专题02 氮硅及其化合物 学案-2024-2025学年高一下学期人教版（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】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：、、、 【例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 【例1-3】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 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】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 。 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】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 【例5-2】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 【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 。 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： 【例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 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 。 【例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 %。 专题02 氮、硅及其化合物 题型一 氮及其化合物的化学性质 【例1-1】【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 【例1-2】【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。 【例1-3】【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 【例2-1】【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】【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 【例3-1】【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； 【例3-2】【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。 题型四 金属与硝酸反应的计算 【例4-1】【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：。 题型五 含氮物质的转化 【例5-1】【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； 【例5-2】【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 【例6-1】【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； 【变式6-1】【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。 题型七 硅及其化合物的性质与工业制备 【例7-1】【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】【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。 【例7-3】【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】【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】【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。 题型九 有关氮及其化合物的实验探究 【例9-1】【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】【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。 【例9-3】【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 学科网（北京）股份有限公司 $$