知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题．
（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值．
反应大气固氮
N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）工业固氮
N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）
温度/℃ 27 2000 25 400 450
K 3.8×10^-31 0.1 5×10⁸ 0.507 0.152
①分析数据可知：大气固氮反应属于    （填“吸热”或“放热”）反应．
②分析数据可知；人类不适合大规模模拟大气固氮的原因    ．
③已知上述工业固氮反应的反应热△H=-92kJ/mol，1molN₂、1molH₂分子中的化学键断裂所吸收的能量分别为946kJ、436kJ，则N-H键断裂所吸收的能量为    ．
（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N₂的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线，如图所示的图示中，正确的是    （填“A”或“B”）；比较p₁、p₂的大小关系：    ．

难度：中等

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2．常温下，NO、NO₂是有毒性气体，既有还原性又有氧化性．NO₂的沸点是21℃，-11.2℃时凝固成无色晶体，与NaOH溶液能反应．NO的沸点是-152℃，与NaOH溶液不反应，但与NO₂混合时可以与NaOH溶液反应．
Ⅰ、某化学实验小组利用如图1装置证明铜和稀硝酸反应产生NO．（加热装置和夹持装置均已略去，气密性已检验，F是用于鼓入空气的打气球）．实验操作为：
①将B装置下移，用反应产生的CO₂赶走装置中的空气，赶净后，立即将B装置上提．
②将A装置中铜丝放入稀HNO₃中，给A装置微微加热．
试回答下列问题：
（1）B仪器的名称是    ．从装置的设计看，确定E中空气已被赶净的实验现象是    ．
（2）检验反应产物是NO的实验操作是    ．
（3）D溶液的作用是    ．（用化学方程式表示）
（4）由于E处设计不当，开始收集的气体出现浅的红棕色，你认为该装置如何改正    ．
Ⅱ、铜与浓HNO₃反应生成NO₂，有同学认为可能混有NO，为检验反应产物，该同学利用图2所示的一些装置进行实验．

（1）仪器连接顺序为    ．（用字母表示）
（2）证明反应后得到的是NO₂和NO混合气体的实验现象是    ．
（3）已知饱和硝酸铜溶液显蓝色，上述制取NO₂得到的溶液却是绿色，有同学分析可能是溶解了NO₂，请设计实验验证该结论是否正确    ．

难度：中等

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3．自然界存在的元素中，金属元素种类更多，非金属元素丰度更大．
I．80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位．
（1）氮及其化合物与人类生产、生活息息相关，基态N原子的价电子排布图是    ，N₂F₂分子中N原子的杂化方式是    ，1mol N₂F₂含有    个σ键．
（2）高温陶瓷材料Si₃N₄晶体中键角N-Si-N    Si-N-Si（填“＞”“＜”或“=”），原因是    ．
II．金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位．其中钛也被称为“未来的钢铁”，具有质轻，抗腐蚀，硬度大，是宇航、航海、化工设备等的理想材料，是一种重要的战略资源，越来越受到各国的重视．
（1）基态钛原子核外共有    种运动状态不相同的电子．金属钛晶胞如下图1所示，为    堆积（填堆积方式）．
（2）纳米TiO₂是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2．化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是    ．化合物乙中采取sp³杂化的原子的电负性由大到小的顺序为    ．

（3）钙钛矿晶体的结构如图3所示．假设把氧离子看做硬球接触模型，钙离子和钛离子填充氧离子的空隙，氧离子形成正八面体，钛离子位于正八面体中心，钙离子位于立方晶胞的体心，一个钙离子被    个氧离子包围．钙钛矿晶体的化学式为    ．若氧离子半径为a pm，则钙钛矿晶体中两个钛离子间最短距离为    pm．

难度：中等

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4．废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在．生物处理的方法是先将大多数有机态氮转化为氨态氮，然后通过进一步转化成N₂而消除污染．
生物除氮工艺有以下几种方法：
【方法一】在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中氨态氮转化为中间过渡形态的硝酸态氮和亚硝酸态氮；然后在缺氧条件下，利用反硝化菌，硝酸态氮和亚硝酸态氮被水中的有机物还原为氮气，见图中之①．反应过程为如下（注：有机物以甲醇表示；当废水中有机物不足时，需另外投加有机碳源）．
2NH₄⁺+3O₂═2HNO₂+2H₂O+2H⁺            2HNO₂+O₂═2HNO₃
6NO₃^-+2CH₃OH→6NO₂^-+2CO₂+4H₂O       6NO₂^-+3CH₃OH→3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH^-
【方法二】与方法一相比，差异仅为硝化过程的中间过渡形态只有亚硝酸态氮．见图中

请回答以下问题：
（1）NH₄⁺的空间构型为    ．大气中的氮氧化物的危害有    和    等．
（2）方法一中氨态氮元素1g转化为硝酸态氮时需氧的质量为    g．
（3）从原料消耗的角度说明方法二比方法一有优势的原因：    ．
（4）自然界中也存在反硝化作用，使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利，农业上通过松土作业，以防止反硝化作用．其原因是    ．
（5）荷兰Delft大学Kluyver生物技术实验室试验确认了一种新途径．在厌氧条件下，以亚硝酸盐作为氧化剂，在自养菌作用下将氨态氮（氨态氮以NH₄⁺表示）氧化为氮气（见图中过程③）．其反应离子方程式为    ．

难度：中等

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5．合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义．
（1）尿素[CO（NH₂）₂]是一种高效化肥，其分子中各原子的原子半径大小关系为    ，碳原子核外有    种运动状态不同的电子．
（2）氰化钠（NaCN）中，N元素显-3价，则非金属性N    C（填“＜”、“=”或“＞”），写出氰化钠的电子式    ．
（3）氰化钠属于剧毒物质，可用双氧水或硫代硫酸钠处理．
①用双氧水处理，发生的反应为：NaCN+H₂O₂+H₂O→A+NH₃↑，则A的化学式为
②NaCN与Na₂S₂O₃二者等物质的量反应可得到两种含硫元素的离子，其中一种遇到Fe³⁺显血红色．写出该反应的离子方程式    ．
（4）NO₂会污染环境，可用Na₂CO₃溶液吸收NO₂并放出CO₂．已知9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1mol，此反应的离子方程式是    ；恰好反应后，所得溶液呈弱碱性，则溶液中各离子浓度大小关系是    ．

难度：中等

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6．氮的固定意义重大，氮肥的大面积使用提高了粮食产量．
（1）目前人工固氮有效且有意义的方法是    （用一个化学方程式表示）．
（2）自然界发生的一个固氮反应是N₂（g）+O₂（g）
放电
.

2NO（g），已知N₂、O₂、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946kJ•mol^-1、498kJ•mol^-1、632kJ•mol^-1，则该反应的△H=    kJ•mol^-1．
（3）恒压100kPa时，反应2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）中NO₂的平衡转化率与温度的关系曲线如图2．
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）达到平衡时NO的转化率，则    点对应的压强最大．
②恒压100kPa、25℃时，2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）平衡体系中N₂O₄的物质的量分数为    ，列式计算平衡常数K_p=    ．（K_p用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）
（4）室温下，用注射器吸入一定量NO₂气体，将针头插入胶塞密封，然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间．从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐    （填“变深”或“变浅”），原因是    ．[已知2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）在几微秒内即可达到化学平衡]．

难度：中等

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7．氮及氮的化合物有着重要的用途．
（1）氮元素在周期表中的位置是    ；NH₃的电子式是    ．
（2）将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，请举例说明一种自然界中氮的固定的途径    （用化学方程式表示）．
（3）工业合成氨是人工固氮的重要方法．2007年化学家格哈德•埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意如图1：

下列说法正确的是    （选填字母）．
a．图①表示N₂、H₂分子中均是单键
b．图②→图③需要吸收能量
c．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
（4）已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
则氨气作燃料完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式是    ．
（5）用氨气作原料可制备重要燃料--肼（N₂H₄）．
①通常在催化剂存在下，用次氯酸钠与氨反应可制备肼．该反应的化学方程式是    ．
②如图为肼燃料电池示意图，其负极的电极反应式是    ．

难度：中等

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8．氮的单质及其化合物在农业、工业生产中有着重要的作用．
Ⅰ氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键．海洋中无机氮的循环过程可用如图1表示．
（1）海洋中氮循环起始于氮的固定，其中属于固氮作用的一步是    （填图中数字序号）．
（2）有氧时，在硝化细菌作用下，可将土壤中所含的NH₄⁺转化为亚硝酸根离子及N₂O，请将该过程①的离子方程式补充完整：
    NH₄⁺+5O₂═2NO₃^-+    H⁺+        +        ．
Ⅱ已知有关热化学方程式如下
①4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol．
（3）有关键能（kJ/mol）：H-O键：436，H-N键：391，O=O键：497．则NO中的键能为    kJ/mol．
（4）向某恒容密闭容器中加入2.4molNH₃，3molO₂，发生反应：4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；测得平衡时反应体系中某种量值X与压强P、温度T之间的变化如图2所示．
①若X表示NH₃的百分含量，则p₂    p₁（填“＞”或“＜”）；b、c两点对应的平衡常数K（b）    K（c）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②X还可以表示    （填字母）．
a．混合气体的平均摩尔质量 b．NO的产率 c．该反应的△H d．O₂的浓度．
Ⅲ查阅资料可知：常温下，H₂SO₃：K_a1=1.7×10^-2，K_a2=6.0×10^-8，NH₃•H₂O：K_b=1.8×10^-5，K_sp（AgCl）=1.76×10^-10．
（5）若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，所得溶液呈    性；
（6）银氨溶液中存在下列平衡：
Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）⇌Ag（NH₃）₂⁺（aq） K₁=1.10×10⁷．
计算出常温下可逆反应AgCl（s）+2NH₃（aq）⇌Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数K₂=    （保留4为有效数字）．

难度：中等

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9．在水体中部分含氮有机物循环如图1所示．
（1）图中属于氮的固定的是    （填序号）．
（2）图中①②的转化是在亚硝化细菌和硝化细菌作用下进行的，已知：
2NH₄⁺（aq）+3O₂═2NO₂^-（aq）+4H⁺（aq）+2H₂O（l）△H₁=-556.8kj/mol
2NO₂^-（aq）+O₂（g）=2NO₃^-（aq）；△H₂=-145.2KJ•mol^-1
则反应NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（1）；
△H₃=    KJ•mol^-1
（3）某科研机构研究通过化学反硝化的方法除脱水体中过量的NO₃^-，他们在图示的三颈烧瓶中（装置如图2）中，加入NO₃^-起始浓度为45mg•L^-1的水样、自制的纳米铁粉，起始时pH=2.5，控制水浴温度为25℃、搅拌速率为500转/分，实验中每间隔一定时间从取样口检测水体中NO₃^-、NO₂^-及pH（NH₄⁺、N₂未检测）的相关数据（如图3）．
①实验室可通过反应Fe（H₂O）₆²⁺+2BH₄^-=Fe↓+2H₃BO₃+7H₂↑制备纳米铁粉，每生成1molFe转移电子总的物质的量为    ．
②向三颈烧瓶中通入N₂的目的是    ．
③开始反应0～20min，pH快速升高到约6.2，原因之一是NO₃^-还原为NH₄⁺及少量在20～250min时，加入缓冲溶液维持pH6.2左右，NO₃^-主要还原为NH₄⁺，Fe转化为Fe（OH）₂，该反应的离子方程式为    ．
（4）一种可以降低水体中NO₃^-含量的方法是：在废水中加入食盐后用特殊电极进行电解反硝化脱除，原理可用图4简要说明．
①电解时，阴极的电极反应式为    ．
②溶液中逸出N₂的离子方程式为    ．

难度：较难

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10．含氮的化合物广泛存在于自然界，是一类非常重要的化合物．回答下列有关问题：
（1）在一定条件下：2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g）．已知该反应的相关的化学键键能数据如下：
化学键 N≡N H-O N-H O=O
E/（kJ/mol） 946 463 391 496
则该反应的△H=    kJ/mol．
（2）电厂烟气脱氮的主要反应
I：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0，副反应
II：2NH₃（g）+8NO（g）═5N₂O（g）+3H₂O（g）△H＞0．
①反应I的化学平衡常数的表达式为    ．
②对于在2L密闭容器中进行的反应I，在一定条件下n（NH₃）和n（N₂）随时间变化的关系如图1所示：

用NH₃表示从开始到t₁时刻的化学反应速率为     （用a、b、t表示）mol/（L•min），图中表示已达平衡的点为    ．
③电厂烟气脱氮的平衡体系的混合气体中N₂和N₂O含量与温度的关系如图2所示，在温度420～550K时，平衡混合气体中N₂O含量随温度的变化规律是    ，造成这种变化规律的原因是    ．
（3）电化学降解法可治理水中硝酸盐的污染．电化学降解NO₃^-的原理如图3所示，电源正极为    （填“a”或“b”），阴极电极反应式为    ．

难度：中等

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反应	大气固氮 N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）		工业固氮 N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）
温度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.8×10^-31	0.1	5×10⁸	0.507	0.152

化学键	N≡N	H-O	N-H	O=O
E/（kJ/mol）	946	463	391	496