高考化学氮及其化合物-经典压轴题附答案

高考化学氮及其化合物-经典压轴题附答案

一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．如图1为实验室制取氨的实验装置。

（1）写出A中所发生反应的化学方程式___。

（2）NH3在一定条件下可与O2反应生成一种无色气体，该气体遇空气迅速变红棕色，请写出相关反应的化学方程式___，___。

（3）在收集氨时试管口棉花的作用是___。

（4）一位学生用制得的氨，按图2装置进行喷泉实验，烧瓶已充满干燥的氨气，引发喷泉实验的操作____。

（5）另一学生积极思考产生喷泉的其他方法，设计了图3装置。首先在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后产生喷泉的是（______）

A．CaCO3粉末和浓盐酸

B．NH4HCO3溶液与稀NaOH溶液

C．HCl和AgNO3溶液

D．HCl和酚酞溶液

该同学又向锥形瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是（______）

A．硝酸铵 B．食盐 C．浓硫酸 D．硫酸铜

【答案】2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O NH3+5O2=4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2减少与空气的对流，保证试管中能收集满氨气打开橡皮管的夹子，挤压胶头滴管的胶头，使少量的水进入烧瓶 A C

【解析】

【分析】

(1)为制取氨气的装置，收集氨气的试管口需要棉花；(2)气体遇空气能迅速变红棕色，原气体是NO；(6)图3要想产生喷泉，必须生成大量气体；(7)如果放出大量热量，也能增大气体压强，产生喷泉。

【详解】

(1)实验室制氨气2NH4Cl＋Ca(OH)2?

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 。

(2) NH3在一定条件下可与O2反应生成一种无色气体，该气体遇空气迅速变红棕色，该气体是NO，所以NH3+5O2=4NO+6H2O。

(3) NO遇空气迅速变红棕色，所以2NO+O2=2NO2 。

(4)收集氨时试管口棉花的作用是减少与空气的对流，保证试管中能收集满氨气。

(5)引发喷泉实验的操作是打开橡皮管的夹子，挤压胶头滴管的胶头，使少量的水进入烧瓶，只要水进入烧瓶，气体溶于水导致压强减小，产生喷泉。

(6)要想产生喷泉，必须生成大量气体，A 选项能产生大量二氧化碳。

(7)加入浓硫酸，放出大量热导致压强增大，产生喷泉。

【点睛】

氨气的制取分为工业制法、简易制法、实验室制法，不能混淆；喷泉实验的原理是内外产生压强差。

2．在下列物质转化中，A 是一种正盐，D 的相对分子质量比 C 的相对分子质量大16，E 是酸，当 X 无论是强酸还是强碱时，都有如下的转化关系：

当 X 是强酸时，A 、B 、C 、D 、E 均含同一种元素；

当 X 是强碱时，A 、B 、C 、D 、E 均含另外同一种元素。

请回答：

(1)A 是_____，Y 是_____。

(2)当X 是强酸时，B 是_____。写出C 生成D 的化学方程式：____________。

(3)当X 是强碱时，B 是_____，写出 D 生成E 的化学方程式：

__________________________________。

【答案】（NH 4）2S O 2 H 2S 22

32SO +O 2SO ?催化剂 NH 3 2233NO +H O=2HNO +NO 【解析】

【分析】

本题中C 、D 的变化和D 的相对分子质量比C 的大16是题中一个最具有特征的条件，通过分析可初步判断D 比C 多一个氧原子，A 为（NH 4）2S ，联想已构建的中学化学知识网络，符合这种转化关系的有：SO 2→SO 3，NO→NO 2，Na 2SO 3→Na 2SO 4等，由此可推断Y 为O 2，由于E 为酸，则D 应为能转化为酸的某物质，很可能为SO 3、NO 2等，当X 是强酸时A 、B 、C 、D 、E 均含同一种元素，则B 为H 2S ，C 为SO 2，D 为SO 3，E 为H 2SO 4，Z 为H 2O ，当X 是强碱时，则B 为NH 3，C 为NO ，D 为NO 2，E 为HNO 3，Z 为H 2O ，据此答题；

【详解】

（1）由上述分析推断可知，A 为（NH 4）2S ，Y 为O 2，故答案为：（NH 4）2S ；O 2； （2）当X 是强酸时，根据上面的分析可知，B 是 H 2S ，C 生成D 的化学方程式为

2232SO +O 2SO ?催化剂，故答案为：H 2S ；2232SO +O 2SO ?催化剂；

（3）当X 是强碱时，根据上面的分析可知，B 是 NH 3，D 生成E 的化学方程式为2233NO +H O=2HNO +NO ，故答案为：NH 3；2233NO +H O=2HNO +NO 。

【点睛】

本题解题的关键是D 的相对分子质量比 C 的相对分子质量大16，由此推断D比C多一个氧原子，则Y为氧气，以此逐步推断出其他物质。

3．某课外兴趣小组探究利用废铜屑制取CuSO4溶液，设计了以下几种实验方案。完成下列填空：

(1)方案一：以铜和浓硫酸反应制备硫酸铜溶液。方案二：将废铜屑在空气中灼烧后再投入稀硫酸中。和方案一相比，方案二的优点是________________________；方案二的实验中，发现容器底部残留少量紫红色固体，再加入稀硫酸依然不溶解，该固体为________。

(2)方案三的实验流程如图所示。

溶解过程中有气体放出，该气体是________。随着反应的进行，生成气体速率加快，推测可能的原因是

_______________________________________________________________________________ _。

(3)设计实验证明你的推测：______________________________。

方案四的实验流程如图所示。

（4）为了得到较纯净的硫酸铜溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比应为________；

（5）对方案四进行补充完善，设计一个既能防止污染，又能实现物料循环的实验方案(用流程图表示)__________________________________。

【答案】不产生污染空气的SO2气体，制取等量的CuSO4溶液，消耗的硫酸量少Cu O2

反应产生的Cu2＋对H2O2分解有催化作用取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，观察产生气泡的速率是否加快3∶2

【解析】

【详解】

(1)第一个方案中放出的有毒气体二氧化硫会造成空气污染；第二个方案中铜和氧气加热生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应产生硫酸铜和水，因此反应过程中没有污染物，且原料的利用率高。方案二的实验中，发现容器底部残留少量紫红色固体为铜，不溶于稀硫酸；(2)方案三中H2O2发生还原反应生成O2；随着反应的进行，生成气体速率加快，可能是反应产生的Cu2＋对H2O2分解有催化作用；（3）取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，如果产生气泡的速率加快，则证明Cu2＋对H2O2分解有催化作用；(4)根据离子方程式：3Cu＋2NO＋8H＋

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，反应消耗2 mol硝酸，生成3 mol硫酸铜，故为了得到较纯净的硫酸铜溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比应为3∶2；（5）设计实验方案时，为防止NO污染空气，应通入空气氧化NO为NO2，用水吸收后，生成的HNO3再循环利用：

。

4．工业上制取硝酸铵的流程图如下，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）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是______________。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是________________、____________________。

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是_____________________；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是______________________________。

（4）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：8NH3+6NO27N2+12H2O（NO也有类似的反应）

以上两种方法中，符合绿色化学的是________________________________。

（5）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（不考虑其它损耗）的

________%。

【答案】氧化炉 4NH3+5O2催化剂

加热

4NO+6H2O 铁砂网（或铁） N2、H2被吸附在催化剂

表面在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂利用余热，节约能源可使NO循环利用，全部转化成HNO3 NH3还原法 53

【解析】

【详解】

（1）在工业制硝酸的生产中，氨的催化氧化在氧化炉中进行，故B设备的名称是氧化

炉，发生反应的化学方程式为4NH3+5O2催化剂

加热

4NO+6H2O。

（2）分析工艺流程知此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网（或铁）；分析图示知图②和图③的含义分别是N2、H2被吸附在催化剂表面、N2、H2中化学键断裂。（3）合成氨的反应为放热反应，在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO循环利用，全部转化成HNO3。

（4）碱液吸收法中，只有当NO和NO2的物质的量之比小于等于1:1时尾气才能吸收完全，且生成物亚硝酸钠有毒，而NH3还原法生成物为氮气和水，对环境无影响，故两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法。

（5）设生产硝酸的NH3的物质的量为1mol，根据关系式：NH3～HNO3和题给信息计算生成HNO3的物质的量为：1mol×96%×92%=0.88mol；根据反应：NH3+HNO3＝NH4NO3知与硝酸反应的NH3的物质的量为0.88mol，故制HNO3用去NH3的质量占总消耗NH3的质

量分数为：

1mol

1mol0.88mol

×100%=53%。

5．如图所示，在干燥的圆底烧瓶中充满某气体a，胶头滴管中吸有少量液体b，当把溶液b挤进烧瓶后，打开止水夹不能形成“喷泉”的组合是（）

A．A B．B C．C D．D

【答案】D

【解析】

【详解】

A.氨气极易溶于水，导致烧瓶内压强迅速减小，能形成喷泉，故A不符合题意；

B.氯化氢极易溶于水，导致烧瓶内压强迅速减小，能形成喷泉，B不符合题意；

C.二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，导致烧瓶内压强迅速减小，能形成喷泉，故C不符合题意；

D.饱和氯化钠溶液中含有氯离子能抑制氯气的溶解，所以氯气不能使烧瓶内压强减小，不能形成喷泉，故D符合题意；

答案：D。

【点睛】

根据形成喷泉的原理是使烧瓶内外产生压强差，所以只要考虑烧瓶内气体能否和滴管中的液体发生反应进行判断。

6．细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如下图所示。

（1）上图所示氮循环中，属于氮的固定的有________（填字母序号）。

a. N2转化为氨态氮

b. 硝化过程

c. 反硝化过程

（2）氮肥是水体中氨态氮的主要来源之一。

①氨气是生产氮肥的主要原料，工业合成氨的化学方程式为________。

②检验氨态氮肥中NH4+的实验方案是________。

（3）硝化过程中，含氮物质发生________（填“氧化”或“还原”）反应。

（4）氨态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生0.02 mol氮气时，转移的电子的物质的量为________ mol。

（5）土壤中的铁循环可用于水体脱氮（脱氮是指将氮元素从水体中除去），用离子方程式分别说明利用土壤中的铁循环脱除水体中氨态氮和硝态氮的原理：________、________。

【答案】a N2 + 3H2 2NH3取少量氮肥溶于适量蒸馏水中，向其中加入浓NaOH 溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若观察到红色石蕊试纸变蓝，则证明氮肥中含有NH4+氧化 0.06 6Fe3+ + 2NH4+=6Fe2+ + N2↑+ 8H+ 10Fe2+ + 2NO3- +

12H+=10Fe3+ + N2↑ + 6H2O

【解析】

【分析】

（1）氮的固定是氮元素由游离态变为化合态；

（2）①工业上用氮气和氢气反应生成氨气；②铵根离子与碱反应放出氨气；

（3）硝化过程是铵根离子转化为硝酸根离子；

（4）氨态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气，根据得失电子守恒，反应

方程式是NH4++ NO2- =N2+2H2O；

（5）脱氮是指将氮元素转化为氮气从水体中除去，Fe3+把NH4+氧化为氮气，Fe2+把NO3-还原为氮气。

【详解】

（1）a. N2转化为氨态氮，氮元素由游离态变为化合态，属于氮的固定； b. 硝化过程是铵根离子转化为硝酸根离子，不是氮的固定； c. 反硝化过程是硝酸根离子转化为氮气，不是氮的固定；选a；

（2）①工业上用氮气和氢气反应生成氨气，反应方程式是N2 + 3H2 2NH3；

②铵根离子与碱反应放出氨气，检验铵态氮肥中NH4+的实验方法是：取少量氮肥溶于适量蒸馏水中，向其中加入浓NaOH溶液，加热，并将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若观察到红色石蕊试纸变蓝，则证明氮肥中含有NH4+；

（3）硝化过程中，铵根离子转化为硝酸根离子，氮元素化合价升高，含氮物质发生氧化反应。

（4）氨态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气，反应方程式是NH4++ NO2- =N2+2H2O，生成1mol N2转移3mol电子，当产生0.02 mol氮气时，转移的电子的物质的量为0.06mol。

（5）脱氮是指将氮元素转化为氮气从水体中除去，Fe3+把NH4+氧化为氮气，Fe2+把NO3-还原为氮气，反应的离子方程式是6Fe3+ + 2NH4+=6Fe2+ + N2↑+ 8H+、10Fe2+ + 2NO3- +

12H+=10Fe3+ + N2↑ + 6H2O。

7．硝酸是重要的化工原料，在工农业生产和国防上有重要用途。

（1）实验室利用硝石（NaNO3）和浓硫酸共热制取硝酸。

①该反应利用了浓硫酸的_______性；

②该反应的温度不宜太高，原因是（用化学方程式表示）______；

（2）工业上用氨气的催化氧化法制取硝酸，再利用硝酸和氨气反应生产NH4NO3。

①写出氨气的电子式_____；

②写出氨气催化氧化的化学方程式_______；

③在生产过程中，氨催化氧化生成氮氧化物的利用率是80%，氮氧化物被吸收得到硝酸的利用率是85%，则制取80 t的NH4NO3需要氨气______t；

（3）某混合酸1L中含1mol的硝酸和2mol的硫酸。取该混合酸100mL，加入5.6g铁粉充分反应。

①反应中可以生成NO____L（标准状况）；

②向反应后的溶液再加入铁粉，能继续溶解铁粉____g。

【答案】高沸点性（或不挥发性） 4HNO3= 4NO2 ↑ + O2 ↑ + 2H2O 4NH3+ 5O24NO+ 6H2O 42 2.24 5.6

【解析】

（1）利用浓硫酸的高沸点分析；

（2）根据 硝酸不稳定能分解分析；

（3）根据氨气转化为硝酸的一系列反应分析氨气的质量。

（4）注意硝酸具有强氧化性，硫酸具有酸性，同时注意铁离子能与铁反应。

【详解】

(1) ①浓硫酸制取硝酸时利用浓硫酸的高沸点性（或不挥发性）；

②硝酸在温度高时能分解生成二氧化氮和氧气和水，方程式为： 4HNO 3= 4NO 2 ↑ + O 2 ↑ + 2H 2O ；

(2). ①氨气的电子式为： ；

②氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，方程式为： 4NH 3+ 5O 2

4NO+ 6H 2O ； ③NH 3-NO-HNO 3-NH 4NO 3，80 t 的NH 4NO 3需要转化为硝酸的的氨气的质量为801780%85%80??=25t ，另外需要和硝酸反应的氨气的质量为80

1780?=17t ，总共氨气的质量为25+17=42t ；

(3). ①反应的离子方程式为Fe+4H ++NO 3-=Fe 3++NO ↑+2H 2O ，根据铁的物质的量为0.1mol ，溶液中的氢离子为0.5mol ，硝酸根离子为0.1mol 分析，铁反应生成0.1mol 一氧化氮，标况下的体积为 2.24L ；

② 反应中消耗0.4mol 氢离子，和0.1mol 硝酸根离子，还剩余0.1mol 氢离子和0.1mol 铁离子，0.1mol 氢离子能反应0.05mol 铁，0.1mol 铁离子能反应0.05mol 铁，故总共反应0.1mol 铁，质量为5.6g 。

【点睛】

铁和硝酸和硫酸的混合酸反应时，硝酸尽可能表现氧化性，硫酸表现酸性，所以根据离子方程式计算，同时注意反应后的溶液中含有铁离子，同样也能溶解铁。

8．下图中的每一个方格表示有关的一种反应物或生成物，其中X 为正盐，A 、C 、D 均为无色气体。

（1）写出有关的物质化学式。X ：_______C ：_______E ：_______F ：_____

（2）写出反应①的化学方程式_____________________________________

（3）写出反应②的离子方程式_____________________________________

【答案】NH 4)2CO 3 NH 3 NO NO 2 2Na 2O 2＋2CO 2 = 2Na 2CO 3＋O 2 8H ＋＋2NO 3—＋3Cu==3Cu 2＋＋2NO↑＋4H 2O

【分析】

X为正盐，A为无色气体，能与Na2O2反应生成无色气体D，则A为CO2，D为氧气，X能与强碱反应生成无色气体C，C与氧气在催化剂的条件下反应生成E，则C为NH3，E为NO，所以X为(NH4)2CO3，碳酸铵受热分解生成氨气、CO2和水，则B为水，NO和氧气反应生成F，F为NO2，F与水反应生成G，则G为硝酸，硝酸与木炭反应生成CO2、NO2和水，硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水，以此分析解答。

【详解】

(1)根据上述推断，X为(NH4)2CO3，C为NH3，E为NO，F为NO2，故答案：(NH4)2CO3；NH3；NO；NO2；

(2)根据分析和框图可知反应①是过氧化钠与CO2反应生成碳酸钠和氧气，其化学方程式为2Na2O2＋2CO2 = 2Na2CO3＋O2，故答案：2Na2O2＋2CO2 = 2Na2CO3＋O2。

(3) 根据分析和框图可知反应②是铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，反应的离子方程式为8H＋＋2NO3-＋3Cu==3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故答案：8H＋＋2NO3-＋3Cu==3Cu2＋＋

2NO↑＋4H2O。

9．非金属单质A经下图所示的过程可转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：

（1）若A在常温下是固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体：

①D的化学式：_________；

②在工业生产中，B气体大量排放，被雨水吸收后形成____________污染环境。

（2）若A在常温下为气体，C是红棕色气体。

①C的化学式为：_________；

②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，该反应的化学方程式为：___________，该反应___（填“属于”或“不属于”）氧化还原反应。

【答案】H2SO4酸雨 NO2 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 属于

【解析】

【分析】

根据框图，非金属单质A能发生连续氧化，含氧酸D为强酸，对应的是硫和氮等元素的转化。

(1)A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，则A为S单质，B为SO2，C为SO3，D为H2SO4；

(2)A在常温下为气体，C是红棕色的气体，则A应为N2，B为NO，C为NO2，D为HNO3，根据氧化还原反应的特点判断，据此分析解答。

【详解】

(1)A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，则A为S单质，B为SO2，C为SO3，D为H2SO4。

①由以上分析可知D 是硫酸，化学式为H 2SO 4，故答案为：H 2SO 4；

②在工业生产中大量排放的SO 2气体被雨水吸收后形成了酸雨而污染了环境，故答案为：酸雨；

(2)若A 在常温下为气体，C 是红棕色的气体，则A 应为N 2，B 为NO ，C 为NO 2，D 为HNO 3。

①由以上分析可知C 为NO 2，故答案为：NO 2；

②D 的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C 气体，反应的化学方程式为

Cu+4HNO 3(浓)=Cu(NO 3)2+2NO 2↑+2H 2O ，该反应中Cu 的化合价升高，N 的化合价降低，属于氧化还原反应，故答案为：Cu+4HNO 3(浓)=Cu(NO 3)2+2NO 2↑+2H 2O ；属于。

【点睛】

解答本题的关键是物质的颜色和框图中的“连续氧化”特征，也是解答本题的突破口。本题的易错点为A 的判断，要注意A 属于非金属单质。

10．有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：

Na ＋、Mg 2＋、Al 3＋、Fe 2＋、Ba 2＋、NO 3-、SO 24-、Cl －、SO 32－、HCO 3-，取该溶液进行以下实验：

①取少量待测液，加入几滴石蕊试液，溶液呈红色。

②取少量待测液，浓缩后加入铜片和浓硫酸，加热，有无色气体产生，此无色气体遇空气变成红棕色。

③取少量待测液，加入BaCl 2溶液，有白色沉淀产生。

④取实验③中上层清液滴加AgNO 3溶液，有白色沉淀产生，此沉淀不溶于稀硝酸。 ⑤另取少量原溶液滴加NaOH 溶液，有白色沉淀产生，当NaOH 过量时，沉淀部分溶解。 （1）根据以上实验，溶液中肯定存在的离子是_________________；肯定不存在的离子是______________；尚不能确定的离子是_______________。

（2）写出②中有关反应的离子方程式：________________________________________。 （3）写出⑤中沉淀溶解的离子方程式：________________________________________。 （4）实验室检验Na ＋一般用焰色反应即可确定，此实验做之前要用______清洗铂丝。

【答案】Mg 2＋、Al 3＋、3NO -、24SO - Fe 2＋、Ba 2＋、SO 32－、3HCO - Na ＋、Cl － 3Cu ＋8H ＋＋

23NO -===3Cu 2＋＋2NO ↑＋4H 2O Al(OH)3+OH - ===2AlO -

+2H 2O 稀盐酸 【解析】

【分析】

无色溶液中，有色离子不能存在，氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于强碱中，白色且不溶于硝酸的白色沉淀是氯化银或硫酸钡，在酸性环境下，能和氢离子反应的离子不能共存，根据离子反应的现象以及离子共存的知识加以分析。

【详解】

因是无色溶液，Fe 2+是浅绿色，所以不含Fe 2+；

①由于滴加几滴石蕊试液，溶液呈红色，证明溶液显酸性，因此溶液中一定没有SO 32-、HCO 3-；②待测液浓缩后加入铜片和浓硫酸，加热，有无色气体产生，此无色气体遇空气变

成红棕色，说明原溶液中一定含有NO3-；

③取少量待测液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则原溶液中一定含有SO42-，故一定没有Ba2+；

④由于③的上层清液滴中加AgNO3溶液，有白色沉淀产生且不溶于稀硝酸，说明含有Cl-，但由于③中加入了BaCl2溶液，无法证明原溶液中是否存在Cl-；

⑤由于原溶液中加入NaOH溶液有白色沉淀产生，当NaOH过量时，沉淀部分溶解，则含有Al3+、Mg2+；

Na+在水溶液里无色，不会参与上述反应，所以无法判断原溶液中是否存在Na+；

(1)根据以上分析可知，溶液中一定存在的离子有Mg2+、Al3+、NO3-、SO42-；肯定不存在的离子是Fe2+、 Ba2+、SO32-、HCO3-；尚不能确定的离子是Na+、Cl-；

答案为：Mg2+、Al3+、NO3-、SO42-；Fe2+、 Ba2+、SO32-、HCO3-；Na+、Cl-；

(2)②中原溶液加入铜片和浓硫酸并加热生成NO，离子方程式为：3Cu+8H++2NO3-

=3Cu2++2NO↑+4H2O；

答案为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O。

(3) ⑤中加NaOH溶液，生成的白色沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，当NaOH过量时，部分溶解的是Al(OH)3，离子方程式为：Al(OH)3+OH- =AlO2-+2H2O；

答案为：Al(OH)3+OH- =AlO2-+2H2O。

(4)溶液里的钠离子是否存在一般用焰色反应来确定，钠离子的焰色反应为黄色，实验之前，为防止杂质的干扰，用稀盐酸先清洗铂丝；

答案为：稀盐酸。

11．下列框图涉及到的物质所含元素中，除一种元素外，其余均为1～18号元素。

已知：A、F为无色气体单质，B为具有刺激性气味的气体，C为黑色氧化物，E为红色金属单质(部分反应的产物未列出)。请回答下列问题：

（1）D的化学式为__；F的结构式为__。

（2）A与B生成D的反应在工业上是生产__的反应原理之一。

（3）E与G的稀溶液反应的离子方程式为__。

（4）B和C反应的化学方程式为__。

（5）J、K是同种金属的不同氯化物，K为白色沉淀。写出SO2还原J生成K的离子方程式：__。

【答案】NO N≡N硝酸 3Cu+8H++2NO3?=3Cu2++2NO↑+4H2O

3CuO+2NH3加热3Cu+N2+3H2O 2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42?

【解析】

【分析】

E 为红色金属单质，应为Cu ，则C 为CuO ，B 为具有刺激性气味的气体，应为NH 3，可与CuO 在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu ，生成的气体单质

F 为N 2，可与氧气在放电条件下反应生成NO ，则A 为O 2，D 为NO ，

G 为HNO 3，

H 为Cu(NO 3)2，

I 为Cu(OH)2，

J 为CuCl 2，J 、

K 是同种金属的不同氯化物，K 为白色沉淀，则K 应为CuCl ，据此分析解答。

【详解】

(1)由以上分析可知D 为NO ，F 为N 2，结构式为N≡N ；

(2)O 2与NH 3发生催化氧化生成NO 和水，NO 被氧化生成NO 2，溶于水生成硝酸，因此O 2与NH 3发生催化氧化生成NO 是工业生成硝酸的重要反应之一；

(3)G 为HNO 3，稀硝酸与铜反应的离子方程式为3Cu+8H ++2NO 3?=3Cu 2++2NO↑+4H 2O ；

(4)B 为NH 3，可与CuO 在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu ，反应的方程式为3CuO+2NH 3加热3Cu+N 2+3H 2O ；

(5)SO 2还原CuCl 2生成CuCl 的离子方程式为2Cu 2++2Cl -+SO 2+2H 2O=2CuCl↓+4H ++SO 42?。

12．实验室用化合物A 模拟工业上制备含氧酸D 的过程如图所示，已知D 为强酸，请回答下列问题。

222O O H O A B C D →→→

（1）若A 在常温下为固体，B 是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。 ①D 的化学式是________；

②在工业生产中，B 气体的大量排放被雨水吸收后形成了_____而污染了环境。 （2）若A 在常温下为气体，C 是红棕色的气体。

①A 的化学式是_________；C 的化学式是_______。

②D 的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C 气体，反应的化学方程式是____，该反应______（填“属于”或“不属于”）氧化还原反应。

【答案】H 2SO 4 酸雨 NH 3 NO 2 Cu ＋4HNO 3（浓）=Cu （NO 3）2＋2NO 2↑＋2H 2O 属于

【解析】

【分析】

（1）若B 是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，则其为二氧化硫。 ①由B 可推出C ，进而推出D ；

②在工业生产中，B 气体的大量排放被雨水吸收，生成亚硫酸和硫酸而污染环境。 （2）若C 是红棕色的气体，则其为二氧化氮。

①由C 可逆推出A 。

②由C 可推出D 为硝酸，浓硝酸在常温下可与铜反应并生成二氧化氮气体，由此可写出反应的化学方程式，并可分析该反应是否为氧化还原反应。

【详解】

（1）若B 是能使品红溶液褪色的有刺激气味的无色气体，则B 为二氧化硫，C 为三氧化硫，D 为硫酸。

①D 的化学式是H 2SO 4；答案为：H 2SO 4；

②在工业生产中，B 气体的大量排放被雨水吸收后形成了酸雨而污染环境。答案为：酸

雨；

（2）若C是红棕色气体，则C为二氧化氮，B为一氧化氮，A为氨气，D为硝酸。

①A的化学式是NH3；C的化学式是NO2。答案为：NH3；NO2；

②由C可推出D为硝酸，浓硝酸在常温下可与铜反应并生成二氧化氮气体，反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，在该反应中，Cu、N两元素的化合价发生了变化，所以该反应属于氧化还原反应。答案为：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；属于。

13．某混合溶液中可能大量含有的离子如下表所示：

阳离子H＋、K＋、Al3＋、NH4+、Mg2＋

阴离子Cl－、OH－、CO32-、AlO2-

为探究其成分，某同学将Na2O2逐渐加入到上述混合溶液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入Na2O2的物质的量的关系分别如图所示。

(1)该溶液中一定含有的阳离子是________________________________，其对应物质的量浓度之比为 ____________，溶液中一定不存在的阴离子是_______________________。(2)写出沉淀减少的离子方程式 ________________________________________________。【答案】H＋、Al3＋、NH4+、Mg2＋ 2:2:2:3 OH－、CO32-、AlO2- Al(OH)3+OH－= AlO2- +2H2O 【解析】

【分析】

(1)根据生成的沉淀总物质的量最大量为5mol、最终得到3mol可知，最终得到的沉淀为

3mol氢氧化镁沉淀，溶解的2mol沉淀为氢氧化铝；根据气体的物质的量最后有增加可知，增加的气体为氨气，溶液中一定存在铵离子；根据开始加入过氧化钠时没有沉淀生成，说明原溶液中存在氢离子，根据题中数据计算出氢离子的物质的量；

(2)沉淀中氢氧化铝沉淀能够与氢氧化钠溶液反应而导致沉淀减少，据此写出反应的离子方程式。

【详解】

(1)根据图象中沉淀先增加后部分溶解可知：溶液中一定含有：Mg2+和Al3+，所以一定不含CO32-、AlO2-，并且含有镁离子的物质的量为3mol，氢氧化铝和氢氧化镁沉淀一共是

5mol，根据元素守恒，所以含有铝离子的物质的量2mol；加入8mol过氧化钠会生成4mol 氧气，而图象中生成了6mol气体，说明生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的氧气之外，还一定有2mol其他气体生成，而只能是氨气，所以一定含有2mol铵根离子，所以一定不含有氢氧根离子；图象中加入过氧化钠的物质的量在0～amol之间时，没有沉淀生成，所以溶液中含有H+，由于加入8mol过氧化钠时生成的沉淀达到最大量5mol，8mol过氧化钠会生成16mol氢氧化钠，而生成2mol氢氧化铝、3mol氢氧化镁、2mol氨气消耗的氢氧化钠为：2mol×3+3mol×2+2mol=14mol，所以有2mol氢氧化钠与氢离子反应，氢离子的物质的量为2mol；并且物质的量为2mol，溶液中一定还含有阴离子，可能为氯离子，钾离子不能确定是否存在，根据电荷守恒：n(H+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)≤16mol，所以氯离子物质的量≥16mol，所以溶液中一定存在的阳离子为：H+、Al3+、NH4+、Mg2+；含有的阳离子的物质的量之比为：n(H+)：n(Al3+)：n(NH4+)：n(Mg2+)=2：2：2：3；溶液中一定不存在的阴离子为：OH-、CO32-、AlO2-；

(2)生成的沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，其中氢氧化铝能够与氢氧化钠溶液反应，反应的离子方程式为：Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O。

14．利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段，氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。

(1)从氮元素化合价的角度分析，X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有______（填化学式）。

(2) 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_______________。尾气中的NO用酸性NaClO 溶液吸收，其原理是HClO氧化NO生成Cl?和NO3-，其离子方程式为

______________________________________。

(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中，观察到的现象为

_______________________。

(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为__________________________。

(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3，则50mL0.01 mol·L-1 NaNO2溶液与

10mL0.02 mol·L-1 KMnO4溶液恰好完全反应时，还原产物中Mn元素的化合价为

__________________________。

【答案】NO、NO2 2NH3+2O2催化剂

Δ

N2O+3H2O 3HClO+2NO+H2O=3Cl?+2 NO3-+5H+试管

内液面逐渐上升至试管容积的2/3左右，红棕色气体逐渐变为无色气体 3Cu+ 2NO3- + 8H+= 3Cu2+ + 2NO↑+4H2O +2

【解析】

【分析】

由化合价可知X为NH3，Y为NO，Z为NO2，W为HNO3，

(1)从氮元素化合价变化的角度分析，如既有氧化性，也有还原性，则N元素化合价为中间价态；

(2)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O，类似于生成NO的反应，同时生成水；在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO3-，反应后溶液呈酸性；

(3)二氧化氮与水反应生成NO和HNO3；

(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO；

(5)结合氧化还原反应得失电子守恒计算。

【详解】

由化合价可知X为NH3，Y为NO，Z为NO2，W为HNO3，

(1)从氮元素化合价变化的角度分析，如既有氧化性，也有还原性，则N元素化合价为中间价态，可为NO、NO2；

(2)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O和水，反应的化学方程式为

2NH3+2O2N2O+3H2O；在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO3-，反应后

溶液呈酸性，则反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO3-+5H+；

(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮：3NO2+H2O=2HNO3+NO，一氧化氮是无色气体，二氧化氮是红棕色气体，二氧化氮和水反应后气体压强减小，外界大气压不变，所以外界大气压对水作用而使水进入试管中，3体积NO2转化为1体积NO，所以现象为试管内液面逐渐上升至试管容积的2/3左右，红棕色气体逐渐变为无色气体；

(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO，反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3﹣＝

3Cu2++2NO↑+4H2O；

(5)50mL0.01mol?L﹣1 NaNO2溶液中n(NaNO2)＝0.05L×0.01mol/L＝5×10﹣4mol，10mL0.02mol?L ﹣1 KMnO4溶液中n(KMnO4)＝0.01L×0.02mol/L＝2×10﹣4mol，二者恰好完全反应时，设还原产物中Mn元素的化合价为x，则5×10﹣4mol×2＝2×10﹣4mol×(7﹣x)，解得x＝+2。

【点睛】

在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数必定相等，常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式，运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法：氧化剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值。

15．在某无色澄清溶液中，可能存在下述几种离子：H+、K+、Ba2+、Fe3+、SO42-、I-、CO32-。取该溶液进行下述实验：

（1）用pH试纸检验，显红色；

（2）取部分溶液，滴入几滴氯水，再加入少量四氯化碳，振荡后静置，四氯化碳层呈紫红色；

（3）另取部分溶液，逐滴加入NaOH溶液，使溶液由酸性逐渐呈碱性，然后再加入

Na2CO3溶液，有白色沉淀生成。

根据上述实验现象，推断原溶液中肯定存在的离子是___，肯定不存在的离子是___，可能存在的离子是___。

【答案】H+ Ba2+ I- Fe3+ CO32- SO42- K+

【解析】

【分析】

无色澄清溶液不含有Fe3+，

（1）用pH试纸检验，显红色，说明呈酸性，含有H+，则不含有CO32-；

（2）取部分溶液加入少量氯水和少量CCl4，振荡后静置，CCl4层呈紫色，说明含有I-；（3）另取部分溶液逐滴加入NaOH溶液，当溶液呈碱性时，再加入Na2CO3溶液, 有白色沉淀生成，说明含有Ba2+则不含SO42-，以此解答该题。

【详解】

无色澄清溶液不含有Fe3+，

（1）用pH试纸检验，显红色，说明呈酸性，含有H+，则不含有CO32-；

（2）取部分溶液加入少量氯水和少量CCl4，振荡后静置，CCl4层呈紫色，说明含有I-；（3）另取部分溶液逐滴加入NaOH溶液，当溶液呈碱性时，再加入Na2CO3溶液，有白色沉淀生成，说明含有Ba2+，则不含SO42-，

以上实验不能确定是否含有K+，

推断原溶液中肯定存在的离子是H+ Ba2+ I-，肯定不存在的离子是Fe3+ CO32- SO42-，可能存在的离子是K+。