A用于制备NH3，NH3被碱石灰干燥后进入装置C中，装置E中生成的NO2经无水CaCl2干燥后也进入装置C中，由于NO2具有氧化性，NH3具有还原性，若NO2能被NH3还原，则在装置C中发生的反应为6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O，随着红棕色的NO2被消耗，装置C中混合气体的颜色逐渐变浅。(3)该同学是从反应原理探究NO2与NH3的反应，若在实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象，需从二者是否能发生反应、能反应但NO2的转化率很低或者能反应但反应速率很小，短时间内NO2的消耗量很少，短时间内看不到明显的现象。(4)由于多余的NH3、NO2会从装置C中竖放的玻璃管中逸出，从而会对环境造成影响，所以该实验需在装置C中竖放的玻璃管处连接一个尾气处理装置。(5)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O元素也是处于中间价态，也具有氧化性和还原性，所以假设3应该是NO2能被Na2O2还原(或NO2能氧化Na2O2)。(6)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装置中的少量水蒸气对反应产生干扰，最好在B、F装置之间再加装D装置，故装置连接顺序为E→D→B→D→F。②假设2是NO2能被Na2O2氧化，根据B装置中的实验现象“粉末由淡黄色逐渐变成白色”，说明Na2O2与NO2发生了反应，NO2为还原剂，分子中N元素的化合价升高至＋5，反应产物又只有一种，推知为NaNO3，推测B装置中发生反应的化学方程式为2NO2＋Na2O2=2NaNO3。
某小组对Cu与浓HNO3的反应进行研究。记录如下：
I．Cu与浓HN03反应的化学方程式是 。
II．探究实验1中溶液A呈绿色而不是蓝色的原因。
（1）甲认为溶液呈绿色是由Cu2+离子浓度较大引起的。乙根据实验记录，认为此观点不正确，乙的依据是 。
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO2引起的。进行实验2：先将NO2通入B中，再鼓入N2。结果证实假设成立。则以上两步操作对应的现象分别是 、 。
（3）为深入研究，丙查阅资料，有如下信息：
i．溶有NO2的、浓HNO3呈黄色；水或稀HNO3中通少量NO2溶液呈无色。
ii．NO2溶于水，会发生反应2NO2+H2O =HNO3+HNO2HNO2是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。
iii．NO—2能与Cu2+反应：Cu2+（蓝色）+4 NO2-
据此，丙进一步假设：
①可能是A中剩余的浓HNO3溶解了NO2得到的黄色溶液与Cu（NO3）2的蓝色溶液混合而形成的绿色；
②可能是A中生成了Cu（NO2）2—4使溶液呈绿色。
丙进行如下实验：
①亚硝酸分解的化学方程式是 。
②请用平衡原理解释加入稀H2SO4后绿色溶液变蓝的原因： 。
（4）根据实验得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是 ，请依据实验现象阐述理由： 。
正确答案
Ⅰ、Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O （2分）
Ⅱ、(1)溶液A和溶液B中，c（Cu2+）基本相同； （2分）
（2）溶液由蓝变绿，（1分） 溶液由绿变蓝， （1分） 有红棕色气体逸出 （1分）
（3）①3 HNO2= HNO3+2NO↑+H2O （2分）
②加入稀硫酸 ，抑制HNO2的电离，并使HNO2分解，降低c(NO2-),造成Cu2++4 NO2-
（4）A中剩余浓硝酸溶解了NO2得到黄色溶液与Cu(NO3)2蓝色溶液混合而形成的绿色；（2分）
实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中NO2-不能大量存在，因此，A溶液中绿色的Cu（NO2）42-不能大量存在，Cu2+和NO2-反应生成Cu（NO2）42-不是使溶液呈绿色的主要原因。（2分）
试题分析：Ⅰ、Cu与浓HN03反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；
Ⅱ、（1）铜片完全溶解后，溶液A和溶液B中，c（Cu2+）基本相同；
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO2引起的，当将NO2通入B中时溶液应由蓝变绿，再通入氮气，红棕色二氧化氮气体逸出，溶液又由绿变回蓝色；
（3）①HNO2中氮元素为+3价，分解时应发生歧化反应，化学方程式为3HNO2=HNO3+2NO↑+H2O
②从化学平衡移动角度分析。HNO2是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。加入稀硫酸 ，抑制HNO2的电离，并促使HNO2分解，降低c(NO2-),造成Cu2++4 NO2-
(4)由实验3得溶液呈绿色的主要原因是A中剩余浓硝酸溶解了NO2得到黄色溶液与Cu(NO3)2蓝色溶液混合而形成的绿色；实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中NO2-不能大量存在，因此，A溶液中绿色的Cu（NO2）42-不能大量存在，Cu2+和NO2-反应生成Cu（NO2）42-不是使溶液呈绿色的主要原因。
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