- 氮气在自然界的存在
- 共1870题
(12分)为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮,某校学生实验小组设计了一个实验,其装置如下图所示(加热装置和固定装置均已略去),B为一个用金属丝固定的干燥管,内装块状碳酸钙固体;E为一个空的蒸馏烧瓶;F是用于鼓入空气的双连打气球。
(1)实验时,为在E烧瓶中收集到NO,以便观察颜色,必须事先赶出去其中的空气。其中第一步实验操作 。
如何确定E中空气已被赶尽:__________________________________ 。
(2)将A中铜丝放入稀硝酸中,给装置A微微加热,在装置A中产生无色气体,其反应的离子方程式为 。
(3)如何证明E中收集到的是NO而不是H2?
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一段时间后,C中白色沉淀溶解,其原因是
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正确答案
(12分)(1)将装CaCO3的干燥管下移与稀HNO3反应产生CO2(2分);
当C处出现白色沉淀时(2分)
(2)3Cu+8H++2NO3- ="==" 3Cu2++2NO↑+4H2O(2分)
(3)用F向E中鼓入空气,E内颜色加深(2分);
3NO2+H2O=2HNO3+NO(2分);CaCO3 + 2HNO3=Ca(NO3)2+ H2O+CO2↑(2分)
(1)要排尽装置中的空气,可以利用碳酸钙和酸反应产生的CO2来实现。所以操作是将装CaCO3的干燥管下移与稀HNO3反应产生CO2。因为CO2和石灰水反应能产生白色沉淀,所以当C处出现白色沉淀时,空气就已经被排尽。
(2)稀硝酸和铜生成NO、硝酸铜和水,方程式为3Cu+8H++2NO3- ="==" 3Cu2++2NO↑+4H2O。
(3)由于NO极易被氧气氧化,生成红棕色的NO2,据此可以判断。操作是用F向E中鼓入空气,E内颜色加深,即证明是NO,而不是氢气。由于NO2溶于水生成硝酸,硝酸能溶解碳酸钙,方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO(2分)、CaCO3 + 2HNO3=Ca(NO3)2+ H2O+CO2↑。
(14分)甲、乙、丙、丁是由短周期元素组成的物质,它们之间存在如下转化关系。
甲+乙丙+丁
(1)转化关系中所涉及的反应甲和乙为非氧化还原反应,且乙为水。
① 若甲为固体,甲和乙反应生成的丙和丁是二种弱碱。则甲的化学式是 。
② 若甲是由N和Cl元素组成的化合物,其分子结构模型如右图所示,则反应的化学方程式是 。
(2)转化关系中所涉及的反应为氧化还原反应,且乙为水。
① 若甲和丙是同主族元素组成的单质,且组成甲的元素位于第三周期,此反应的离子方程式是 。
② 若丙和丁都可在一定条件下还原,此反应的化学方程式是 。
③ 若甲是由N和O元素组成的气态物质,呈红棕色。将3.36 g加到一定量丙
稀溶液中,收集到1.12 L气体丁(已折算为标准状况),则反应的离子方程式是 。
(3)Hofmann依据上述转化关系测定氨分子的组成。现用如右图所示的装置进行实验,打开分液漏斗的活塞,滴下浓氨水,至不再反应为止;关闭分液漏斗的活塞,待恢复到室温,打开止水夹,试管内液面上升至三分之二处。
① 滴下浓氨水一段时间后,试管内发生反应的化学方程式是 。
② 证明试管内“不再反应”的实验操作和现象是 。
正确答案
(1)①Mg3N2
② NCl3 + 3H2O =NH3+3HClO
(2)①2Na+2H2O=2Na++2)H-+H2↑ ②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
③6Fe+2OH++5NO3--=3Fe2++3Fe3++5NO (g)+10H2O
(3)①8NH3+3C12=N2+6NH4Cl
②待产生的大量白烟沉降后,继续滴加浓氨水,不再产生白烟
⑴①Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑甲为Mg3N2; ②N为+3价, Cl为―1价,NCl3 +3 H2O = NH3 +3 HClO(注:原试题答案有误)⑵①钠与氢同主族,反应为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑②具有还原性,又要是与水反应生成产物H2,短周期元素应为碳,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)③3NO2+H3O=2HNO3+NO,丙为HNO3溶液,6Fe+2OH++5NO3--=3Fe2++3Fe3++5NO (g)+10H2O;⑶①打开止水夹,试管内液面上升至三分之二处,说明3molCl2生成1mol气体,反应为8NH3+3C12=N2+6NH4Cl,②证明试管内“不再反应”,待产生的大量白烟沉降后,继续滴加浓氨水,不再产生白烟。
如图1所示,某兴趣小组同学将铜片加入稀硝酸,发现开始时气泡产生速率非常慢,一段时间后速率明显加快,烧瓶内溶液呈浅蓝色并不断加深,液面上方的气体颜色也在不断加深。该小组同学拟通过实验探究反应速率变化的原因。
图 1 图 2
(1)图1中铜与稀硝酸反应的离子方程式为 ;
用离子方程式表示NaOH溶液所起的作用 ;
(2)小组同学提出了如下假设并设计实验探究:
Ⅰ.甲同学认为是反应放热导致溶液温度升高所致,完成此实验还需要的仪器是 ;
测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
结合实验目的和表中数据,你得出的结论是 ;
Ⅱ.乙同学认为生成的Cu2+对反应有催化作用,为验证此假设,取A、B两支试管分别加入等量的铜片和稀硝酸,那么最好是在其中一支试管中加入少量的 (填序号)。
A.硝酸铜晶体 B.硝酸铜溶液 C.硫酸铜晶体 D.硫酸铜溶液
然后对比两支试管的反应,发现现象基本相同。因此得出结论:Cu2+并不是反应的催化剂。
Ⅲ. 丙同学根据现象推测反应过程中还有少量 生成,进而认为该物质对反应有催化作用,如图2所示,实验中丙同学从a处通入该物质后,发现左管中产生气泡速率明显快于右管。小组同学得出最后结论:这种物质对铜和稀硝酸的反应有催化作用。
(3)实验结束后,发现试管中溶液呈绿色,而不显蓝色。部分同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,另一部分同学认为是该溶液中溶解了通入的物质。请你设计一个实验方案来证明哪种假设正确。(写出实验操作、实验现象和结论) 。
正确答案
(1)3Cu + 8H+ + 2NO3−=3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O (2分)
NO + NO2 + 2OH−=2NO2− + H2O(2分)
(2)Ⅰ.温度计 (2分) 温度不是速率明显加快的主要原因(2分)
Ⅱ.A(2分) Ⅲ.NO2(2分)
(3) 加热该绿色溶液,观察颜色变化(或向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化或向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化)(2分)
试题分析:(1)硝酸具有强氧化性,稀硝酸的还原产物是NO,所以图1中铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu + 8H+ + 2NO3−=3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O。反应中液面上方的气体颜色也在不断加深,这是由于NO被氧化生成了红棕色的NO2。不论是NO还是NO2都是大气污染物,需要尾气处理,所以氢氧化钠溶液的作用是吸收NO和NO2,防止污染空气,反应的离子方程式为NO + NO2 + 2OH−=2NO2− + H2O。
(2)I、如果是因为反应放热导致溶液温度升高所致,则必须测量溶液的温度,因此完成此实验还需要的仪器是温度计。根据表中数据可知,80min内溶液的温度只上升了2℃,这说明随着反应的进行,溶液的温度变化不明显,因此温度不是速率明显加快的主要原因。
Ⅱ、为验证铜离子是否有催化作用,作对比实验,在一支试管中加入含有铜离子的盐,一支试管中不加铜盐,然后比较反应速率,根据反应速率大小确定假设是否正确。为防止阴离子对实验的干扰,最好选择硝酸铜晶体,答案选A。
Ⅲ、根据液面上方的气体颜色也在不断加深可推断反应过程中还有少量NO2生成。
(3)如果试管中溶液呈绿色,而不显蓝色。是由于NO2引起的,则可以将将绿色的混合溶液加热,若能放出红棕色气体、且溶液变蓝色,说明这个假设正确或将NO2气体通入蓝色硝酸铜溶液中观察溶液颜色是否变绿色。
(14分)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。根据题意完成下列填空:
(1) As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体。若As2S3和SnCl2正好完全反应,则氧化剂与氧化产物的物质的量之比为 。
(2)上述反应中产生的气体可用 吸收。
(3) As2S3和HNO3有如下反应:As2S3+ 10H++ 10NO3— = 2H3AsO4+ 3S+10NO2↑+ 2H2O
若生成48g S,则生成标准状况下的NO2的体积为 L。若准确测得的实际体积小于理论值(计算值),请分析可能原因 。
(4)某课外活动小组设计了以下实验方案验证Ag与浓HNO3反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下:
①测定硝酸的物质的量:
反应结束后,从如图B装置中所得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上图所示。在B容器中生成硝酸的物质的量为 。
②测定NO的体积:
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 。
正确答案
(1)1:1 (2)氢氧化钠(或硫酸铜)溶液
(3)112L 部分NO2转化为N2O4使体积减小(或其它合理答案)
(4)①0.008 mol ②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)
(1)As由+3降为+2,Sn由+2升为+4,根据得失电子总数相等,As2S3和SnCl2的物质的量之比为1:1。
(2)反应中氧化剂是As2S3,生成的H2S气体可用NaOH溶液(或其它碱溶液)或硫酸铜溶液吸收。
(3)由反应式可知3×32gS对应标准状况下10×22.4LNO2,若生成48g S,则生成标准状况下的NO2的体积为112L;
由于存在可逆反应2NO2N2O4,部分NO2转化为N2O4,致使测得的实际体积小于理论值
(4)实验装置图为:
①消耗的NaOH溶液的体积为20.40—0.40=20.00ml,则硝酸的浓度为:c(HNO3)×25=0.1×20,c(HNO3)=0.08mol/L;
则在B容器中生成硝酸的物质的量为0.08×0.1=0.008mol
②由反应3NO2+H2O=2HNO3+NO可知,当生成0.008molHNO3时,生成的NO的体积为=89.6ml,但小于实验测得NO的体积为112.0 mL,故一定有NO生成
资料显示:“氨气可在纯氧中安静燃烧……”。某校化学小组学生设计如下装置(图中铁夹等夹持装置已略去)进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。
(1)氨分子的空间结构是 。若将氨气与过量的氧气通到装置B(催化剂为铂石棉)中,用酒精喷灯加热进行氨的催化氧化,试管内出现的现象是 。
(2)停止反应后,立即关闭B中两个活塞。一段时间后,将试管浸入冰水中,试管内气体颜色变浅,请结合化学方程式说明原因 。
(3)将过量的氧气与A产生的氨气分别从a、b两管进气口通入到装置C中,并在b管上端点燃氨气,两气体通入的先后顺序应该是 。
(4)已知氨气在纯氧中燃烧,氮元素全部转化成N2,请写出该反应的化学方程式 。
正确答案
(1)三角锥形 出现红棕色气体(2)试管浸入冰水中,平衡2NO2N2O4(△H<0)向正反应方向移动,气体颜色变浅。(3)先通氧气后通氨气(4)4NH3+3O2
2N2+6H2O
试题分析:(1)氨分子空间构型是三角锥形。氨气与氧气催化氧化生成生成一氧化氮和水,水被无水氧化钙吸收,过量的氧气将一氧化氮氧化为二氧化氮,所以试管中出现的现象是产生红棕色气体。
(2)将试管浸入冰水中,平衡2NO2N2O4(△H<0)向正反应方向移动,气体颜色变浅。
(3)先通氧气后通氨气。若先通氨气,氨气在空气中不能燃烧,逸出污染空气。
(4)氨气在纯氧中燃烧的方程式为4NH3+3O22N2+6H2O。
点评:氨气在空气中不能燃烧,在纯氧中能燃烧,所以氨气不是可燃性气体。
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