(完整)高中化学氮及其化合物计算题分类汇编(难题),推荐文档

氮及其化合物

(一)氮气

1．氮元素存在形态

空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。

2．N2的物理性质

氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。

3．N2的化学性质

由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只有在高温条件下才能发生一些化学变化。

(1)与H2的反应：N2 + 3H22NH3

(2)与O2的反应：N2 + O22NO

(3)与Mg的反应：3Mg + N2Mg3N2

4．氮的固定

(1)定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。

(2)氮的同定的途径

①生物固氮

豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。

②大气同氮

闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。 N2 + O22NO

2NO + O2 = 2NO2

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。

③工业固氮

氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨(NH3)。

N2 + 3H22NH3

工业上就是利用这个原理来合成氨的。

（二）一氧化氮和二氧化氮

1、一氧化氮：无色气体，难溶于水，有很大毒性，在常温下极易被氧化成二氧化氮。2NO＋O2→2NO2

2、二氧化氮：有刺激性气味的红棕色气体，溶于水生成硝酸和一氧化氮。

3NO2＋H2O =2HNO3＋NO 2NO N2O4（无色）

注意：关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。

①NO2或NO2与N2（或非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2＋H2O→ 2HNO3＋NO 利用气体体积变化差值进行计

算。

②NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋2H2O＋O2 =4HNO3可知，当体积比为

＝4：1，恰好完全反应

V(NO2)：V(O2) ＞4：1，NO2过量，剩余气体为NO

＜4：1，O2过量，乘余气体为O2

③NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO＋O2→2NO2，3NO2＋H2O→2HNO3＋NO ，总反应式为：4NO＋2H2O＋3O2→

4HNO3当体积比为

＝4：3，恰好完全反应

V(NO)：V(O2) ＞4：3，NO过量，剩余气体为NO

＜4：3，O2过量，乘余气体为O2

④NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按①求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO 的体积即为NO的总体积，再按③方法进行计算。

（三）硝酸的化学性质

1、HNO3具有酸的通性。

2、HNO3具有强氧化性，表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。

【注意】由于硝酸氧化性很强，任何金属与硝酸反应都不能放出氢气，在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时，浓硝酸还原产物为NO2，稀硝酸还原产物为NO，（但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸强）；

这类反应中硝酸只有一部分体现氧化性被还原，另一部分体现酸性生成硝酸盐。

铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有强氧化性，所以在金属的表面形成一层致密的氧化膜，阻止反应继续进行，这个过程叫钝化。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。

3、在溶液中NO3—几乎与所有离子能大量共存，但注意，当溶液的酸性较强可形成硝酸溶液，具有还原性的某些离子则不能与其大量共存，如NO3—、H＋、Fe2＋中任意两者能大量共存，但三者则不能大量共存。

即：NO3—在中性或碱性溶液中不表现氧化性，而在酸性溶液中表现强氧化性。

（四）氨气

1、氨的物理性质

氨气为无色、有刺激性气味的气体，比空气轻，易液化，极易溶于水（喷泉实验），氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度越高，密度越小。

2、氨的化学性质；

（1）与水反应，溶液呈碱性：NH3+H2NH3·H2NH4++OH-

氨水中所含有微粒： NH3·H2O分子，NH4+，OH-，氨水中溶质通常看作为NH3，而不是NH3·H2O。

（2）与酸反应

NH3+HNO3 = NH4NO3 HCl+NH3=NH4Cl H2SO4+2NH3= (NH4)2SO4

氨气与氯化氢相遇便产生，可用于NH3与HCl的相互检验。

（3）还原性

NH3分子中氮元素呈－3价，具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应，被它们氧化：

NH3＋ Cl2 = NH3＋ CuO =

NH3＋ O2 = NH3＋ O2 =

3、氨气的实验室制法

（1）原理：固态铵盐与碱加热反应： 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

（2）发生装置：固+固+加热型，与制备氧气相似；

（3）收集：向下排空气法。

（4）干燥：在干燥管中盛放碱石灰作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸

收氨气生成CaCl2·8NH3。

（5）验满：a．用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若变蓝，则满；b．蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，若

课堂练习：

1、将8 mL NO2和O2的混合气体通入倒立于水槽中装满水的量筒，充分反应后，剩余气体为1 mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为( )

A．7∶5 B．3∶7 C．7∶1 D．1∶7

2、同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2；②NO2和O2；③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是( )

A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1D．V3>V1>V2

3、在相同状况下，将下列四种混合气体：①体积比为3 ∶1的NH3和N2'②体积比为1 ∶1的NO2和N2③体积比为1 ∶1的NO2和O2'④体积比为4 ∶1的NO2和O2，分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中，充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4，下列关系正确的是( )

A．h1>h2>h3>h4 B．h4>h3>h2>h1 C．h4>h1>h3>h2 D．h2>h3>h1>h4

4、在常温下向盛满水并倒置于水槽中的试管里先后通入4 mL NO2、4 mL NO、5 mL O2，经过一段时间后，试管里剩余的气体有( )

A．NO B．O2 C．NO2和O2D．NO和O2

5、NO、NO2均可与NH3反应转化为无害的N2和H2O，现有3L NO、NO2的混合气体，，当耗用3L NH3时，可全部转化为N2和H2O，则NO和NO2的体积之比为（）

A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．任意比

6、把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器，倒置于水中（同温、同压），待液面稳定后，容器内气体体积变为24mL。则：

⑴原混合气体中，NO是 mL，NO2是 mL。

⑵若在剩余24mL气体中，通入6mLO2，待液面稳定后，容器内气体体积为 mL。

⑶若在剩余24mL气体中，通入24mLO2，待液面稳定后，容器内气体体积为 mL。⑷若在原48mLNO、NO2混合气体中，通入 mL O2，倒置在水面上，气体会全部吸收。

7、常温下，将NO和O2两种气体按物质的量1：3混合，则其平均相对分子质量（）

A．40.7 B．46 C．36 D．44

8、现有10mLNO和NO2混合气体，其平均相对分子量为36.4，通入一定量的O2后，还是10mLNO和NO2混合气体，但平均相对分子量为39.6，通入O2的体积是（）

A.1mL

B.3mL

C.5mL

D.10mL

9、反应NO+O2+NO2+H2O→HNO3（未配平）是多组化学计量数的化学方程式，当氧气有1/3被NO还原时，此反应各物质化学计量数之比是

10、某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物，当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2∶1 时，还原产物是( )

A．NO2 B．NO C．N2O D．N2

11、物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )

A．1∶4 B．1∶5

C．2∶3 D．2∶5

12、某稀硝酸能与5.4g铝恰好反应，当这份酸在与铁反应时，最多消耗铁的量为（）

A. 16.8g

B. 0.4mol

C. 11.2g

D. 0.2mol

13、已知镁和稀硝酸反应时，每有1mol HNO3反应，就有0.8mol电子转移，此时硝酸的还原产物可能是

A．NO2B．N2O C．NH4NO3 D．NO

14、Al 可以与稀硝酸反应，已知 HNO3被还原为 NO。若标准状况有 3.36 L NO 生成，则参加反应的 Al

的质量为________g，参加反应的硝酸为________mol

15、在一定温度下，某浓度的 HNO3与 Zn 反应，生成 NO2和 NO 的物质的量之比为 1：3，则要使 1mol

Zn 完全反应，需要 HNO3的物质的量为（）

A．2.8mol B．2.6mol C．2.4mol D．0.8mol

16、已知 Cu2S 与某浓度的硝酸反应时，生成硝酸铜和硫酸，若反应中 Cu2S 与 HNO3的物质的量之比

为 2:13，则该反应的还原产物为（）

A．N2O B．NO C．NO2 D．N2O3

17、Cu2S 与一定浓度的 HNO3反应，生成 Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO 和 H2O，当 NO2和 NO 的物质

的量之比为 1∶1 时，实际参加反应的 Cu2S 与 HNO3的物质的量之比为

18、足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( )

A.60 mL

B.45 mL

C.30 mL

D.15 mL

19、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )

A．0.24 mol B．0.21 mol C．0.16 mol D．0.14 mol

20、将32 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。

21、将51.2 g Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物共0.9 mol，这些气体恰好能被500 mL 2 mol/L NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，其中NaNO3的物质的量为( ) A．0.2 mol B．0.4 mol C．0.8 mol D．0.9 mol

22、1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量是多少？

23、在某100 mL混合酸中，HNO3的物质的量浓度为0.4 mol·L－1，H2SO4的物质的量浓度为0.2 mol·L－1。向其中加入2.56 g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2＋的物质的量浓度为( )

A．0.4 mol·L－1B．0.3 mol·L－1 C．0.225 mol·L－1 D．无法计算

24、有某硫酸和硝酸的混合溶液20 mL，其中含有硫酸的浓度为2 mol·L－1，含硝酸的浓度为1 mol·L－1，现向其中加入0.96 g铜粉，充分反应后(假设只生成NO气体)，最多可收集到标准状况下的气体的体积为( ) A．89.6 mL B．112 mL C．168 mL D．224 mL

25、将11.2 g的Mg-Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体X。再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是( )

A．0.3 mol NO2B．0.2 mol NO2

C．0.1 mol NO、0.3 mol NO2D．0.6 mol NO

26、将Mg、Cu组成的混合物26.4 g投入到适量的稀硝酸中，固体完全溶解，收集到标准状况下的NO气体8.96 L，向反应后的溶液中加入过量的5 mol·L－1的NaOH溶液300 mL，金属离子完全沉淀。则形成沉淀的质量是( ) A．43.2 g B．46.8 g

C．53.6 g D．63.8 g

27、1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液,当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，下列

说法不正确的是（）

A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2︰1

B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L

C.NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%

D.得到2.54沉淀时，加入NaOH溶液的体积60mL

28、汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多

1.75mol，则下列判断正确的是

A.生成40.0LN2（标准状况）

B.有0.250molKNO3被氧化

C.转移电子的物质的量为1.25mol

D.被还原的N原子的物质的量为3.75mol

29、一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则V可能为

A.9.0L

B.13.5L

C.15.7L

D.16.8L

30、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示：

下列分析或结果错误的是( )

A．混合酸中NO－3的物质的量为0.2 mol

B．O A段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气

C．溶液中最终溶质为FeSO4

D．c(H2SO4)为5 mol/L

31、一种工业尾气中含有NO和NO2（通常表示为NO x），NO x是空气中主要污染物之一。处理尾气的方法较多。方法一：氨气还原法： NH3+ NO x→N2 + H2O （未配平），

方法二：用碱液吸收2NO2+ 2NaOH→NaNO2 + NaNO3 + H2O，NO + NO2+ 2NaOH→2NaNO2 + H2O

（1）NO x中x的取值范围为________；

（2）NO x中n(NO)/n(NO2)=_________（用含“x”的代数式表示）；

（3）当x =1.75时，若用方法一消除NO x，则应通入氨气与NO x体积比（同温同压）V(NH3)/V(NO x)≥______；（4）若气体中除含NO x（NO和NO2）外，还含有体积分数为y 的N2O4，用方法二处理1mol这种气体，气体完全被吸收。计算：①满足气体完全被吸收的y 和x 的关系式②若y =0.2，求生成NaNO3和NaNO2的质量

32、硝酸发生氧化还原反应时，硝酸浓度越小，对应还原产物中氮的化合价越低。现有一定量铝粉和铁粉的混合物，与1000 mL很稀的HNO3充分反应，反应过程中HNO3的还原产物只有两种：一种是N2，另一种则以硝酸盐的形式留在溶液中，已知产生的N2的体积为940.8 mL(标准状况)。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4 mol·L－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。

试回答下列问题：

(1)D→E过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。

(2)B值为__________________。

(3)原稀HNO3溶液的物质的量浓度为____________________________________。

33、某校化学兴趣小组的同学对硝酸盐的受热分解进行探究。他们设计了如下装置分别加热了NaNO3、

Cu(NO3)2、AgNO3。（加热及夹持装置未画出）

（1）甲同学加热的是NaNO3。加热过程发现：装置②中产生气泡，部分石蕊试液被压至装置③中，且石蕊试液不变色；用带火星的木条检验②中的气体，木条复燃；分析装置①中剩余的固体得知，剩余固体中含有N元素且显＋3价。请写出NaNO3受热分解的化学方程式：________________________；

（2）乙同学加热的是Cu(NO3)2。加热过程发现：装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中消失。装置①中的固体逐渐变为黑色。请写出Cu(NO3)2受热分解的化学方程式：________________________，实验过程中还应看到的现象为________________________。

（3）丙同学加热的是AgNO3。加热过程发现：装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中气泡部分消失，剩余的气体也能使带火星的木条复燃。石蕊试液也逐渐变为红色，有少量液体被压至装置③中。装置①中的固体逐渐变为黑色。丙同学据此写出了AgNO3受热分解可能的两种化学方程式：

(Ⅰ)4AgNO32Ag2O＋4NO2↑＋O2↑， (Ⅱ) 2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑。

请你分析，可能正确的是哪一个并说明理由：________________________。

请你设计一个简单的实验证明你的结论是正确的：________________________；

（4）由上述3个实验的结果，请你推测：硝酸盐受热分解的产物可能与______________有关。

34、实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液加热后反应制取氮气．

(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气________、氢气________。

(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________、________。

(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________(“会”或“不会”)发生倒吸，原因是：_____________________________。

(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是：______________________，锥形瓶中还可观察到的现象是：______________________。

(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式：______________________________________。

(6)反应结束后锥形瓶内溶液中含有H＋、OH－、________、________。