专题02 氮、硅及其化合物（考题猜想）（9大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期末考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题02 氮、硅及其化合物 题型一 氮及其化合物的化学性质 题型二 氨的实验室制取 题型三 氨的催化氧化与铵根离子的检验 题型四 金属与硝酸反应的计算 题型五 含氮物质的转化 题型六 SO2和NOx的污染治理 题型七 硅及其化合物的性质与工业制备 题型八 无机非金属材料的判断 题型九 有关氮及其化合物的实验探究 题型一 氮及其化合物的化学性质 【例1-1】下列关于的叙述不正确的是 A．两个氮原子间以共价三键结合 B．既可用作氧化剂又可用作还原剂 C．氮的固定过程中均被氧化 D．大自然通过闪电释放的能量可将转化为含氮的化合物 【例1-2】常温下，在指定的分散系中下列各组微粒能大量共存的是 A．空气：、、、 B．水玻璃：、、、 C．氨水：、、、 D．加几滴石蕊试液，溶液变红：、、、 【变式1-1】下列有关物质的表述不存在因果关系的是 A．氨容易液化，液氨可作制冷剂 B．浓硝酸有挥发性，浓硝酸保存在棕色瓶中 C．CuSO4结合水变为胆矾，CuSO4用于检验酒精中是否含水 D．浓硫酸常温下可使铝钝化，浓硫酸可贮存在铝制罐体内 【变式1-2】实验：如图所示，干燥的烧瓶中充满氨，打开弹簧夹，将滴管中的水挤入烧瓶内，烧杯中的水则呈喷泉状喷出，最终液体占烧瓶体积的。对实验现象的分析正确的是 A．烧杯中的水喷入烧瓶，说明与发生了反应 B．烧瓶内剩余气体，是因为的溶解已达饱和 C．喷泉停止后，加热烧瓶，则烧杯中的水会继续喷入烧瓶 D．取出烧瓶中的溶液，加入酚酞溶液，溶液显红色，原因是 【变式1-3】合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图如图：下列说法错误的是 A．氧化炉中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 B．吸收塔中通入过量A的目的是提高硝酸的产率 C．可用溶液吸收硝酸生产中的尾气 D．工业生产中可选择铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸 【变式1-4】某学习小组利用下图装置探究铜与浓硝酸的反应。回答下列问题： （1）仪器A的名称为 ，装置B的作用是 。 （2）仪器A中反应的离子方程式是 。 （3）若将仪器A中浓硝酸改为稀硝酸，则A中反应开始后实验现象为 。 （4）装置C中反应的化学方程式为 。 （5）实验结束后，同学们发现仪器A中溶液呈绿色而不显蓝色，甲同学认为是该溶液中的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。为此同学们分别设计了以下实验来判断两种看法是否正确。这些方案中不可行的是___________(填编号)。 A．配制饱和溶液，观察溶液的颜色 B．加热绿色溶液，观察颜色变化 C．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化 D．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 题型二 氨的实验室制取 解题要点 （1）制取氨时，不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸性的反应，发生危险。 （2）制取氨时，不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。 （3）氨是碱性气体，不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨发生反应，常用碱石灰做干燥剂。 （4）实验室快速制氨气的方法:①加热浓氨水制氨气②浓氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨气。 【例2-1】下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是(　　) 【例2-2】实验室常用如图所示装置可制取干燥的NH3。 （1）写出A中反应的化学方程式 。 （2）B中碱石灰的作用是 。 （3）在上图方框内画出用试管收集NH3的示意图。 （4）若将A中固体混合物换成NH4Cl固体， (填“能”  或“不能”)制取NH3，原因是 (用化学方程式表示)。 （5）根据氨溶于水(滴有少量酚酞)的喷泉实验，可以得出的结论 、 。 【变式2-1】实验小组同学为探究NH3的还原性，设计以过量的NH3与氯气混合反应。请回答下列问题： （1）仪器X的名称为 。 （2）装置I、Ⅱ、Ⅲ是实验室里常用的几种制气装置，若以MnO2与浓盐酸反应制取Cl2，应选择装置 (填编号)。 （3）为了使过量NH3与Cl2在装置Ⅳ中充分混合，NH3由 (填“a”或“b”)口通入。反应产生大量的白烟，白烟的主要成分是 (填化学式)，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 （4）简述检验装置V反应产生的白烟中阳离子的实验操作： 。 （5）若装置Ⅳ中导管c中逸出的污染尾气主要是Cl2，实验室用烧碱溶液吸收该尾气的离子方程式为 。 题型三 氨的催化氧化与铵根离子的检验 解题要点 1.氨的催化氧化，反应化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O，NH3在反应中作还原剂。 2.铵盐都是离子化合物，都是白色固体，均易溶于水，不稳定受热易分解，跟碱反应有氨气放出。 3.NH的检验：未知液呈碱性使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。向某盐中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸进行检验，若试纸没有变蓝，则不能说明盐中不含有NH4+，因为盐中含有NH4+，加入强碱溶液后，需要加热才能产生NH3。 【例3-1】氨氧化法生产硝酸的主要流程如下： 下列有关说法不正确的是 A．“氧化”时，在Pt催化、840~880℃条件下与反应转化为。氨催化氧化的化学方程式为： B．“热交换”过程中会被氧化为 C．“气液分离”时，得到少量稀硝酸的反应为 D．投料时提高比值，更有利于提高“氧化”过程中的含量 【例3-2】工业上常采用生物硝化法将转化为来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是 A．生物硝化法处理废水，会导致水体碱性增强 B．长期过量施用NH4Cl等铵态化肥，易导致水体富营养化 C．检验所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸 D．微生物保持活性的pH范围为，可以加入石灰石来调节水体的pH 【变式3-1】某小组探究NH3的催化氧化，实验装置图如下。 ③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。下列分析不正确的是 A．③、④中现象说明③中的反应是： B．④中白烟的主要成分是NH4Cl C．一段时间后⑤中可能变蓝 D．若用氨气进行无害化尾气处理，每处理0.6mol NO2需消耗0.8mol氨气 【变式3-2】下图是氮在自然界中循环的示意图。回答下列有关问题： （1）写出雷电固氮的化学方程式 ，其产物放在空气中出现的现象是 。 （2）由或到的过程称为硝化作用： ①由图知硝化作用最终生成的氧化产物是 。 ②由硝化成亚硝酸钠转移的电子为 。 （3）反硝化也称脱氮作用，是指细菌将硝酸盐()中的氮()通过一系列中间产物(、)还原为氮气的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。 ①写出铜在酸性条件下与硝酸钠稀溶液反应生成NO的离子方程式 。 ②反硝化适宜的温度一般在30℃左右，说明反硝化温度不能太高的原因是 。 ③反硝化过程中有溶解氧存在时，反硝化菌首先利用溶解氧，这将 (填“抑制”或“促进”)反硝化反应的进行。 （4）常见的铵态氮肥有等。请写出检验其稀溶液中的方法： 。 题型四 金属与硝酸反应的计算 解题要点 金属与硝酸反应的思维模型 【例4-1】现有16.8 g Fe粉，加入V L 1 mol·L－1 HNO3溶液使其恰好完全溶解后，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡。下列说法正确的是 A．反应过程中产生气体的总体积为6.72 L B．V=0.8 C．该实验可以证明Fe2＋与NO3－不能大量共存 D．滴加稀硫酸时，产生的气体为SO2 【例4-2】Ⅰ． 某研究小组欲制备少量纯净氨气并探究氨气的性质，进行了如下实验： （1）图1所示装置中，可做氨气制备装置的是 (填序号)。反应的化学方程式是 。 （2）图2中方框内为气体收集装置，请将方框内装置补充完整 。 （3）小陈同学设计了如图3所示装置进行尾气处理，小申同学认为该装置设计不合理，理由是 。 （4）相同条件下，相对分子质量小的气体，运动速率较快。图4中，玻璃管内可观察到的现象是 。 Ⅱ． 氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。该研究小组查阅相关资料，了解到某工厂制硝酸的流程如下图所示： （5）上述转化中，属于氮的固定的是 (填“i”、“ii”或“iii”)。 （6）“氧化炉”中发生反应的化学方程式为 。 （7）吸收塔中，发生的反应为4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3，若用Va mL x mol·L-1的稀硝酸作为吸收液，反应后得到Vb mL y mol·L-1的浓硝酸，则理论上吸收装置中需消耗的O2的物质的量为 mol(写出计算式)。 （8）“吸收塔”排出的尾气中仍会含有少量的NO、NO2等氮氧化物，为消除它们对环境的影响，通常用纯碱(Na2CO3)溶液吸收NO2气体，亚硝酸钠(NaNO2)为产物之一，反应无O2生成，其相应的离子方程式为 。 【变式4-1】将铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到和的混合气体(标准状况)，当向反应后的溶液中加入一定浓度溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为。和的混合气体中，的体积分数是 A． B． C． D． 【变式4-2】在的溶液中，加入，全部溶解，假设还原产物只有和，将反应后的溶液用蒸馏水稀释至时，测得的浓度为，下列说法错误的是 A．反应中，体现的酸性和氧化性 B．当时，生成的物质的量为 C．反应后的溶液稀释后，为 D．若a的值增大，则产生和的体积比增大 【变式4-3】查资料知：一般情况下，不同浓度的硝酸与金属反应，硝酸的浓度越小，还原产物中低价态的成分所占比例越多。如图表示铁与不同浓度硝酸反应时的主要还原产物及含量，下列说法错误的是 A．曲线代表的还原产物分别为和 B．浓硝酸与足量的铁粉完全反应，生成和的物质的量之比为 C．铁粉与足量稀硝酸完全反应，此反应过程中表现酸性的的总质量为 D．P点时，生成与物质转移电子的物质的量之比为 题型五 含氮物质的转化 解题要点 解题时，抓住氮元素化合价的变化，依据氧化还原反应的知识进行分析、判断。 （1）牢记一条转化主线，侧重物质之间转化的条件及产物： N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。 （2）结合氧化还原反应中“价态转化规律”，认识不同价态含氮物质之间的转化关系： NH3NONO2HNO3 （3）明确含氮物质的连续氧化关系：N2NONO2HNO3 【例5-1】氮元素的部分化合价与物质类别的对应关系如图所示。 下列说法正确的是 A．若G、F是同一物质，则其组成为NH4NO3 B．D与水的反应中，D只是还原剂 C．物质B转化为C只能通过人工固氮实现 D．A与E的浓溶液靠近发生氧化还原反应产生白烟 【例5-2】下列物质为含有相同元素的单质或化合物，在一定条件下的转化关系如图所示（略去部分生成物和反应条件），其中丙为红棕色气体，戊是单质。下列说法正确的是 A．甲的水溶液能导电，所以甲是电解质 B．甲和乙既可用排空气法收集，又可用排水法收集 C．甲、丙反应每生成1mol戊，转移的电子为12mol D．常温下，可用铝制容器盛装丁的浓溶液 【变式5-1】农村有句谚语：“雷雨肥庄稼”。有关的变化过程如下 下列说法错误的是： A．反应1属于氮的固定 B．反应2的产物呈红棕色 C．反应3中氧化剂与还原剂的物质的量比为1：1 D．反应1、2、3均属氧化还原反应 【变式5-2】催化还原NO，其中一种催化机理如图所示，下列说法错误的是 A．1个中含有电子的数目为10个 B．反应过程中Ⅲ和Ⅳ发生的是氧化还原反应 C．总反应离子方程式为： D．是催化剂且在反应过程中化合价发生了变化 【变式5-3】如图是某常见非金属元素的价类二维图。 已知：f的浓溶液长时间放置可能出现黄色 （1）请用化学方程式表达出现黄色的原因： 。 （2）实验室制备a的化学方程式为 ，用a和滴有酚酞的水进行喷泉实验，产生红色的喷泉，体现了a的哪两个性质 。 （3）d为红棕色气体，将其通入水中，当转移2mol电子时，被氧化的d的物质的量为 mol。 （4）若要将a转化为b，从原理上看，下列试剂可行的是_______。 A．Na B．Cl2 C．NH4Cl D．NO （5）工业上可用a检验输送Cl2的管道是否泄漏，如有泄漏则有白烟生成，其原理是 (用化学方程式表示) （6）a可用于生产燃料电池，通入a的一极为电池的 (填“正”或“负”，下同)极，该电池工作过程中，电解质溶液中的OH-向 极区域移动。 题型六 SO2和NOx的污染治理 解题要点 题目中常见的NOx尾气处理方法： ①碱液吸收法 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②氨气吸收法： 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【例6-1】随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是 A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2 C．为了防止空气污染，我国应禁止销售汽车 D．催化转化总化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2 【例6-2】氮肥厂、生活污水中的氮元素多以和的形式存在，氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因。氨氮废水的处理方法有物理化学法、化学法、生物法等。 （1）吹脱法：先向氨氮废水中加溶液调节至11左右，再吹入热空气或水蒸气使氨气挥发并回收利用。 ①写出发生反应的离子方程式： 。 ②吹脱法除了不适用于低浓度氨氮废水的处理外，还存在的不足有 (写2点)。 （2）化学沉淀法：向废水中投入氯化镁和磷酸钠，形成沉淀从而除去铵根离子。 ①写出发生反应的离子方程式： 。 ②该沉淀法不适合处理碱性过强的氨氮废水，其原因是 。 （3）次氯酸钠氧化法：除去氨氮的反应机理如图1所示(其中和略去)，实验测得相同条件下，废水中氨氮去除率与温度关系如图2所示。 ①氧化的总反应的化学方程式为 。 ②当温度高于25℃时，废水中的氨氮去除率随着温度升高而越低，其原因是 。 （4）生物法：先在硝化细菌作用下空气中的氧气将氧化为(硝化过程)，后在反硝化细菌作用下利用有机碳源将转化为氮气而排放(反硝化过程)。 ①硝化过程中经过两步反应转变为，第一步为 (写离子方程式)，第二步为。 ②反硝化过程中常将甲醇作为有机碳源。当反应中有转变为二氧化碳时，转化的的物质的量为 。 【变式6-1】工业或机动车尾气中的会造成环境问题，可用多种方法脱除。 （1）碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含)，获得副产品。 ①等物质的量NO与被NaOH溶液吸收，产物只有一种盐，反应的离子方程式为 。 ②若吸收时NO与比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到晶体中最有可能混有的杂质是 (填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （2）还原法：尿素水溶液热解产生的可去除尾气中的，流程如下： ①尿素中氮元素的化合价为 。 ②写出“催化反应”过程中还原的化学方程式 。 ③若氧化处理后的尾气中混有，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低的去除率。试分析硫酸盐的产生过程 。 ④“催化反应”过程中需控制温度在250℃～380℃之间，温度过高，的去除率下降，其原因可能是温度过高催化剂的活性降低和 。 【变式6-2】与都是大气污染物，研究两种气体的转化有利于资源化利用。 （1）与混合有淡黄色固体生成，反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。 （2）纳米可用作脱除气体的脱硫剂，脱硫过程中生成硫化亚铁和单质硫，该反应的化学方程式为 。 （3）氧化吸收，随的浓度及物质的量不同，氧化产物可以是或，若产物中，则反应的离子方程式为 。 （4）将通入软锰矿（主要成分为）悬浊液中可制备，反应的化学方程式为 。 （5）溶于雨水会形成酸雨，酸雨的小于 。 （6）利用电化学装置可将转化为，其原理如图所示： ①溶液中的移向 （填“电极”或“电极”）。 ②电极a反应式为 。 题型七 硅及其化合物的性质与工业制备 解题要点 1.硅及其化合物的特性 （1）一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体。 （2）Si的还原性强于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 （3）非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 （4）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 （5）一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐，故SiO2不是两性氧化物)。 （6）一般情况下，无机酸能溶于水，但硅酸却难溶于水。 （7）一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。 因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。 但在高温下，可发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(CO2离开反应体系促进反应的正向进行)。 （8）一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅不溶于水，也不与水反应。 2．高纯硅的制备 （1）制备原理：用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅。 （2）制备流程： （3）涉及的主要化学反应 (a)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (b)Si＋3HClSiHCl3＋H2 (c)SiHCl3＋H2Si＋3HCl 【例7-1】下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．工业上用焦炭还原石英砂制得粗硅： B．特殊的硅氧四面体结构不仅存在于晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中 C．实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用玻璃塞，以免发生黏连 D．因为高温时与反应放出，所以酸性比强 【例7-2】信息技术离不开芯片，现代芯片离不开高纯度的硅，工业上用“西门子法”以硅石为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 已知：室温下为易挥发、易与水反应的无色液体 A．“还原”过程主要氧化产物为 B．原料气和应充分去除水和氧气 C．上述流程中能循环利用的物质有和 D．工业上也可以用焦炭还原石英砂制取粗硅，反应的化学方程式为： 【变式7-1】下列说法正确的是 A．可以用石英坩埚熔融纯碱 B．Si在自然界主要以游离态存在 C．Na2SiO3溶液可与盐酸反应 D．SiO2属于酸性氧化物，不与任何酸反应 【变式7-2】工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．该反应说明非金属性：C＞Si B．1 mol SiO2含Si-O键的数目约为4×6.02×1023 C．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ D．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 【变式7-3】由制备高纯度硅的工业流程如图所示： 下列说法错误的是 A．硅元素在自然界中均以化合态形式存在 B．由步骤①中的反应可知，碳的非金属性比硅强 C．反应②产生的与反应③产生的可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下的氧化还原反应 题型八 无机非金属材料的判断 【例8-1】科技兴国，材料的研究与应用在众多领域做出巨大的贡献。下列有关说法不正确的是 A．计算机芯片的主要材料是晶体硅 B．碳纳米管与石墨烯互为同位素 C．碳化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 D．镍钛合金属于金属材料 【例8-2】2024年6月3号，嫦娥六号在月球背面上展示的国旗是我国科研人员利用玄武岩熔融拉丝技术制作而成的。玄武岩石料由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。下列说法中错误的是 A．硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构 B．玄武岩纤维具有耐腐蚀、耐高温、耐低温的优异性能 C．由，说明硅酸的酸性比碳酸强 D．玄武岩纤维是一种无机非金属材料 【变式8-1】材料是科技进步的阶梯。下列关于化学材料说法错误的是 A．氮化硅、氧化铝、碳化硅等新型陶瓷是无机非金属材料 B．有机玻璃可以制成飞机和车辆的风挡、光学仪器等，属于硅酸盐材料 C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM与石墨烯互为同素异形体 D．生铁可以铸造下水井盖，因为生铁中碳含量较钢更高，硬度更大 【变式8-2】神舟十八号载人飞船成功发射，展现了中国航天事业的强大实力和技术水平。下列叙述不正确的是 A．飞船使用的Si3N4隔热层属于新型无机非金属材料 B．为空间站提供能量的砷化镓太阳能电池材料也可用SiO2代替 C．电解熔融状态的氧化铝制得单质铝时，可加入些冰晶石来缩短加热时间 D．火箭壳体采用的碳纤维缠绕复合材料强度高、密度小，可提高火箭的射程及运载能力 题型九 有关氮及其化合物的实验探究 【例9-1】一定温度下，探究铜与稀HNO3反应，过程如图，下列说法不正确的是 A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 【例9-2】某实验小组在实验室模拟工业制 HNO3的装置如图所示，其中a为一个可持续鼓入空气的气囊。 已知：P2O5是一种干燥剂，也可用来吸收碱性气体。 回答下列问题： （1）装置A常用于实验室制NH3，则装置A试管中盛装的药品是 (填化学式)。 （2）装置C中发生反应的化学方程式为 。 （3）装置D中P2O5的主要作用是 。 （4）装置F中生成硝酸的离子方程式为 。工业上要获得浓度较大的硝酸，往往在稀硝酸中加入某吸水剂后进行蒸馏，蒸馏时不能采用较高温度，原因是 。 【变式9-1】实验小组探究溶液与以及铵盐溶液的反应。 已知：i．为棕黑色，接近无色 ii．溶液的越小，溶液的越大 实验 序号 试剂a 实验现象 试剂a 溶液 I 溶液 紫色略变浅，试管底部有少量的棕黑色沉淀 II 硫酸酸化的 溶液 紫色变浅 III 硫酸酸化的 溶液 紫色褪去 IV 氨水 紫色变浅，试管底部棕黑色沉淀的量比I中的多 V 溶液 无明显变化 下列说法不正确的是 A．由I、II可知，酸性越强，越有利于氧化 B．由II、III可知，浓度减小，其还原性增强 C．V的目的是排除还原的干扰 D．由I、IV、V可知，与相比，更易还原 【变式9-2】小组同学用淀粉碘化钾试纸检验气体，过程如下。 实验操作 实验现象 实验Ⅰ 将用水润湿的淀粉碘化钾试纸靠近气体 试纸迅速变蓝 实验Ⅱ 将干燥的淀粉碘化钾试纸靠近气体 试纸无明显变化，较长时间后稍变蓝 实验Ⅲ 将用乙醇润湿的淀粉碘化钾试纸靠近气体 试纸迅速变黄 （1）对Ⅰ中试纸迅速变蓝的原因作出如下假设。 ①假设a：中N的化合价为 ，在水的作用下将KI氧化。 ②假设b：与水反应 (用化学方程式表示)，产生的氧化KI。 ③假设c：空气中存在，在酸性条件下氧化KI，离子方程式为 。 （2）探究假设b、c是否成立。 实验Ⅳ：将 (填试剂)滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸无明显变化。 得出结论：假设b、c不是Ⅰ中试纸迅速变蓝的主要原因。 （3）探究假设a是否成立。 资料：ⅰ.与水反应生成，有强氧化性。 ⅱ.(淡黄色)微溶于水，AgI(黄色)、(棕黑色)难溶于水。 实验Ⅴ： ①证实与水反应生成的证据是 。 ②写出与水反应生成的化学方程式： 。 小组同学认为Ⅰ中试纸迅速变蓝的可能原因有：与水反应生成的迅速氧化KI；水作溶剂增大氧化KI的速率。 （4）结合乙醇的性质，分析Ⅲ中试纸迅速变黄(经检测含有)的可能原因： 。 【变式9-3】亚硝酸钠()常用作食品防腐剂，实验室常用NO和反应制得。已知：是白色粉末，易溶于水。 回答下列问题： （1）滴入浓硝酸前先通入一段时间的，目的是 。 （2）B装置中发生反应的化学方程式为 、 。 （3）C装置中试剂是 (填名称)。 （4）观察到F装置中溶液由紫红色变为无色，经检验氧化产物是，还原产物是。写出F装置中发生反应的离子方程式： 。 （5）探究的性质。取一定量产品溶于水，将得到的溶液分成三份并进行如表所示实验： 实验 实现操作 实现现象 I 向第一份溶液中滴加酚酞溶液 溶液呈红色 II 向酸性高锰酸钾溶液中滴加第二份溶液 溶液褪色 III 向KI-淀粉溶液中滴加几滴稀盐酸，再滴加第三份溶液 溶液变蓝 由此推知，具有的性质依次为 、 、 。 （6）人体正常的血红蛋白中含，若误食，会导致血红蛋白中转化为而中毒，服用维生素C可解毒。在中毒和解毒过程中，下列说法错误的是___________(填字母)。 A．是还原剂 B．维生素C是还原剂 C．维生素C将还原为 D．被还原 （7）测定样品纯度。取w g样品溶于水，配制成250mL溶液，量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，用c 酸性溶液滴定至恰好完全反应(杂质不参与反应)，消耗酸性溶液V mL。样品纯度为 %。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 氮、硅及其化合物 题型一 氮及其化合物的化学性质 题型二 氨的实验室制取 题型三 氨的催化氧化与铵根离子的检验 题型四 金属与硝酸反应的计算 题型五 含氮物质的转化 题型六 SO2和NOx的污染治理 题型七 硅及其化合物的性质与工业制备 题型八 无机非金属材料的判断 题型九 有关氮及其化合物的实验探究 题型一 氮及其化合物的化学性质 【例1-1】下列关于的叙述不正确的是 A．两个氮原子间以共价三键结合 B．既可用作氧化剂又可用作还原剂 C．氮的固定过程中均被氧化 D．大自然通过闪电释放的能量可将转化为含氮的化合物 【答案】C 【解析】A．氮气中氮氮之间含三键，，A正确； B．0价氮处于中间价态，既具有氧化性也具有还原性，因此氮气既可作氧化剂又可作还原剂，如氮气与氢气反应，氮气作氧化剂，氮气与氧气反应，氮气作还原剂，B正确； C．氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮，自然固氮中，氮气与氧气反应，氮气被氧化，人工固氮中，氮气与氢气反应生成氨气，氮气被还原，C错误； D．自然固氮中，，D正确； 故答案为：C。 【例1-2】常温下，在指定的分散系中下列各组微粒能大量共存的是 A．空气：、、、 B．水玻璃：、、、 C．氨水：、、、 D．加几滴石蕊试液，溶液变红：、、、 【答案】C 【解析】A．HCl和NH3会发生化合反应生成NH4Cl，不能共存，故A不符合题意；B．水玻璃中的硅酸根离子与H+反应生成硅酸，不能大量共存，故B不符合题意；C．、、、之间不发生反应，且和氨水中成分不反应，能大量共存，故C符合题意；D．加几滴石蕊试液，溶液变红的溶液 【变式1-1】下列有关物质的表述不存在因果关系的是 A．氨容易液化，液氨可作制冷剂 B．浓硝酸有挥发性，浓硝酸保存在棕色瓶中 C．CuSO4结合水变为胆矾，CuSO4用于检验酒精中是否含水 D．浓硫酸常温下可使铝钝化，浓硫酸可贮存在铝制罐体内 【答案】B 【解析】A．氨容易液化，液氨汽化吸收大量热，故液氨可作制冷剂，A正确； B．浓硝酸见光易分解生成NO2、O2和水，应保存在棕色瓶中（避光保存），B错误； C．CuSO4结合水变为胆矾，颜色由白色变为蓝色，故CuSO4用于检验酒精中是否含水，C正确； D．常温下，浓硫酸可使铝表面形成致密的氧化膜而发生钝化，故浓硫酸可贮存在铝制罐体内，D正确；故答案选B。 【变式1-2】实验：如图所示，干燥的烧瓶中充满氨，打开弹簧夹，将滴管中的水挤入烧瓶内，烧杯中的水则呈喷泉状喷出，最终液体占烧瓶体积的。对实验现象的分析正确的是 A．烧杯中的水喷入烧瓶，说明与发生了反应 B．烧瓶内剩余气体，是因为的溶解已达饱和 C．喷泉停止后，加热烧瓶，则烧杯中的水会继续喷入烧瓶 D．取出烧瓶中的溶液，加入酚酞溶液，溶液显红色，原因是 【答案】D 【解析】A．烧瓶中形成喷泉，不一定是因为氨气与水发生了反应引起的，还有可能是因为氨气极易溶于水造成的，A项错误； B．烧瓶中剩余少量气体可能是空气，来源于实验中某个操作，比如图中止水夹下方的玻璃管未插入水中时会有空气进入，B项错误； C．喷泉停止后，加热烧瓶，一水合氨分解产生氨气，瓶内压强增大，则烧杯中的水不会继续喷如烧瓶，C项错误； D．烧瓶中溶液变红，说明溶液呈碱性，原因是，D项正确； 答案选D。 【变式1-3】合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图如图：下列说法错误的是 A．氧化炉中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 B．吸收塔中通入过量A的目的是提高硝酸的产率 C．可用溶液吸收硝酸生产中的尾气 D．工业生产中可选择铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸 【答案】A 【分析】氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，生成的氨气经过氨分离器分离出后进入氧化炉与氧气反应生成NO，NO与氧气进一步反应生成NO2，最后NO2与水反应生成硝酸，A为氧气。 【解析】A．氧化炉中发生反应4NH3+5O24NO+6H2O，该反应中O2为氧化剂，还原剂为NH3，氧化剂和还原剂的物质的量之比为5：4，A错误；B．吸收塔中通入氧气目的是不断氧化NO2与水反应生成的NO，从而提高硝酸的产率，B正确；C．硝酸生产中的尾气含有HNO3、NO、NO2，碳酸钠溶液呈碱性，可吸收上述尾气，C正确；D．常温下，铝遇到浓硝酸发生钝化，可用铝罐车盛装大量浓硝酸，D正确；故答案选A。 【变式1-4】某学习小组利用下图装置探究铜与浓硝酸的反应。回答下列问题： （1）仪器A的名称为 ，装置B的作用是 。 （2）仪器A中反应的离子方程式是 。 （3）若将仪器A中浓硝酸改为稀硝酸，则A中反应开始后实验现象为 。 （4）装置C中反应的化学方程式为 。 （5）实验结束后，同学们发现仪器A中溶液呈绿色而不显蓝色，甲同学认为是该溶液中的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。为此同学们分别设计了以下实验来判断两种看法是否正确。这些方案中不可行的是___________(填编号)。 A．配制饱和溶液，观察溶液的颜色 B．加热绿色溶液，观察颜色变化 C．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化 D．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 【答案】（1）具支试管 防止倒吸 （2） （3）铜片逐渐变薄，有气泡产生，溶液变蓝 （4） （5）C 【分析】装置A中铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，方程式为，装置B的作用是防止倒吸，装置C的作用是吸收产生的二氧化氮，由此分析解答。 【解析】（1）仪器A的名称为具支试管；产生的二氧化氮溶于氢氧化钠溶液后，由于装置内压强减小，会发生倒吸，装置B起到安全瓶的作用，防止发生倒吸使氢氧化钠溶液进入装置A。 （2）根据分析可知，仪器A中反应的离子方程式是；（3）若将仪器A中浓硝酸改为稀硝酸，产生气体为一氧化氮，A中反应开始后实验现象为铜片逐渐变薄，有气泡产生，溶液变蓝； （4）装置C中二氧化氮与氢氧化钠溶液反应，方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O； （5）为验证溶液呈绿色是c (Cu2+ )大小引起还是因溶有NO2引起，可采取的实验方案应只改变其中的一种影响因素，不能同时改变c (Cu2＋) 大小与NO2的量。配制饱和Cu(NO3)2溶液，若饱和Cu(NO3)2溶液也呈现绿色，说明是该溶液中Cu(NO3)2的质量分数较高所致，A正确；加热绿色溶液，赶出溶液中可能溶有的二氧化氮，若溶液颜色发生变化，说明是该溶液中溶解了生成的气体，B正确；加水稀释绿色溶液，由于溶液浓度变小，溶液的颜色会变化，而且加水后气体的溶解量加大，溶液的颜色也会发生变化，故不能进行判断，C错误；或向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，溶液中溶解气体的量增大，若溶液颜色发生变化，说明该溶液中溶解了生成的气体导致的，D正确； 题型二 氨的实验室制取 解题要点 （1）制取氨时，不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸性的反应，发生危险。 （2）制取氨时，不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。 （3）氨是碱性气体，不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨发生反应，常用碱石灰做干燥剂。 （4）实验室快速制氨气的方法:①加热浓氨水制氨气②浓氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨气。 【例2-1】下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是(　　) 【答案】D 【解析】氯化铵加热分解为氨气和氯化氢，在试管口遇冷又化合为氯化铵，不能得到氨气，A错误；浓硫酸与氨气反应，不能干燥氨，B错误；由于氨密度小于空气，导气管应伸入到试管底部进行气体的收集，C错误；氨极易溶于水，易发生倒吸现象，倒置的漏斗可以防倒吸，D正确。 【例2-2】实验室常用如图所示装置可制取干燥的NH3。 （1）写出A中反应的化学方程式 。 （2）B中碱石灰的作用是 。 （3）在上图方框内画出用试管收集NH3的示意图。 （4）若将A中固体混合物换成NH4Cl固体， (填“能”  或“不能”)制取NH3，原因是 (用化学方程式表示)。 （5）根据氨溶于水(滴有少量酚酞)的喷泉实验，可以得出的结论 、 。 【答案】（1）2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O （2）干燥NH3 （3） （4）不能 NH3＋HCl＝NH4Cl （5）氨气极易溶于水 氨水呈碱性 【分析】A装置利用熟石灰和氯化铵制备氨气，装置B用来干燥氨气，利用向下排空气法收集氨气，据此解答。 【解析】（1）A中反应的化学方程式为】2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。 （2）生成的氨气中含有水蒸气，B中碱石灰的作用是干燥NH3。 （3） 氨气极易溶于水，不能用排水法收集，密度小于空气的，可以用向下排空气法收集，用试管收集NH3的示意图为。 （4）氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，在试管口又重新化合生成氯化铵，不能制备氨气，反应的化学方程式为NH3＋HCl＝NH4Cl。 （5）氨溶于水(滴有少量酚酞)的喷泉实验，说明氨气极易溶于水，溶液显红色，则所得溶液显碱性，即可以得出的结论为氨气极易溶于水、氨水呈碱性。 【变式2-1】实验小组同学为探究NH3的还原性，设计以过量的NH3与氯气混合反应。请回答下列问题： （1）仪器X的名称为 。 （2）装置I、Ⅱ、Ⅲ是实验室里常用的几种制气装置，若以MnO2与浓盐酸反应制取Cl2，应选择装置 (填编号)。 （3）为了使过量NH3与Cl2在装置Ⅳ中充分混合，NH3由 (填“a”或“b”)口通入。反应产生大量的白烟，白烟的主要成分是 (填化学式)，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 （4）简述检验装置V反应产生的白烟中阳离子的实验操作： 。 （5）若装置Ⅳ中导管c中逸出的污染尾气主要是Cl2，实验室用烧碱溶液吸收该尾气的离子方程式为 。 【答案】（1）分液漏斗 （2）Ⅲ （3）a NH4Cl 3：2 （4）取少量固体样品于试管中，向其中滴加浓NaOH溶液并加热，用镊子夹住一片湿润的红色石试纸前在试管口 （5）Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 【分析】MnO2与浓盐酸加热制取氯气，氨气与氯气混合发生反应，由于氯气密度大于空气，氨气密度小于空气，为了使氯气和氨气充分混合，Cl2应该从短导管进入，氨气应该从长导管进入。 【解析】（1）仪器X是分液漏斗； （2）MnO2与浓盐酸反应制取Cl2，需要加热，所以选择装置Ⅲ； （3）NH3与Cl2逆流可以使两者充分混合，NH3密度小，Cl2密度大，所以从a口通入NH3向上流动，从b口通入Cl2向下流动，两者充分接触。产生的白烟是NH4Cl，NH3被氧化为N2，反应的方程式为3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2.反应中被氧化的NH3占反应的1/4，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2； （4）白烟为氯化铵，铵根离子的检验方法为：取少量固体样品于试管中，向其中滴加浓NaOH溶液并加热，用镊子夹住一片湿润的红色石试纸前在试管口； （5）实验室里用NaOH溶液吸收Cl2，离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。 题型三 氨的催化氧化与铵根离子的检验 解题要点 1.氨的催化氧化，反应化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O，NH3在反应中作还原剂。 2.铵盐都是离子化合物，都是白色固体，均易溶于水，不稳定受热易分解，跟碱反应有氨气放出。 3.NH的检验：未知液呈碱性使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。向某盐中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸进行检验，若试纸没有变蓝，则不能说明盐中不含有NH4+，因为盐中含有NH4+，加入强碱溶液后，需要加热才能产生NH3。 【例3-1】氨氧化法生产硝酸的主要流程如下： 下列有关说法不正确的是 A．“氧化”时，在Pt催化、840~880℃条件下与反应转化为。氨催化氧化的化学方程式为： B．“热交换”过程中会被氧化为 C．“气液分离”时，得到少量稀硝酸的反应为 D．投料时提高比值，更有利于提高“氧化”过程中的含量 【答案】D 【分析】氨气在空气的作用下氧化为NO，NO在热交换过程中被氧化为NO2，气液分离后NO2、水和空气共同反应生成硝酸； 【解析】A．“氧化”时，在Pt催化、840~880℃条件下与氧气反应转化为NO，结合电子守恒、质量守恒反应为，A正确； B．由流程，“热交换”过程中会被氧化为，B正确；    C．“气液分离”时，得到少量稀硝酸的反应为二氧化氮和少量的水发生歧化反应生成硝酸和NO：，C正确； D．若值偏高，过量的NH3和NO反应产生N2，会导致产物中NO含量降低，N2含量升高，D错误； 故选D。 【例3-2】工业上常采用生物硝化法将转化为来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是 A．生物硝化法处理废水，会导致水体碱性增强 B．长期过量施用NH4Cl等铵态化肥，易导致水体富营养化 C．检验所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸 D．微生物保持活性的pH范围为，可以加入石灰石来调节水体的pH 【答案】A 【解析】A．根据流程图可知，生物硝化法处理废水发生反应，导致水体酸性增强，A错误；B．长期过量施用NH4Cl会导致水体富营养化，B正确；C．检验所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸，C正确；D．生物硝化法处理废水使水体呈酸性，可以加入石灰石与H+反应来调节水体的pH，D正确；故答案为：A。 【变式3-1】某小组探究NH3的催化氧化，实验装置图如下。 ③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。下列分析不正确的是 A．③、④中现象说明③中的反应是： B．④中白烟的主要成分是NH4Cl C．一段时间后⑤中可能变蓝 D．若用氨气进行无害化尾气处理，每处理0.6mol NO2需消耗0.8mol氨气 【答案】B 【解析】A．③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后产生白烟说明③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化生成一氧化氮，反应方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，故A正确； B．产生的一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，氨气与硝酸结合生成硝酸铵，④中白烟的主要成分是硝酸铵，故B错误； C．装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸，硝酸与铜反应生成淡蓝色的硝酸铜溶液，故C正确； D．用氨气无害化处理尾气NO2，发生的反应的方程式为：，NO2与NH3的化学计量数之比为6：8，则处理0.6molNO2需消耗0.8mol氨气，故D正确； 答案选B。 【变式3-2】下图是氮在自然界中循环的示意图。回答下列有关问题： （1）写出雷电固氮的化学方程式 ，其产物放在空气中出现的现象是 。 （2）由或到的过程称为硝化作用： ①由图知硝化作用最终生成的氧化产物是 。 ②由硝化成亚硝酸钠转移的电子为 。 （3）反硝化也称脱氮作用，是指细菌将硝酸盐()中的氮()通过一系列中间产物(、)还原为氮气的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。 ①写出铜在酸性条件下与硝酸钠稀溶液反应生成NO的离子方程式 。 ②反硝化适宜的温度一般在30℃左右，说明反硝化温度不能太高的原因是 。 ③反硝化过程中有溶解氧存在时，反硝化菌首先利用溶解氧，这将 (填“抑制”或“促进”)反硝化反应的进行。 （4）常见的铵态氮肥有等。请写出检验其稀溶液中的方法： 。 【答案】（1） 无色变为红棕色 （2）硝酸盐 1.2 （3） 反硝化细菌容易死亡 抑制 （4）取少量溶液于试管中，加入适量浓溶液，加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则说明溶液中有 【解析】（1）雷电固氮是氮气、氧气在放电条件下生成一氧化氮：；NO是无色气体，易与氧气反应生成红棕色NO2，其产物放在空气中出现的现象是无色变为红棕色； （2）①由图知硝化作用最终生成的氧化产物是硝酸盐； ②中氮元素为-3价，中氮元素为+3价，物质的量为0.2mol，由硝化成亚硝酸钠转移的电子为0.2mol×6=1.2mol； （3）①铜在酸性条件下与硝酸钠稀溶液反应生成NO，离子方程式为； ②反硝化温度不能太高的原因是温度过高导致反硝化细菌容易死亡； ③反硝化过程中有溶解氧，氧气具有氧化性，反硝化菌首先利用溶解氧，这将抑制反硝化反应的进行； （4）与碱共热可以生成氨气，检验其稀溶液中的方法：取少量溶液于试管中，加入适量浓溶液，加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则说明溶液中有。 题型四 金属与硝酸反应的计算 解题要点 金属与硝酸反应的思维模型 【例4-1】现有16.8 g Fe粉，加入V L 1 mol·L－1 HNO3溶液使其恰好完全溶解后，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡。下列说法正确的是 A．反应过程中产生气体的总体积为6.72 L B．V=0.8 C．该实验可以证明Fe2＋与NO3－不能大量共存 D．滴加稀硫酸时，产生的气体为SO2 【答案】B 【解析】A项，未指明标准状况，无法计算物质的量，错误；B项，使铁粉恰好完全溶解时，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，至不再产生气泡，说明Fe与HNO3反应生成Fe2＋，反应的化学方程式为3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，16.8 g Fe粉物质的量为0.3 mol，需要0.8 mol HNO3，其体积为＝0.8 L，即V＝0.8，正确；C项，向所得溶液中继续滴加稀硫酸，有产生气泡，可以证明Fe2＋与NO3－在酸性环境下不能大量共存，错误；D项，滴加稀硫酸时，产生的气体为NO，错误。 【例4-2】Ⅰ． 某研究小组欲制备少量纯净氨气并探究氨气的性质，进行了如下实验： （1）图1所示装置中，可做氨气制备装置的是 (填序号)。反应的化学方程式是 。 （2）图2中方框内为气体收集装置，请将方框内装置补充完整 。 （3）小陈同学设计了如图3所示装置进行尾气处理，小申同学认为该装置设计不合理，理由是 。 （4）相同条件下，相对分子质量小的气体，运动速率较快。图4中，玻璃管内可观察到的现象是 。 Ⅱ． 氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。该研究小组查阅相关资料，了解到某工厂制硝酸的流程如下图所示： （5）上述转化中，属于氮的固定的是 (填“i”、“ii”或“iii”)。 （6）“氧化炉”中发生反应的化学方程式为 。 （7）吸收塔中，发生的反应为4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3，若用Va mL x mol·L-1的稀硝酸作为吸收液，反应后得到Vb mL y mol·L-1的浓硝酸，则理论上吸收装置中需消耗的O2的物质的量为 mol(写出计算式)。 （8）“吸收塔”排出的尾气中仍会含有少量的NO、NO2等氮氧化物，为消除它们对环境的影响，通常用纯碱(Na2CO3)溶液吸收NO2气体，亚硝酸钠(NaNO2)为产物之一，反应无O2生成，其相应的离子方程式为 。 【答案】（1）a （2） （3）倒置漏斗应该刚和液面接触，起到防倒吸作用 （4）管中靠近B处位置出现白烟 （5）i （6） （7） （8） 【分析】Ⅰ．NH4Cl与熟石灰反应制取NH3，碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，图3吸收多余氨气，防止污染空气。 Ⅱ．氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，氨气和氧气在氧化炉中反应生成NO，在吸收塔中NO和氧气、水反应生成HNO3。 【解析】（1）加热NH4Cl与熟石灰的混合物生成氨气：，而氯化铵分解生成氯化氢和氨气遇冷又生成氯化铵，不合适制取氨气，故选a； （2）NH3的密度比空气小，所以用向上排气法收集，气体应该长进短出，故为：； （3）图3所示装置进行尾气处理，氨气极易溶于水，应该存在防倒吸设置，故倒置漏斗应该刚和液面接触，起到防倒吸作用，其深入液面以下，不能防止倒吸； （4）氨气分子相对分子质量小于氯化氢，则在管中靠近B处位置出现白烟； （5）氮的固定为游离态氮转化为化合态氮，故属于氮的固定的是：i； （6）“氧化炉”中发生反应为氨气和氧气催化氧化生成NO和水，化学方程式为：； （7）反应生成的硝酸为(Vb ×10-3L× y mol·L-1- Va×10-3L× x mol·L-1)= (Vby- Va x) ×10-3mol，结合反应方程式4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3可知，理论上吸收装置中需消耗的O2的物质的量为； （8）用纯碱(Na2CO3)溶液吸收NO2气体，亚硝酸钠(NaNO2)为产物之一，反应无O2生成，则结合电子守恒可知，还有部分二氧化氮中氮化合价升高转化为硝酸钠，其相应的离子方程式为：。 【变式4-1】将铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到和的混合气体(标准状况)，当向反应后的溶液中加入一定浓度溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为。和的混合气体中，的体积分数是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】金属阳离子沉淀后生成氢氧化物，因此，， 根据得失电子数目守恒，3n(NO)+n(NO2)=1mol，n(NO)+n(NO2)=，联立解得n(NO)=0.3mol，n(NO2)=0.1mol，相同条件下，体积分数等于物质的量分数，因此二氧化氮的体积分数为=25%，故选A。 【变式4-2】在的溶液中，加入，全部溶解，假设还原产物只有和，将反应后的溶液用蒸馏水稀释至时，测得的浓度为，下列说法错误的是 A．反应中，体现的酸性和氧化性 B．当时，生成的物质的量为 C．反应后的溶液稀释后，为 D．若a的值增大，则产生和的体积比增大 【答案】D 【分析】的溶液中，溶解后溶液中，反应后的溶液中，设还原产物中和分别为xmol和ymol，根据N原子守恒知：，根据得失电子守恒知：。 【解析】A．与Cu反应生成硝酸铜和氮氧化物，由于N元素部分变价，反应中体现了的酸性和氧化性，A不符合题意； B．当时，根据得失电子守恒和N原子守恒式联立可解得，B不符合题意； C．，C不符合题意； D．若a的值增大，NO和的物质的量之和增大，被还原生成NO和，得电子的物质的量不变，所以产生NO和的体积比减小，D符合题意； 故选D。 【变式4-3】查资料知：一般情况下，不同浓度的硝酸与金属反应，硝酸的浓度越小，还原产物中低价态的成分所占比例越多。如图表示铁与不同浓度硝酸反应时的主要还原产物及含量，下列说法错误的是 A．曲线代表的还原产物分别为和 B．浓硝酸与足量的铁粉完全反应，生成和的物质的量之比为 C．铁粉与足量稀硝酸完全反应，此反应过程中表现酸性的的总质量为 D．P点时，生成与物质转移电子的物质的量之比为 【答案】C 【分析】已知，一般情况下，不同浓度的硝酸与金属反应，硝酸的浓度越小，还原产物中低价态的成分所占比例越多，结合图像可知，初始a含量较大为铵根离子、后期b含量较大为二氧化氮； 【解析】A．由分析可知，曲线代表的还原产物分别为和，A正确； B．由图可知，浓硝酸与足量的铁粉完全反应生成等量的NO、，故生成和的物质的量之比为，B正确； C．铁为1mol，与足量稀硝酸完全反应生成三价铁，则与铁离子结合的硝酸根离子为3mol，则此反应过程中与铁反应表现酸性的的质量为3mol×63g/mol=，但是反应中还生成硝酸铵，故此反应过程中表现酸性的的总质量大于，C错误； D．P点时，生成等量的NO 和，氮元素化合价由+5变为+2生成NO、由+5变为-3得到，则生成与物质转移电子的物质的量之比为，D正确； 故选C。 题型五 含氮物质的转化 解题要点 解题时，抓住氮元素化合价的变化，依据氧化还原反应的知识进行分析、判断。 （1）牢记一条转化主线，侧重物质之间转化的条件及产物： N2NH3NONO2HNO3NH4NO3。 （2）结合氧化还原反应中“价态转化规律”，认识不同价态含氮物质之间的转化关系： NH3NONO2HNO3 （3）明确含氮物质的连续氧化关系：N2NONO2HNO3 【例5-1】氮元素的部分化合价与物质类别的对应关系如图所示。 下列说法正确的是 A．若G、F是同一物质，则其组成为NH4NO3 B．D与水的反应中，D只是还原剂 C．物质B转化为C只能通过人工固氮实现 D．A与E的浓溶液靠近发生氧化还原反应产生白烟 【答案】A 【分析】根据二维图可知：A为NH3，B为N2，C为NO，D为NO2，E为HNO3，G为硝酸盐，F为铵盐。 【解析】A．G是硝酸盐，F是铵盐，则NH4NO3既可以表示物质G又可以表示物质F，A项正确； B．D是NO2，与水反应生成HNO3和NO，反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，B项错误； C．N2转化为NO可以通过大气固氮实现，C项错误； D．NH3与挥发出来的HNO3反应生成NH4NO3白烟，该反应是非氧化还原反应，D项错误； 答案选A。 【例5-2】下列物质为含有相同元素的单质或化合物，在一定条件下的转化关系如图所示（略去部分生成物和反应条件），其中丙为红棕色气体，戊是单质。下列说法正确的是 A．甲的水溶液能导电，所以甲是电解质 B．甲和乙既可用排空气法收集，又可用排水法收集 C．甲、丙反应每生成1mol戊，转移的电子为12mol D．常温下，可用铝制容器盛装丁的浓溶液 【答案】D 【分析】丙为红棕色气体，戊是单质，则丙为NO2、戊为N2；NH3催化氧化为NO、NO和氧气反应生成NO2、NO2和水反应生成硝酸，NH3和NO2反应生成N2和水，则甲是NH3、乙是NO、丁是HNO3。 【解析】A．NH3自身不能电离，NH3是非电解质，故A错误； B．NO不能用排空气法收集，NH3不能用排水法收集，故B错误； C．8NH3+6NO2=7N2+12H2O，生成7molN2转移24mol电子，反应每生成1molN2，转移的电子为mol，故C错误； D．常温下，铝在浓硝酸中钝化，可用铝制容器盛装浓硝酸，故D正确； 选D。 【变式5-1】农村有句谚语：“雷雨肥庄稼”。有关的变化过程如下 下列说法错误的是： A．反应1属于氮的固定 B．反应2的产物呈红棕色 C．反应3中氧化剂与还原剂的物质的量比为1：1 D．反应1、2、3均属氧化还原反应 【答案】C 【解析】A．氮的固定是将氮气转化为氮的化合物的过程，由转化过程可知反应1属于氮的固定，故A正确； B．反应2产物为，为红棕色气体，故B正确； C．反应3为，转化为NO表现氧化性，转化为硝酸表现还原性，氧化剂与还原剂的物质的量比为1：2，故C错误； D．反应1、2、3均存在化合价变化，都属氧化还原反应，故D正确； 故选：C。 【变式5-2】催化还原NO，其中一种催化机理如图所示，下列说法错误的是 A．1个中含有电子的数目为10个 B．反应过程中Ⅲ和Ⅳ发生的是氧化还原反应 C．总反应离子方程式为： D．是催化剂且在反应过程中化合价发生了变化 【答案】C 【解析】A．1个N含有7个电子，1个H含有1个电子，1个中含有电子的数目为10个，故A正确；B．反应过程中Ⅲ有氮气生成，Ⅳ有氧气参与反应，均是氧化还原反应，故B正确；C．反应中应该还有氧气参与了反应，总反应离子方程式为：，故C错误；D．二氧化锰与氨气同时进入反应体系，最终又有二氧化锰生成，可知为催化剂，再从反应Ⅳ可知化合价发生了变化，故D正确；答案选C。 【变式5-3】如图是某常见非金属元素的价类二维图。 已知：f的浓溶液长时间放置可能出现黄色 （1）请用化学方程式表达出现黄色的原因： 。 （2）实验室制备a的化学方程式为 ，用a和滴有酚酞的水进行喷泉实验，产生红色的喷泉，体现了a的哪两个性质 。 （3）d为红棕色气体，将其通入水中，当转移2mol电子时，被氧化的d的物质的量为 mol。 （4）若要将a转化为b，从原理上看，下列试剂可行的是_______。 A．Na B．Cl2 C．NH4Cl D．NO （5）工业上可用a检验输送Cl2的管道是否泄漏，如有泄漏则有白烟生成，其原理是 (用化学方程式表示) （6）a可用于生产燃料电池，通入a的一极为电池的 (填“正”或“负”，下同)极，该电池工作过程中，电解质溶液中的OH-向 极区域移动。 【答案】（1）4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O （2）Ca(OH)2+ 2NH4ClCaCl2+ 2NH3↑ + 2H2O 极易溶于水，水溶液显碱性 （3）2 （4）BD （5）3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl （6）负 负 【分析】f的浓溶液长时间放置可能出现黄色，f为HNO3，由元素的价类二维图可知，a为NH3、b为N2、e、d、c分别为NO、NO2、N2O5，h为硝酸盐。 【解析】（1）硝酸分解生成的NO2，溶解在硝酸中使得溶液呈黄色，分解反应为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O； （2）实验室利用Ca(OH)2和NH4Cl共热制备氨气，反应的方程式为Ca(OH)2+ 2NH4ClCaCl2+ 2NH3↑ + 2H2O；氨气产生红色喷泉实验，利用了氨气极易溶于水，且水溶液显碱性的性质； （3）NO2溶解在水中的反应为，由此可知当转移2mol电子时，被氧化的NO2的物质的量为2mol； （4）氨气转化为氮气，需要加入氧化剂，从元素价态分析可知，符合题意的有Cl2、NO； （5）氯气与氨气生成NH4Cl固体小颗粒，可观察到产生白烟，相关的反应方程式为3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl； （6）从元素价态分析可知，NH3应通入负极，发生氧化反应；原电池中，阴离子向负极定向移动。 题型六 SO2和NOx的污染治理 解题要点 题目中常见的NOx尾气处理方法： ①碱液吸收法 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②氨气吸收法： 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【例6-1】随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是 A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2 C．为了防止空气污染，我国应禁止销售汽车 D．催化转化总化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2 【答案】D 【解析】A．在反应中N元素化合价由反应前NO中的+2价变为反应后N2中的0价，化合价降低，得到电子被还原，NO作氧化剂，N2为还原产物，A错误； B．有毒的气体对环境有污染，CO、NO都是有毒物质，所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO，N2是空气的成分，不是污染物，B错误； C．减少空气污染，应该控制尾气的排放，可以采取汽车限号行驶、使用新能源汽车等措施，而不可能武断一刀切，采取禁止销售汽车来达到环保目的，C错误； D．该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应条件是催化剂，所以该反应方程式：2NO+O2+4CO4CO2+N2，D正确； 故合理选项是D。 【例6-2】氮肥厂、生活污水中的氮元素多以和的形式存在，氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因。氨氮废水的处理方法有物理化学法、化学法、生物法等。 （1）吹脱法：先向氨氮废水中加溶液调节至11左右，再吹入热空气或水蒸气使氨气挥发并回收利用。 ①写出发生反应的离子方程式： 。 ②吹脱法除了不适用于低浓度氨氮废水的处理外，还存在的不足有 (写2点)。 （2）化学沉淀法：向废水中投入氯化镁和磷酸钠，形成沉淀从而除去铵根离子。 ①写出发生反应的离子方程式： 。 ②该沉淀法不适合处理碱性过强的氨氮废水，其原因是 。 （3）次氯酸钠氧化法：除去氨氮的反应机理如图1所示(其中和略去)，实验测得相同条件下，废水中氨氮去除率与温度关系如图2所示。 ①氧化的总反应的化学方程式为 。 ②当温度高于25℃时，废水中的氨氮去除率随着温度升高而越低，其原因是 。 （4）生物法：先在硝化细菌作用下空气中的氧气将氧化为(硝化过程)，后在反硝化细菌作用下利用有机碳源将转化为氮气而排放(反硝化过程)。 ①硝化过程中经过两步反应转变为，第一步为 (写离子方程式)，第二步为。 ②反硝化过程中常将甲醇作为有机碳源。当反应中有转变为二氧化碳时，转化的的物质的量为 。 【答案】（1） 成本高、脱氮率低；可能造成二次污染 （2） 形成氢氧化镁沉淀，降低除去效率 （3） 温度较高，加快了的分解，造成去除率降低 （4） 【解析】（1）①氮肥厂、生活污水中的氮元素多以和的形式存在，向氨氮废水中加溶液，方程式为：。 ②由于需要向氨氮废水中加溶液，存在的缺点是：成本高、脱氮率低；可能造成二次污染。 （2）①根据向废水中投入氯化镁和磷酸钠，形成沉淀从而除去铵根离子，可知方程式为：。 ②若碱性过强的氨氮废水，加入氯化镁，会形成氢氧化镁沉淀，降低除去效率。 （3）①根据图分析可知，氧化的产物是氮气等无害物质，所以方程式为：。 ②因为次氯酸根不稳定，温度较高，加快了的分解，造成去除率降低。 （4）①在硝化细菌作用下被氧气氧化为，反应的离子方程式为：。 ②反硝化过程中常将甲醇作为有机碳源，甲醇被硝酸根离子氧化为二氧化碳，根据得失电子守恒可知， ，当反应中有转变为二氧化碳时，转化的的物质的量为。 【变式6-1】工业或机动车尾气中的会造成环境问题，可用多种方法脱除。 （1）碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含)，获得副产品。 ①等物质的量NO与被NaOH溶液吸收，产物只有一种盐，反应的离子方程式为 。 ②若吸收时NO与比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到晶体中最有可能混有的杂质是 (填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （2）还原法：尿素水溶液热解产生的可去除尾气中的，流程如下： ①尿素中氮元素的化合价为 。 ②写出“催化反应”过程中还原的化学方程式 。 ③若氧化处理后的尾气中混有，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低的去除率。试分析硫酸盐的产生过程 。 ④“催化反应”过程中需控制温度在250℃～380℃之间，温度过高，的去除率下降，其原因可能是温度过高催化剂的活性降低和 。 【答案】（1）① ②NaNO3 NO （2）①-3 ② ③SO2与O2、H2O反应生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成或者 ④温度升高，NH3催化氧化生成NO。 【分析】本题是尾气处理类的工业流程题，氧化处理后的尾气中含有二氧化氮和氧气，加入尿素后，利用尿素受热分解产生的氨气可以处理尾气中的氮的氧化物，催化反应后得到氮气和水，以此解题。 【解析】（1）①NO与NO2中氮元素化合价分别为+2、+4，等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，则生成NaNO2和水，反应的离子方程式为；②若吸收时NO与NO2比例控制不当，NO过量不影响生成物，NO2过量则和氢氧化钠生成亚硝酸钠和硝酸钠，故得到NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是NaNO3；NO和氢氧化钠不反应，故排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO； （2）①CO(NH2)2中碳元素+4价，氧元素-2价，氢元素+1价，设氮元素化合价为x，则4+(-2)+2x+1×4=0，解得x=-3；②依据题意可知反应物为NO2和NH3，产物为N2和H2O。于是，方程式为；③硫酸盐形成需要，而题目中混合气体含有的是SO2，因此可以推到形成的过程中存在将SO2氧化成SO3的过程。尿素水溶液热解和催化生成N2过程中均有H2O，可以将SO3转化成H2SO4。生成的H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。答案为：SO2与O2、H2O反应生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成或者；④尾气中还含有氧气，温度升高，NH,和氧气有可能发生催化氧化反应生成NO，故答案为：温度升高，NH3催化氧化生成NO。 【变式6-2】与都是大气污染物，研究两种气体的转化有利于资源化利用。 （1）与混合有淡黄色固体生成，反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。 （2）纳米可用作脱除气体的脱硫剂，脱硫过程中生成硫化亚铁和单质硫，该反应的化学方程式为 。 （3）氧化吸收，随的浓度及物质的量不同，氧化产物可以是或，若产物中，则反应的离子方程式为 。 （4）将通入软锰矿（主要成分为）悬浊液中可制备，反应的化学方程式为 。 （5）溶于雨水会形成酸雨，酸雨的小于 。 （6）利用电化学装置可将转化为，其原理如图所示： ①溶液中的移向 （填“电极”或“电极”）。 ②电极a反应式为 。 【答案】（1） （2） （3） （4） （5）5.6 （6）电极 【解析】（1）与发生反应2H2S+SO2=3S+2H2O，H2S被氧化，生成的S为氧化产物，SO2被还原，生成的S为还原产物，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为。 （2）纳米可用作脱除气体的脱硫剂，脱硫过程中生成硫化亚铁和单质硫，根据氧化还原的得失电子守恒和原子守恒可得该反应的化学方程式为。 （3）氧化吸收生成和，若产物中，则根据氧化还原的得失电子守恒和原子守恒可得该反应的离子方程式为。 （4）和反应生成的化学方程式为。 （5）溶于雨水先生成亚硫酸，亚硫酸被空气中氧气氧化生成强酸硫酸，故酸雨的小于5.6。 （6）根据原电池装置可知氧气发生还原反应做正极，即b为正极，a为负极。①溶液中的移向电极b；②电极a为二氧化硫发生氧化反应，为。 题型七 硅及其化合物的性质与工业制备 解题要点 1.硅及其化合物的特性 （1）一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体。 （2）Si的还原性强于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 （3）非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 （4）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 （5）一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐，故SiO2不是两性氧化物)。 （6）一般情况下，无机酸能溶于水，但硅酸却难溶于水。 （7）一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。 因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。 但在高温下，可发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(CO2离开反应体系促进反应的正向进行)。 （8）一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅不溶于水，也不与水反应。 2．高纯硅的制备 （1）制备原理：用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅。 （2）制备流程： （3）涉及的主要化学反应 (a)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (b)Si＋3HClSiHCl3＋H2 (c)SiHCl3＋H2Si＋3HCl 【例7-1】下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．工业上用焦炭还原石英砂制得粗硅： B．特殊的硅氧四面体结构不仅存在于晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中 C．实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用玻璃塞，以免发生黏连 D．因为高温时与反应放出，所以酸性比强 【答案】B 【解析】A．工业上用焦炭还原石英砂制得粗硅：，故A错误；B．晶体中Si与O通过共价键连接成四面体结构的空间网状结构，硅酸盐中也存在Si与O构成的四面体结构，故B正确；C．实验室盛放碱溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞玻璃，玻璃塞中有二氧化硅，二氧化硅可以与碱液反应生成硅酸盐，故C错误；D．酸性强弱的比较只有在没有外界条件干扰化学反应时才能比较，与反应放出反应条件为高温干扰化学反应，所以不能说明硅酸酸性比碳酸酸性强，一般在溶液中强酸可制得弱酸，即硅酸钠溶液中通入CO2，制得硅酸说明碳酸酸性强于硅酸，故D错误；故选B； 【例7-2】信息技术离不开芯片，现代芯片离不开高纯度的硅，工业上用“西门子法”以硅石为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 已知：室温下为易挥发、易与水反应的无色液体 A．“还原”过程主要氧化产物为 B．原料气和应充分去除水和氧气 C．上述流程中能循环利用的物质有和 D．工业上也可以用焦炭还原石英砂制取粗硅，反应的化学方程式为： 【答案】C 【分析】硅石还原时，和反应生产和，获得粗硅；粗硅酸浸除去金属Mg和后，硅与反应生成氢气和，最后还原三氯硅烷制得高纯硅。 【解析】A．“还原”时，和反应生产和，A项正确；B．原料气和应充分去除水和氧气，否则会导致遇水反应，和氧气混合会发生爆炸，B项正确；C．上述流程中能循环利用的物质有和，项错误；D．工业上也可以用焦炭还原石英砂制取粗硅，反应的化学方程式为，D项正确；答案选C。 【变式7-1】下列说法正确的是 A．可以用石英坩埚熔融纯碱 B．Si在自然界主要以游离态存在 C．Na2SiO3溶液可与盐酸反应 D．SiO2属于酸性氧化物，不与任何酸反应 【答案】C 【解析】A．可以用石英坩埚主要成分SiO2熔融时与纯碱反应，A错误；B．自然界中没用游离态Si，B错误；C．Na2SiO3溶液可与盐酸反应成氯化钠和硅酸, ，C正确；D．SiO2与氢氟酸反应生成SiF4气体和水，D错误；故选C。 【变式7-2】工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．该反应说明非金属性：C＞Si B．1 mol SiO2含Si-O键的数目约为4×6.02×1023 C．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ D．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 【答案】A 【分析】石英砂主要成分是SiO2，SiO2与焦炭在1800～2000℃条件下发生还原反应产生粗硅，然后粗硅与HCl在300℃条件下发生反应产生SiHCl3、H2，然后经蒸馏得到纯净SiHCl3，SiHCl3与H2在1100℃条件下发生还原反应产生高纯硅，然后根据问题分析解答。 【解析】A．该反应说明在高温条件下微粒的还原剂：C＞Si，而不能说明元素的非金属性：C＞Si，A错误；B．在SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子形成4个Si-O共价键，故1 mol SiO2中含4 mol的Si-O键，则含有的Si-O共价键的数目约为4×6.02×1023，B正确；C．在1800～2000℃条件下，石英砂与焦炭反应产生粗硅和CO，反应的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，C正确；D．在高温下水蒸气能和焦炭反应；氢气和氧气容易发生爆炸，所以原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，D正确；故合理选项是A。 【变式7-3】由制备高纯度硅的工业流程如图所示： 下列说法错误的是 A．硅元素在自然界中均以化合态形式存在 B．由步骤①中的反应可知，碳的非金属性比硅强 C．反应②产生的与反应③产生的可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下的氧化还原反应 【答案】B 【分析】与焦炭在高温下发生反应生成粗硅和CO，粗硅与HCl在高温下反应生成氢气和SiHCl3，SiHCl3与氢气再反应生成纯硅和HCl，据此分析解答。 【解析】A．硅元素属于亲氧元素，在自然界中只以化合态存在，故A正确； B．步骤①中发生反应：，反应中C作还原剂，Si为还原产物，因此不能说明碳的非金属性比硅强，故B错误； C．反应②生成的可用于反应③，反应③生成的可用于反应②，从而实现循环使用，故C正确； D．由流程可知反应①②③的反应温度在几百或上千度，均为在高温或较高温度下的氧化还原反应，故D正确； 故选：B。 题型八 无机非金属材料的判断 【例8-1】科技兴国，材料的研究与应用在众多领域做出巨大的贡献。下列有关说法不正确的是 A．计算机芯片的主要材料是晶体硅 B．碳纳米管与石墨烯互为同位素 C．碳化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 D．镍钛合金属于金属材料 【答案】B 【解析】A．计算机芯片的主要材料是晶体硅，A正确； B．两者均为碳元素的同素异形体（结构不同的单质），而非同位素，B错误； C．碳化硅陶瓷具有耐高温、高硬度等特性，属于新型无机非金属材料，C正确； D．镍钛合金属于金属材料，合金是金属材料的重要组成部分，D正确； 故选B。 【例8-2】2024年6月3号，嫦娥六号在月球背面上展示的国旗是我国科研人员利用玄武岩熔融拉丝技术制作而成的。玄武岩石料由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。下列说法中错误的是 A．硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构 B．玄武岩纤维具有耐腐蚀、耐高温、耐低温的优异性能 C．由，说明硅酸的酸性比碳酸强 D．玄武岩纤维是一种无机非金属材料 【答案】C 【解析】A．硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，类似于共价晶体结构特点，致使硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、耐腐蚀等性质，A正确；B．由题干信息结合A项分析可知，玄武岩属于硅酸盐，玄武岩纤维具有耐腐蚀、耐高温、耐低温的优异性能，B正确；C．常温下，水溶液中酸性强的酸能制取酸性弱的酸，SiO2和CaCO3在高温下反应生成CO2气体是高温条件下的反应，不说明硅酸的酸性比碳酸强，C错误；D．由题干信息结合A项分析可知，玄武岩属于硅酸盐，则玄武岩纤维是一种无机非金属材料，D正确；故答案为：C。 【变式8-1】材料是科技进步的阶梯。下列关于化学材料说法错误的是 A．氮化硅、氧化铝、碳化硅等新型陶瓷是无机非金属材料 B．有机玻璃可以制成飞机和车辆的风挡、光学仪器等，属于硅酸盐材料 C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM与石墨烯互为同素异形体 D．生铁可以铸造下水井盖，因为生铁中碳含量较钢更高，硬度更大 【答案】B 【解析】A．氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)等都具有较高的熔点，可用作制新型陶瓷，新型陶瓷是无机非金属材料，A正确；B．有机玻璃的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物，属于高分子材料，不属于硅酸盐材料，B错误；C．碳纳米管TEM与石墨烯均是碳单质，互为同素异形体，C正确；D．生铁中碳含量较钢更高，硬度更大，可以铸造下水井盖，D正确；答案选B。 【变式8-2】神舟十八号载人飞船成功发射，展现了中国航天事业的强大实力和技术水平。下列叙述不正确的是 A．飞船使用的Si3N4隔热层属于新型无机非金属材料 B．为空间站提供能量的砷化镓太阳能电池材料也可用SiO2代替 C．电解熔融状态的氧化铝制得单质铝时，可加入些冰晶石来缩短加热时间 D．火箭壳体采用的碳纤维缠绕复合材料强度高、密度小，可提高火箭的射程及运载能力 【答案】B 【解析】A．氮化硅陶瓷属于无机物，是新型无机非金属材料，A正确； B．砷化镓用作太阳能电池板，具有半导体的性质，SiO2没有半导体性质，不可以用SiO2代替，B错误； C．电解熔融状态的氧化铝制得单质铝时，因氧化铝熔点高，可加入些冰晶石降低熔点来缩短加热时间，C正确； D．火箭壳体采用的碳纤维缠绕复合材料强度高、密度小，耐高温，质量轻，可提高火箭的射程及运载能力，D正确； 故选B。 题型九 有关氮及其化合物的实验探究 【例9-1】一定温度下，探究铜与稀HNO3反应，过程如图，下列说法不正确的是 A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 【答案】B 【解析】A．过程发生的反应为Cu和稀HNO3的反应离子方程式为3Cu＋2＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故A正确； B．随着反应的进行，溶液里生成硝酸铜，根据氮元素守恒，溶液中c(HNO3)应比原硝酸浓度减小，不会增大，故B错误； C．加入NO2后反应速率加快，说明NO2对该反应具有催化剂，故C正确； D．反应停止后，再抽入空气，空气中的氧气能与一氧化氮,水继续反应生成硝酸，可继续溶解铜，故D正确； 故选B。 【例9-2】某实验小组在实验室模拟工业制 HNO3的装置如图所示，其中a为一个可持续鼓入空气的气囊。 已知：P2O5是一种干燥剂，也可用来吸收碱性气体。 回答下列问题： （1）装置A常用于实验室制NH3，则装置A试管中盛装的药品是 (填化学式)。 （2）装置C中发生反应的化学方程式为 。 （3）装置D中P2O5的主要作用是 。 （4）装置F中生成硝酸的离子方程式为 。工业上要获得浓度较大的硝酸，往往在稀硝酸中加入某吸水剂后进行蒸馏，蒸馏时不能采用较高温度，原因是 。 【答案】（1）NH4Cl和Ca(OH)2 （2）4NH3+5O24NO+6H2O （3）吸收未反应完的氨气和水蒸气 （4）3NO2+H2O=2H++NO+NO 硝酸受热易分解 【分析】A为制备氨气的装置，反应为：2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O，经过碱石灰干燥，氨气在C中发生催化氧化得到一氧化氮，D装置吸收未反应完的氨气和水蒸气，E为安全瓶，F装置为二氧化氮与水制备硝酸的装置，由a鼓入空气，将NO变为NO2，最后连尾气处理装置，据此分析作答。 【解析】（1）由分析可知，装置A试管中盛装的药品是NH4Cl和Ca(OH)2； （2）氨气在C中发生催化氧化得到一氧化氮和水，发生反应的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O； （3）D装置中P2O5用于吸收未反应完的氨气和水蒸气； （4）装置E中生成硝酸的离子方程式为：3NO2+H2O=2H++NO+NO；蒸馏时不能采用较高温度，原因是硝酸受热易分解。 【变式9-1】实验小组探究溶液与以及铵盐溶液的反应。 已知：i．为棕黑色，接近无色 ii．溶液的越小，溶液的越大 实验 序号 试剂a 实验现象 试剂a 溶液 I 溶液 紫色略变浅，试管底部有少量的棕黑色沉淀 II 硫酸酸化的 溶液 紫色变浅 III 硫酸酸化的 溶液 紫色褪去 IV 氨水 紫色变浅，试管底部棕黑色沉淀的量比I中的多 V 溶液 无明显变化 下列说法不正确的是 A．由I、II可知，酸性越强，越有利于氧化 B．由II、III可知，浓度减小，其还原性增强 C．V的目的是排除还原的干扰 D．由I、IV、V可知，与相比，更易还原 【答案】B 【解析】A．由I、II可知，酸性越强，紫色褪色越明显，说明酸性越强，越有利于氧化，A正确； B．II实验使用的溶液为等pH的溶液，而III实验使用的溶液为等pH的溶液，铵根离子浓度不相同的同时，III实验中还有非单一变量氯离子的干扰，不能认为浓度减小，其还原性增强，应考虑氯离子的还原作用，B错误； C．对比实验IV和V，V选择等pH的强碱溶液，目的是排除还原的干扰，C正确； D．由I、IV、V可知，实验IV试管底部棕黑色沉淀的量比I中的多，说明与相比，更易还原，D正确。 故选B。 【变式9-2】小组同学用淀粉碘化钾试纸检验气体，过程如下。 实验操作 实验现象 实验Ⅰ 将用水润湿的淀粉碘化钾试纸靠近气体 试纸迅速变蓝 实验Ⅱ 将干燥的淀粉碘化钾试纸靠近气体 试纸无明显变化，较长时间后稍变蓝 实验Ⅲ 将用乙醇润湿的淀粉碘化钾试纸靠近气体 试纸迅速变黄 （1）对Ⅰ中试纸迅速变蓝的原因作出如下假设。 ①假设a：中N的化合价为 ，在水的作用下将KI氧化。 ②假设b：与水反应 (用化学方程式表示)，产生的氧化KI。 ③假设c：空气中存在，在酸性条件下氧化KI，离子方程式为 。 （2）探究假设b、c是否成立。 实验Ⅳ：将 (填试剂)滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸无明显变化。 得出结论：假设b、c不是Ⅰ中试纸迅速变蓝的主要原因。 （3）探究假设a是否成立。 资料：ⅰ.与水反应生成，有强氧化性。 ⅱ.(淡黄色)微溶于水，AgI(黄色)、(棕黑色)难溶于水。 实验Ⅴ： ①证实与水反应生成的证据是 。 ②写出与水反应生成的化学方程式： 。 小组同学认为Ⅰ中试纸迅速变蓝的可能原因有：与水反应生成的迅速氧化KI；水作溶剂增大氧化KI的速率。 （4）结合乙醇的性质，分析Ⅲ中试纸迅速变黄(经检测含有)的可能原因： 。 【答案】（1） （2）pH与I相同的硝酸 （3）加入稀硫酸和淀粉后，溶液迅速变蓝 （4）有还原性，有氧化性，两者反应生成的迅速氧化KI;是有机溶剂，能溶解多种有机物和无机物，增大氧化KI的速率 【分析】NO2与水反应生成具有强氧化性的HNO3与NO或生成HNO2,，用淀粉碘化钾溶液进行检验，以此分析； 【解析】（1）①NO2中N的化合价为+4； 故答案为：+4； ②NO2与水反应生成具有强氧化性的HNO3，HNO3与KI生成碘单质； 故答案为：； ③KI具有还原性，与氧气反应生成碘单质，； 故答案为：； （2）b中NO2与水反应生成具有强氧化性的HNO3，故将pH与I相同的硝酸滴在淀粉碘化钾试纸上； 故答案为：pH与I相同的硝酸； （3）①NO2与水反应生成具有强氧化性的HNO2，与碘离子反应生成碘单质，遇到淀粉溶液变蓝； 故答案为：加入稀硫酸和淀粉后，溶液迅速变蓝； ②NO2与水反应生成具有强氧化性的HNO2，； 故答案为：； （4）C2H5OH有还原性，NO2有氧化性，两者反应生成的HNO2迅速氧化KI；C2H5OH是有机溶剂，能溶解多种有机物和无机物，增大NO2氧化KI的速率； 故答案为：C2H5OH有还原性，NO2有氧化性，两者反应生成的HNO2迅速氧化KI；C2H5OH是有机溶剂，能溶解多种有机物和无机物，增大NO2氧化KI的速率。 【变式9-3】亚硝酸钠()常用作食品防腐剂，实验室常用NO和反应制得。已知：是白色粉末，易溶于水。 回答下列问题： （1）滴入浓硝酸前先通入一段时间的，目的是 。 （2）B装置中发生反应的化学方程式为 、 。 （3）C装置中试剂是 (填名称)。 （4）观察到F装置中溶液由紫红色变为无色，经检验氧化产物是，还原产物是。写出F装置中发生反应的离子方程式： 。 （5）探究的性质。取一定量产品溶于水，将得到的溶液分成三份并进行如表所示实验： 实验 实现操作 实现现象 I 向第一份溶液中滴加酚酞溶液 溶液呈红色 II 向酸性高锰酸钾溶液中滴加第二份溶液 溶液褪色 III 向KI-淀粉溶液中滴加几滴稀盐酸，再滴加第三份溶液 溶液变蓝 由此推知，具有的性质依次为 、 、 。 （6）人体正常的血红蛋白中含，若误食，会导致血红蛋白中转化为而中毒，服用维生素C可解毒。在中毒和解毒过程中，下列说法错误的是___________(填字母)。 A．是还原剂 B．维生素C是还原剂 C．维生素C将还原为 D．被还原 （7）测定样品纯度。取w g样品溶于水，配制成250mL溶液，量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，用c 酸性溶液滴定至恰好完全反应(杂质不参与反应)，消耗酸性溶液V mL。样品纯度为 %。 【答案】（1）除去装置中的空气，防止生成杂质 （2） （3）浓硫酸 （4） （5）溶液显碱性 还原性 氧化性 （6）A （7） 【分析】A装置中铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，通入B装置，B装置吸收挥发出的硝酸，同时二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮、铜粉和硝酸反应生成一氧化氮，C装置中为浓硫酸，干燥一氧化氮，进入D装置，NO与过氧化钠反应制备亚硝酸钠，E装置中浓硫酸吸收水，防止F装置中的水进入D装置，F中酸性高锰酸钾吸收多余的NO，防止污染空气。 【解析】（1）滴入浓硝酸前先通入一段时间的N2，排除装置中的空气，防止空气中的氧气与亚硝酸钠反应生成硝酸钠杂质，同时防止过氧化钠与空气中的水、二氧化碳反应生成其他杂质； （2）结合以上分析，B装置水与二氧化氮反应制备一氧化氮，同时吸收挥发出来的硝酸，B中发生反应的化学方程式为：；； （3）C中试剂是浓硫酸，干燥NO； （4）F中酸性高锰酸钾溶液吸收多余的NO，溶液由紫红色变为无色，经检验氧化产物是，还原产物是Mn2+，F中发生反应的离子方程式为：； （5）向溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈红色，说明溶液显碱性； 向酸性高锰酸钾溶液中滴加溶液，溶液褪色，说明具有还原性； 向KI-淀粉溶液中滴加几滴稀盐酸，再滴加溶液，溶液变蓝，说明有碘单质生成，说明具有氧化性； （6）A．NaNO2将Fe2+氧化为Fe3+，NaNO2是氧化剂，A项错误； B．维生素C能将Fe3+还原为Fe2+，维生素C是还原剂，B项正确； C．维生素C能将Fe3+还原为Fe2+，C项正确； D．NaNO2将Fe2+氧化为Fe3+，NaNO2是氧化剂，被还原，D项正确； 答案选A （7）根据关系式计算，样品纯度为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$