高一化学专题练习氮族元素试题及答案详解.pdf

1单元测试单元测试 氮族元素氮族元素一、选择题（本题包括 15 小题，每小题 3 分，共 45 分。每小题只有一个选项符合题意）1.通常情况下，既能用浓硫酸干燥，又能用碱石灰干燥的是（）A.NH3 B.Cl2 C.NO D.HCl2.第二次世界大战期间，某国有支侦察小分队到德国法西斯一座十分隐蔽且又戒备森严的军工厂。上级要求小分队必须在三天内炸毁它，结果他们用十多只涂有化学药剂的老鼠完成了任务。据你推测这种药剂是（）A.TNT B.KMnO4和 H2SO4C.黑火药和甘油 D.白磷和 CS2溶液3.同主族元素所形成的同一类型的化合物结构和性质往往相似，已知化合物 PH4I 是一种无色晶体，试判断下列对其描述正确的是（）A.PH4I 是共价化合物，属于分子晶体 B.PH4I 很稳定，加热不易分解C.PH4I 不能与 NaOH 反应 D.PH4I 可由 PH3与 HI 化合而成4.如下图所示，H 是一种汽车安全袋，内部贮存化学物质，当汽车高速前进过程中受到撞击时，化学物质会在瞬间爆炸产生大量气体，充满气袋，填补在驾驶员与挡风玻璃、仪表板、方向盘之间以防止驾驶员受伤，则安全袋中贮存的化学物质可能是（）A.KClO3 B.NH4NO3 C.CaCO3 D.NaHCO35.在 HI 溶液中滴加淀粉溶液无明显变化，但加入某固体物质后，溶液立即变蓝。该物质不可能是（）A.FeCl3 B.CuSO4 C.KNO3 D.Na2S6.P 和 O2在两个容器中控制不同条件，分别按 4P+3O2=2P2O3和 4P+5O2=2P2O5两种方式进行。若在两容器中分别放入 1 mol P 和 1 mol O2，经充分反应后所得 P2O3与 P2O5的物质的量比为（）A.11 B.43 C.54 D.537.将等质量的铜分别放入下列溶液中，加热、充分反应后，在标准状况下有气体生成且质量最小的是（）A.稀 HNO3 B.浓 HNO3 C.稀盐酸 D.浓硫酸8.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的硝酸的物质的量之比为 21 时，还原产物是（）A.NO2 B.NO C.N2O D.N29.根据热化学方程式:P4(白磷)=4P(红磷);H=-29.2 kJmol-1，下列说法正确的是（）A.白磷较氮气性质活泼,所以在一定条件下磷元素的非金属性较氮元素强B.白磷和红磷间的相互转化是物理变化C.红磷通常比白磷稳定D.白磷的分子空间构型呈正四面体,而红磷则是单原子分子210.已知：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。NO 和 NO2的混合气体的组成可表示为 NOx。该混合气体通入 NaOH 溶液被完全吸收时，x 的值为（）A.x1.5 B.x=3.5 C.x=1.2 D.x1.511.如下图所示，当向试管内通入 21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中 NO 为（）A.6 mL B.12 mL C.16 mL D.18 mL12.关于制取硝酸银的以下三种方案(原理)的叙述正确的是（）4Ag+O2 2Ag2O，Ag2O+2HNO3=2AgNO3+H2O3Ag+4HNO3(稀)3AgNO3+NO+2H2OAg+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2OA.三方案中所涉及的反应都属于氧化还原反应B.三方案中硝酸的利用率C.制取相同量的硝酸银产生的有害气体比多D.三种方案中方案最优13.在容积为 672 mL 的烧瓶里充满 NO、NO2的足量的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入 280 mL 的氧气，反应恰好完成，且水充满烧瓶（气体体积都已折合为标准状况）。下列有关叙述正确的是（）A.总反应为：NO+NO2+O2+H2O=2HNO3B.总反应为：4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3C.生成 HNO3浓度接近 0.03 molL-1D.生成 HNO3浓度约为 0.45 molL-114.a mol FeS 与 b mol FeO 投入到 V L、c molL-1的硝酸溶液中充分反应，产生 NO 气体，所得澄清溶液成分可看作是 Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为（）（a+b）63 g （a+b）189 g （a+b）mol (Vc)mol39ba A.B.C.D.15.将 Mg、Cu 组成的 2.64 g 混合物投入适量稀硝酸中恰好反应，固体完全溶解时收集到还原产物 NO 气体 0.896 L(标准状况），向反应后溶液中加入 2 molL-1 NaOH 溶液 60 mL 时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量为（）A.4.32 g B.4.68 g C.5.36 g D.6.38 g二、非选择题（本题包括 5 小题，共 55 分）16.（8 分）微型化学实验具有装置小巧，节约药品，操作简便，现象明显，安全可靠，减少污染等特点，下图是某同学设计的 NH3的催化氧化并检验反应生成的酸性物质的微型装置（图中必要的铁架台、铁夹、微型酒精灯等均略去）。3实验中所用试剂不超出下列范围：NH4Cl 和 Ca(OH)2的混合物 41 氨水 NaOH 固体 KClO3和 MnO2的混合物 蒸馏水NH4HCO3固体 6 molL-1 NaOH 溶液 0.5 molL-1 NaOH 溶液 酚酞试液 碱石灰 浓 H2SO4 CuO1112试完成下列问题：（1）微型叉形管中液态物质 A 是_，固体物质 B 是_。（2）C 处发生反应的化学方程式是_。（3）混合物 D 是为了检验酸性物质的生成而放入的，其组成是_，实验过程中的现象是_。（4）E 处球形玻璃管的作用是_。（5）F 处的棉花应蘸取的物质是_，其反应的化学方程式是_。17.（7 分）有 A、B、C、D 四种单质，在一定条件下，A、B、C 分别跟 D 发生化合反应相应生成甲、乙、丙（甲、乙、丙每个分子中都含有 10 个电子），而 B 跟 C 发生化合反应生成丁，这些单质和化合物之间发生如下图所示的反应关系：（1）写出下列物质的分子式：甲_，乙_，丙_，丁_。（2）写出反应的化学方程式：_。_ 。_ 。18.（7 分）A、B、C、D 为短周期元素，B、A 可形成两种液态化合物，其原子个数比分别为 11 和 21，且分子中电子总数分别为 18 和 10；B 与 D 能形成一种极易溶于水的碱性气体 X，B 与 C 能形成一种极易溶于水的酸性气体 Y。X 分子与 B2A 分子中的电子数相同，Y 分子中的电子数为 18，A、B、D 形成离子化合物 B4A3D2，其水溶液呈弱酸性。请回答：（1）元素符号：A_；B_；C_；D_。（2）写出化学方程式：C2和 X（过量）反应：_。（3）B4A3D2的化学式为：_，其水溶液呈酸性的离子方程式是：_。19.（8 分）下列转化关系中，AL 均为中学化学中常见的物质，其中 D 为用途广泛的金属4单质，B 在常温常压下为无色液体，G 为不溶于水但可溶于酸的白色固体，I 为无色气体且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，L 为无色气体，遇空气变为红棕色。请完成下列问题：（1）构成单质 D 的元素在元素周期表中处于第_周期_族。（2）I 物质的电子式为_，F 物质的化学式为_；它们的晶体类型分别是：_、_。（3）写出下列反应的化学方程式：_；_。20.（8 分）将 32.64 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。请完成下列问题：（1）NO 的体积为_L，NO2的体积为_L。（2）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入 V mL a molL-1的 NaOH 溶液，恰好使溶液中的 Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸物质的量浓度为_ molL-1。（3）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.（7 分）某研究性学习小组的两位同学欲用浓硝酸来测定某铜银合金中铜的质量分数。已知在反应过程中随着硝酸浓度的降低还原产物中还有 NO 生成。请根据两位同学的设计，完成下列问题：（1）甲同学取铜银合金样品 14.0 g 加入烧瓶中，向烧瓶中再加入 13.0 molL-1的硝酸 25.0 mL，充分反应后测得生成气体在标准状况下的体积为 2.24 L，反应后烧瓶中溶液的 H+浓度为 1.0 molL-1（假设反应后溶液体积不变）。利用以上数据甲同学能得到铜的质量分数吗？如果能，请写出计算过程及结果。（2）乙同学向烧瓶中加入物质的量为 a 的铜银合金样品和足量浓硝酸，充分反应后用排水法测定生成气体体积为 b L(标准状况下），求铜银合金中铜的物质的量。522.（10 分）某校化学兴趣小组的同学在进行研究性学习时，对“NO2能否支持燃烧”这个问题很有兴趣，他们决定自己动手设计实验进行探究。（1）甲组同学设计的实验方案：向烧瓶中加入适量浓硝酸并加热，当烧瓶中有红棕色气体产生之后，将燃着的木条伸入烧瓶中，发现木条火焰熄灭。由此他们得出“NO2不能支持燃烧”的结论。甲组同学所得的结论一定正确吗？请你说明理由：_。（2）乙组同学通过查阅资料得知，一些不活泼金属的硝酸盐受热时也能产生 NO2气体，如：2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2+O2,2AgNO3 2Ag+2NO2+O2。他们根据此原理设计了如下图所示的实验装置（加热、夹持仪器未画出），并分别用 Cu(NO3)2和 AgNO3进行实验，实验中发现当红棕色气体进入集气瓶后，带火星的木条均能复燃，乙组同学由此得出“NO2能支持燃烧”的结论。老师认为上述两个实验中，有一个实验所得结论是不可靠的，你认为该实验中选用的反应物是_，其结论不可靠的原因是_。运用该实验装置进行实验时，造成的不良后果是_。（3）丙组同学拟设计一个用较为纯净的 NO2气体（无 O2）来探究“NO2能否支持燃烧”的实验。丙组同学制取 NO2的化学方程式是_。下图是该组同学设计的制取并收集较纯净的 NO2气体的实验装置，请在方框中将该装置补充完整，并注明补充装置中所用试剂。6答案及解析：答案及解析：一、选择题1.答案：答案：C解析：解析：NH3显碱性，不能用浓硫酸干燥，Cl2、HCl 气体显酸性不能用碱石灰干燥。2.答案：答案：D解析：解析：军工厂里本身有炸药，要炸毁军工厂的关键是将炸药引燃，将白磷溶在 CS2溶液中由老鼠带入军工厂，当 CS2挥发后，白磷可以自燃而引爆军工厂里的炸药。3.答案：答案：D解析：解析：依据题供信息知，PH3与 NH3、HI 与 HCl、PH4I 与 NH4Cl 在结构和性质上相似，由此得知 D 正确。4.答案：答案：B解析：解析：铵盐在受到撞击时容易分解产生气体。5.答案：答案：D解析：解析：Fe3+可氧化 I-，HNO3（H+由 HI 提供）亦可氧化 I-生成 I2；Cu2+显蓝色。6.答案：答案：C解析：解析：按 4P+3O2=2P2O3反应，O2过量，n(P2O3)=n(P)=mol,按 4P+5O2=2P2O5反应，P 过量，2121n(P2O5)=n(O2)=mol。52527.答案：答案：A解析：解析：由于浓硫酸和浓、稀 HNO3都有强氧化性，所以除了稀盐酸，其他三种酸都可以和铜反应产生气体。设 Cu 为 1 mol，A.CuNO，气体质量为30 g=20 g;B.Cu2NO2,气体质量为 246 g=92 g;C.3232不反应，无气体生成；D.CuSO2,气体质量为 164 g=64 g。选 A。8.答案：答案：C解析：解析：设硝酸中的氮被还原以后的化合价为 x，金属被氧化后化合价为 y。在氧化还原反应中得失电子数相等，则：1(5-x)2y，因金属被氧化后的化合价一般为+1,+2,+3。讨论：所以答案为 C。131231xyxyxy9.答案：答案：C解析：解析：A.磷的非金属性弱于氮，错误；B.白磷和红磷间的相互转化是化学变化，错误；C.能量越低，物质越稳定，故正确；D.红磷是一个链状结构的分子,故错误。10.答案：答案：D解析：解析：由题中所给反应过程可知，要使混合气体通入 NaOH 溶液被完全吸收，则 NO2与 NO 的物质的量比应大于等于 1，即 n(NO2)/n(NO)1。当 n(NO2)/n(NO)=1 时，混合气体中所含 NO2和 NO 的物质的量相等，此时 x=1.5,若要 n(NO2)/n(NO)1，须 x1.5，故 x 应满足的条件是 x1.5。11.答案：答案：B7解析：解析：据 4NO+3O2+2H2O=4HNO3,由题意推知 O2剩余，且剩余量与原 NO 体积相同，设原试管中 NO的体积为 x，则有 43=x(21-x),解得 x=12 mL。12.答案：答案：D解析：解析：中第二个反应不是氧化还原反应，A 不正确；中的硝酸的利用率最高，B 不正确；制取相同质量的硝酸银产生的有害气体最多，C 不对。13.答案：答案：B解析：解析：设 NO、NO2的物质的量分别为 x 和 y,根据 N 原子守恒和得失电子守恒，有,解得 x=0.01 mol,y=0.02 mol,所以 n(NO)n(NO2)=0.010.02=12。44.2228.034.22672.011molLLyxmolLLyx由于 NO、NO2最终全部变为 HNO3，故溶液浓度为：c(HNO3)=molL-1=0.045 LmolLL672.04.22672.014.221molL-1。14.答案：答案：D解析：解析：由元素守恒知：未被还原的硝酸将转化为 Fe(NO3)3中的，所以显酸性的硝酸的物质的量等于3NOFe(NO3)3的物质的量的 3 倍，由元素守恒知，nFe(NO3)3=n（Fe）=(a+b)mol，所以未被还原的硝酸的质量=3(a+b)mol63 gmol-1=（a+b）189 g，正确；又根据化合价升降守恒知a mol a mol(NO3)3+a mol 升高（3-2）a+(6+2)a=9a mol22 SFe3Fe462OSHb mol O b mol(NO3)3 升高（3-2）b=b mol2Fe3Fex mol x mol 降低（5-2）x mol=3x mol35ONHON2得 9a mol+b mol=3x mol，即显氧化性的硝酸的物质的量 x=（9a+b）/3 mol，所以未被还原的硝酸为(Vc)mol，正确。39ba 15.答案：答案：B解析：解析：设 Mg、Cu 物质的量分别为 x、y，则06.02)(264.26424yxyx解之，再求 Cu(OH)2、Mg(OH)2的质量。二、非选择题16.答案：答案：（1）41 的氨水（或）KClO3和 MnO2的混合物（或）(2)4NH3+5O24NO+6H2O(3)0.5 molL-1 NaOH 溶液和酚酞试液（或和）红色褪去（4）防止液态物质 D 冲出（5）6 molL-1 NaOH 溶液（或）NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O解析：解析：(1)因为此装置是氨的催化氧化并检验反应生成的酸性物质的微型装置，所以 A 和 B 中一个是制O2的，一个是制氨气的，根据题目提示 B 为固态装置，所给试剂中只有为制氧气的药品且为固态，所8以 B 中是 KClO3和 MnO2，则 A 为制氨气的装置。因为 A 为液态物质，只能选试剂中的，即 41 的氨水（为使 NH3更易逸出，加少量 NaOH 固体）。（2）玻璃纤维起增大催化剂与 NH3和 O2混合气体的接触面积，使反应充分的作用。（3）为检验生成的酸性气体，需在 D 中加入碱液和酚酞试液，为使现象更明显，应加入 0.5 molL-1的NaOH 溶液。需在 D 中加入 0.5 molL-1的 NaOH 溶液和酚酞试液（混合液呈红色）。17.答案：答案：（1）HF H2O NH3 NO(2)2F2+2H2O=4HF+O24NH3+5O2 催化剂 4NO+6H2O6NO+4NH3=5N2+6H2O解析：解析：解答本题的突破口是甲、乙、丙每个分子中含有 10 个电子，符合条件的有CH4、NH3、H2O、HF，首先可推得 D 为 H2。由 B 跟 C 发生化合反应生成丁，可推得丁可能为CO、CO2、NO、NO2，同时可推得 A 可能为 F2，然后结合框图信息可推得甲为 HF，乙为 H2O，丙为NH3，丁为 NO，B 是 O2，C 是 N2。18.答案：答案：（1）O H Cl N（2）3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2(3)NH4NO3 +H2O NH3H2O+H+4NH解析：解析：B、A 形成两种液态化合物且原子个数比分别为 11 和 21，可推测为 H2O、H2O2，再结合电子数为 10、18 可知 B、A 分别为 H、O 元素。B 与 D 形成碱性气体 X，则 D 为氮元素。B 与 C 形成极易溶于水的酸性气体 Y，且 Y 分子中的电子数为 18，那么 C 必为氯元素。19.答案：答案：（1）4 (2)Mg3N2 分子晶体 离子晶体（3）Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH33Fe+4H2O 高温 Fe3O4+4H2解析：解析：D 为用途广泛的金属单质，推测为 Fe 或 Al,B 在常温常压下为无色液体，且 B 和 D 高温下产生氢气，所以 B 为 H2O，D 为 Fe；I 为无色且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，是 NH3；F 和 H2O 反应可得到 G 和 NH3，则 F 为 Mg3N2,G 为 Mg(OH)2,A 为 Mg;L 为 NO，则 E 为 HNO3，继而可推出 K 为Fe(NO3)3,丁为 Fe3O4。20.答案：答案：（1）5.8 5.4(2)(3)57.714.05.0103aV解析：解析：(1)设生成 NO 的体积为 x、NO2的体积为 y,可建立方程：x+y=11.2 L。再由得失电子守恒知：Cu失去的电子数等于 NO 和 NO2得到的电子数，又可建立方程：1,联立方程组可解得：x=5.8 L,y=5.4 L。1114.2234.2226464.32molLymolLxmolgg（2）根据原硝酸中氮元素守恒：N 最终以 NO、NO2混合气体，NaNO3及剩余的 HNO3形式存在于溶液中。故 c(HNO3)=molL-1。LmolLLmolaV14.04.222.11101314.05.0103aV9（3）H2O2作氧化剂，NO、NO2混合气体作还原剂，仍依据得失电子守恒可得：(-1)-(-2)2=(+5)-(+2)+（+5）-（+4），12234%30)(molgOHm14.228.5molLL14.224.5molLL解得 m(H2O2)=57.7 g。21.解答：（1）设合金样品铜及银的物质的量分别为 x 和 y，则 14.0 g=64 gmol-1x+108 gmol-1y;由氮原子守恒可得 n(HNO3)=n(NOx)+2n(Cu)+n(Ag)+n（H+），13.0 molL-10.025 L=+2x+y+1.0 molL-10.025 L。解得 x=0.05 mol,y=0.1 mol。铜的质量分数为：14.2224.2molLL100%=22.9%。gmolmolg0.1405.0641（2）设合金样品铜及银的物质的量分别为 m 和 n。反应后生成混合气体中的 NO2能与 H2O 反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO。因为1 mol 稀 HNO3被金属完全还原能生成 1 mol NO(转移 3 mol e-);1 mol 浓 HNO3被金属完全还原能生成 1 mol NO2(转移 1 mol e-),然后 1 mol NO2又与 H2O 反应生成 mol 31NO，所以 1 mol 浓 HNO3最终生成 mol NO 时转移 1 mol e-。综上所述，只要获得 1 mol NO,HNO3都转31移 3 mol e-。HNO3NO 3e-14.22molLbL14.223molLbLCu Cu2+2e-m 2mAg Ag+e-N n所以 n(e-)=2m+n，14.223molLbLa=m+n 解得 m=-a，合金中铜的物质的量为-a。14.223molLbL4.223b22.答案：答案：（1）不一定正确，加热时 HNO3分解产生的水及溶液中蒸发产生的水蒸气可能导致木条熄灭（2）AgNO3 AgNO3受热分解产生的混合气体中 O2体积分数为，大于空气中 O2的体积分数，故3151木条复燃可能是由于集气瓶中 O2浓度增大所致 产生的氮氧化物会污染空气（3）Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 如图