（浙江选考）2019年高考化学二轮专题复习 第二编 专题八 铝、氮及其化合物（加试）讲练 新人教版

（浙江选考）2019年高考化学二轮专题复习 第二编 专题八 铝、氮及其化合物（加试）讲练 新人教版 [考试标准] 知识条目 必考要求 加试要求 1.从铝土矿到铝合金 ①地壳中铝的含量及存在形式，铝合金 ②从铝土矿中获得铝的方法 ③铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象) ④两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系 ⑤明矾的组成及净水原理 a b b c b 2.生产生活中的含氮化合物 ①氮氧化物的产生、转化及其性质 ②氮及其化合物的相互转化关系 ③氨的性质与用途 ④工业合成氨 ⑤铵盐的性质与用途 ⑥硝酸的性质与用途 ⑦工业制取硝酸的设备和 ⑧氮肥的性质与科学使用 a c b b b b b a 考点一　铝及其化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 Al→Al2O3←Al(OH)3→ (2)形成网络构建 2．扫除易混知识盲点 (1)铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并不滴落。 (2)铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。 (3)引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。 (4)并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。 (5)Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。 (6)利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳酸，CO2过量时生成HCO (7)Al(OH)3可用作抗酸药；明矾常用于净水。 (8)泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。 3．规范书写重要反应 用方程式回答下列问题。 (1)用化学方程式表示除去铁粉中的铝粉。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 (2)用离子方程式表示除去Fe2O3中的Al2O3。 Al2O3＋2OH－===2AlO (3)用离子方程式表示除去Mg(OH)2中的Al(OH)3。 Al(OH)3＋OH－===AlO (4)现有AlCl3溶液、氨水、NaOH溶液，制备Al(OH)3的最佳是(用化学方程式表示)。 AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl。 (5)现有NaAlO2溶液、CO2、盐酸，制备Al(OH)3的最佳方案是(用离子方程式表示) 2AlO 或AlO (6)用离子方程式表示泡沫灭火器的原理。 Al3＋＋3HCO (7)用离子方程式分别表示： ①Al3＋、AlO ①Al3＋＋3AlO ②AlO (8)用离子方程式表示KAl(SO4)2和Ba(OH)2的反应。 ①沉淀的物质的量最大；②沉淀的质量最大。 ①2Al3＋＋3SO ②Al3＋＋2SO (9)铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是常见的食品添加剂，用于焙烤食品，向铵明矾溶液中逐滴滴入NaOH溶液，试写出反应的离子方程式。 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； NH Al(OH)3＋OH－===AlO 题组一　铝及其化合物的性质定性判断 1．下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(　　) A．K B．Na C．Fe D．Al 答案　D 解析　钾属于活泼金属，与氧气发生剧烈的反应，A项错误；钠属于活泼金属，与空气中的氧气发生反应生成氧化钠，氧化钠不能保护内层钠，B项错误；铁在空气中发生反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O，铁表面生成的Fe2O3不能保护铁，C项错误。 2．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是(　　) A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3 答案　A 解析　假设上述四种物质均为1 g，则物质的量分别为 3．下列有关铝的化合物的说法正确的是(　　) A．氧化铝坩埚可用于熔融NaOH实验 B．工业上利用电解熔融氯化铝冶炼铝 C．氢氧化铝能中和胃酸，可用于治疗胃酸过多 D．明矾可用于自来水的消毒 答案　C 解析　氧化铝能与NaOH反应，氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH实验，A错误；工业上利用电解熔融氧化铝冶炼铝，B错误；明矾用于自来水的净化而不能用于自来水的消毒，D错误。 4．A、B、C、D、E五种化合物均含有同一种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E易溶于水。若取A溶液灼烧，焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃片)。 (1)写出下列物质的化学式： A________，B________，C________，D________，E________。 (2)写出下列反应的离子方程式： A→B：________________________________________________________________________。 A→D：________________________________________________________________________。 答案　(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2 (2)AlO 解析　本题的突破口应在推断出B、C两种物质。在短周期元素形成的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的必为两性物质，又因为B 1．Al(OH)3的制备 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 2．离子共存问题 (1)Al3＋与OH－、CO (2)AlO 3．鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同) (1)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。 (2)NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。 题组二　铝及其化合物性质的定量计算 (一)铝与H＋、OH－反应的定量计算 5．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，根据铝的这一特殊性质回答下列问题： (1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是______________________________________________________。 (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。 (4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。 A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 答案　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A 解析　(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。 (2)因为在反应中Al过量，产生的H2的量由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。 (3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。 (4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。 2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2×27 g 3 mol 5．4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为5.4 g。 (二)有关“铝及其化合物”图像的定性定量分析 6.常温下，在200 mL 含Mg2＋、Al3＋、NH A．x与y的差值为0.02 mol B．原溶液中c(Cl－)＝0.75 mol·L－1 C．原溶液的pH＝1 D．原溶液中n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝5∶2 答案　C 解析　剖析图像可知，x与y的差值即为Al(OH)3的物质的量，此时消耗n(NaOH)＝n[Al(OH)3]＝(35－33)×10－3L×5 mol·L－1＝0.01 mol，A项错误；原溶液中的阴离子只有Cl－，则加入33 mL NaOH溶液时Cl－全部存在于NaCl中，则Cl－的物质的量为33×10－3L×5 mol·L－1＝0.165 mol，原溶液中c(Cl－)＝ 7．[2017·绍兴市稽山中学高三(上)月考]准确称取6 g铝土矿样品(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)加入100 mL硫酸溶液，充分反应后，向滤液中加入10 mol·L－1 NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，求所用硫酸溶液的物质的量浓度(　　) A．1.75 mol·L－1 B．3.5 mol·L－1 C．2.25 mol·L－1 D．无法计算 答案　A 解析　当加入NaOH溶液的体积为35 mL时，n(NaOH)＝0.035 L×10 mol·L－1＝0.35 mol，此时沉淀的质量达到最大值，则此时溶液的溶质只有Na2SO4，根据Na元素守恒有n(Na2SO4)＝ 关于Al(OH)3沉淀变化图像分析 (1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀―→渐多―→最多―→渐少―→消失 无沉淀(有但即溶)―→出现沉淀―→渐多―→最多―→沉淀不消失 图像 离子方程式 Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO Al3＋＋4OH－===AlO Al3＋＋3AlO (2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀―→渐多―→最多―→渐少―→消失 无沉淀(有但即溶)―→出现沉淀―→渐多―→最多―→沉淀不消失 图像 离子方程式 AlO Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO Al3＋＋3AlO (3)可溶性铝盐与弱酸、弱碱反应产生沉淀的图像 ①向AlCl3溶液中滴加氨水的图像(如图所示)。 原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 现象：立即产生白色沉淀―→渐多―→最大量 ②向NaAlO2溶液中通入足量CO2的图像(如图所示)。 原理：CO2＋AlO 现象：立即产生白色沉淀―→渐多―→最大量 (4)混合离子(含Al3＋、Mg2＋、H＋)反应的图像 向含有铝离子、镁离子、氢离子的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，H＋先与OH－反应，该过程中无沉淀生成，而后Al3＋、Mg2＋与OH－反应至沉淀达到最大值，最后Al(OH)3再与OH－反应导致沉淀部分溶解。 反应的离子方程式为 ①第一阶段：H＋＋OH－===H2O ②第二阶段：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ③第三阶段：Al(OH)3＋OH－===AlO 题组三　有关铝及其化合物参与的框图推断 8．[2017·浙江省衢州二中高三(上)月考]A、B、C是单质，其中A是金属，各种物质间的转化关系如图： 根据图示转化关系回答： (1)写出下列物质的化学式： A_____________________，B__________________________________________， 乙_____________________，丁________________________________________。 (2)写出下列变化的化学方程式。 ①A与NaOH溶液反应的化学方程式：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②甲与NaOH溶液反应的离子方程式：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将一定量的A加入到NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36 L，则消耗的A的物质的量为____________，转移电子的物质的量为____________。 答案　(1)Al　O2　NaAlO2　Al(OH)3 (2)①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ②Al2O3＋2OH－===2AlO (3)0.1 mol　0.3 mol 解析　(1)常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2；甲是Al的化合物，可和NaOH溶液反应产生NaAlO2，甲可能是Al2O3，则丙是H2O，B即是O2，根据NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓得丁是Al(OH)3，验证符合转化关系。 (3)产生的H2在标准状况下的体积为3.36 L，物质的量为 9．(2016·杭州市第二中学高一上学期期末)现有常见金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H。其中B是地壳中含量最多的金属。它们之间能发生如下反应(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出)。 (1)写出化学式：B________________，G________________________________。 (2)写出离子反应方程式： ③________________________________________________________________________； ⑦________________________________________________________________________。 答案　(1)Al　FeCl3 (2)2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO 4Fe2＋＋8OH－＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3↓ 解析　有常见金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H。其中B是地壳中含量最多的金属，则B是Al。A金属的焰色反应显黄色，则A是Na。钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，则甲是氢气，D是氢氧化钠。黄绿色气体乙是氯气，则气体丙是氯化氢，溶于水得到盐酸。氢氧化钠和G反应生成红褐色沉淀氢氧化铁，则G是铁盐，所以G是氯化铁，F是氯化亚铁，C是铁。 (1)根据以上分析可知B、G的化学式分别是Al、FeCl3。 (2)反应③⑦的离子反应方程式分别是2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO 考点二　氮及其化合物 1．树立物质转化思想 (1)理清知识主线 (2)形成网络构建 2．扫除易忘知识盲点 (1)NO只能用排水法或气囊法收集。 (2)在NO2或NO与O2通入水的计算中常用到4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3两个方程式。 (3)浓HNO3显黄色是因为溶有NO2，而工业上制备的盐酸显黄色，是因为溶有Fe3＋。 (4)硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性，属于氧化性酸，其中HNO3、HClO见光或受热易分解。 (5)强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应不生成H2；金属和浓HNO3反应一般生成NO2，而金属和稀HNO3反应一般生成NO。 (6)实验室制备NH3，除了用Ca(OH)2和NH4Cl反应外，还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或CaO)制取，而检验NH (7)收集NH3时，把一团干燥的棉花放在试管口，以防止与空气对流；收集完毕，尾气处理时，应在试管口放一团用稀硫酸浸湿的棉花，以吸收NH3。 (8)铜与浓HNO3反应在试管内就能看到红棕色的NO2，而与稀HNO3反应时需在试管口才能看到红棕色气体。 (9)浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成，常用于HCl和NH3的相互检验。 (10)NH3、HCl、SO2、NO2可用水进行喷泉实验，水溶性小的气体可用其他溶剂(如CO2和NaOH溶液)进行喷泉实验。 3．规范书写重要反应 用方程式回答下列问题。 (1)书写离子方程式。 ①将NH3通入到AlCl3溶液中。 3NH3＋3H2O＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NH ②将NO2通入到NaOH溶液中。 2NO2＋2OH－===NO ③将Fe粉逐渐加入到稀HNO3中。 Fe＋4H＋＋NO 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 ④将炽热的炭放入浓HNO3中。 C＋4H＋＋4NO (2)书写化学方程式。 ①实验室用Ca(OH)2和NH4Cl制氨气。 Ca(OH)2＋2NH4Cl ②将NH3通到灼热的CuO中，固体由黑色变红色。 2NH3＋3CuO ③用NH3可以检验Cl2管道是否漏气，若漏气则有白烟生成。 8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。 ④制硝基苯。 题组一　氨气的制备 1．实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是(　　) A．①是氨气发生装置 B．③是氨气发生装置 C．②是氨气吸收装置 D．④是氨气收集、检验装置 答案　B 解析　①装置NH4Cl加热分解生成HCl和NH3，在试管口处NH3和HCl反应生成NH4Cl，收集不到NH3，A项不正确；③装置用浓氨水和CaO或NaOH作用，可制得NH3，B项正确；②装置中防倒吸装置漏斗口与液面应相切，插入液面之下不能防止倒吸，C项不正确；收集NH3采用向下排空气法，为防止空气对流应在试管口塞一团棉花，D项不正确。 2．实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示： (1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是________________；检查C装置气密性是否良好的操作方法是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计： ①甲同学拟用浓氨水和固体NaOH制取NH3，并用图C装置作为NH3的发生装置。写出固体NaOH的作用：__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②乙同学建议，将实验室制取氨气装置B的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气，并确定不污染环境，请根据其设想回答：若用排空气法收集NH3，请在图D的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用的试剂(自选)名称。若用排液法收集NH3，可选用的试剂是________(填序号)。 A．H2O B．浓H2SO4 C．CCl4 D．饱和食盐水 答案　(1)浓氨水、CaO固体(NaOH固体或碱石灰)　将导管与一导管连接，其末端放入水中，关闭分液漏斗活塞，用手(或热毛巾)捂住烧瓶，若导管末端有气泡产生，移开手(或热毛巾)，若水中的导管产生一段水柱，则装置的气密性良好 (2)①加入NaOH使浓氨水中c(OH－)增大，促进NH3＋H2ONH3·H2ONH ②　C 解析　(1)利用装置C的特点，不需要加热来制取氨气，则可选用浓氨水、CaO固体(NaOH固体或碱石灰)；装置C气密性的检验方法：将导管与一导管连接，其末端放入水中，关闭分液漏斗活塞，用手(或热毛巾)捂住烧瓶，若导管末端有气泡产生，移开手(或热毛巾)，若水中的导管产生一段水柱，则装置的气密性良好。 (2)①加入NaOH使浓氨水中c(OH－)增大，促进NH3＋H2ONH3·H2ONH 氨气的两种制备方法 实验室中主要有两种氨气的制法：一是固体与固体加热的方式；二是采用浓氨水中平衡NH3＋H2ONH3·H2ONH (1)加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物制取氨气 2NH4Cl＋Ca(OH)2 (2)加热浓氨水 反应原理：NH3·H2O (3)浓氨水中加固态碱性物质 浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH 题组二　金属与硝酸的反应 3．3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L－1,30 mL)充分反应后，硝酸的还原产物为NO2和NO，反应后溶液中含a mol H＋，则此溶液中所含NO A．(0.2＋a) mol B．(0.1＋a) mol C．(0.05＋a) mol D．a mol 答案　B 解析　溶液中所含NO 4．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5.6 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。则消耗铜的质量为(　　) A．16 g B．32 g C．64 g D．无法计算 答案　B 解析　该题氮元素变化为硝酸与金属铜反应生成氮的氧化物，氮的氧化物再与氧气和水反应又生成硝酸，因此总的硝酸的物质的量不变，可将题目中的反应抽象看作是铜与氧气的反应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为2× 金属与硝酸反应的规律及计算 (1)金属与硝酸反应的规律 ①金属与HNO3反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO ②金属(除铁、铝、金、铂等外)与浓HNO3反应时，若金属足量，开始时还原产物为NO2，随反应进行，浓HNO3变稀，还原产物为NO，最终得到NO2与NO的混合气体。其中常温下铁和铝遇浓HNO3钝化，但在加热时可发生反应。 ③Fe与稀HNO3反应时，Fe被HNO3氧化成Fe3＋，若Fe过量，过量的Fe再与Fe3＋反应生成Fe2＋。 (2)金属与硝酸反应常用的计算方法 ①原子守恒法：HNO3与金属反应时，反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量等于显酸性的HNO3(以硝酸盐的NO ②电子守恒法：HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 ③电荷守恒法：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c(NO 题组三　硝酸的工业制法 5．工业上利用氨催化氧化，经过一系列反应制备硝酸。 (1)氨气催化氧化的化学方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某工厂排出的尾气中NOx的含量为0.56%(体积分数)，用氨气可以将其转化为无害气体，发生反应：6NOx＋4xNH3===(3＋2x)N2＋6xH2O。若处理1×104 L(标准状况)该尾气需42.5 g NH3，则x＝__________________________________________________________。 (3)NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，必须进行处理。为避免污染，常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示。写出净化过程中的总化学方程式：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)4NH3＋5O2 (3)2NO＋O2＋4CO 解析　(2) 6．工业上制取硝酸铵的流程图如图所示，请回答下列问题： (1)在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是________________，其中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理： 碱液吸收法：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NH3还原法：________NH3＋________NO2===________N2＋________H2O ①配平上述反应方程式。 ②以上两种方法中，符合绿色化学的是_________________________________________。 (4)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的________%。 答案　(1)氧化炉　4NH3＋5O2 (2)可使NO循环利用，全部转化成HNO3 (3)①8　6　7　12　②NH3还原法　(4)53.1 解析　(4)NH3　　　～　　　HNO3 　　　 x　　　　　　　　x·96%·92% 　　　HNO3　　　＋　　NH3===NH4NO3 　　　x·96%·92%　　 x·96%· 92% 工业上氨氧化法生产硝酸的过程 (1)生产流程 。 (2)生产设备主要有热交换器、转化器和吸收塔。 (3)主要反应的化学方程式 氧化炉：4NH3＋5O2 热交换器：2NO＋O2===2NO2； 吸收塔：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 题组四　非金属化合物对环境的影响 7．化学已经渗透到人类生活的各个方面，下列说法不正确的是(　　) A．在家用燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放量 B．“光化学烟雾”、“臭氧空洞”的形成都与氮氧化合物有关 C．低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放 D．二氧化碳含量属于空气质量日报中空气污染指数指标 答案　D 解析　在家用燃煤中加入适量的生石灰，生石灰可与煤燃烧生成的SO2反应生成CaSO3，最终生成CaSO4而固硫，A项正确；氮的氧化物和碳氢化合物会引起光化学烟雾、臭氧层被氟氯烃和氮的氧化物破坏造成“臭氧空洞”，B项正确；使用太阳能等代替化石燃料，减少CO2温室气体的排放，C项正确；SO2含量属于空气质量日报中空气污染指数指标，D项错误。 8．直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图1所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。 图1 图2 请回答下列问题： (1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有________(填字母)。 A．温室效应 B．酸雨 C．粉尘污染 D．水体富营养化 (2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。 ①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为_______________________________________。 ②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式：_________________________。 (3)采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下： CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH1＝218.4 kJ·mol－1 (反应Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1 (反应Ⅱ) 上图2为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有__________________ (填字母)。 A．向该反应体系中投入石灰石 B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度 C．提高CO的初始体积百分数 D．提高反应体系的温度 答案　(1)ABC (2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙) ②Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4 (3)ABC 解析　(1)煤燃烧的产物中有CO2、烟尘以及SO2，分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨，没有营养元素排入水中，不会引起水体富营养化。 (2)CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2；亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙。(3)向该反应体系中投入石灰石，产生二氧化碳，使反应Ⅰ逆向进行，可降低反应体系中二氧化硫生成量，A项正确；在合适的温度区间内控制较低的反应温度，由图可以看出最低温度时硫化钙的含量最高，B项正确、D项错误；由图可以看出提高CO的体积分数，可以提高硫化钙的含量，C项正确。 非金属化合物对环境的影响及防治方法 (1)各种非金属元素的化合物对环境的影响 元素 化合物 主要来源 对环境的影响 C CO2 化石燃料燃烧 温室效应 碳氢化合物 石油开采、植物腐败 温室效应、光化学烟雾 N NOx 汽车尾气 硝酸型酸雨、臭氧层空洞、光化学烟雾 铵盐、硝酸盐 化肥、农药、洗涤剂 水体富营养化：赤潮、水华 S SO2、SO3 煤的燃烧 硫酸型酸雨 F、Cl 氟氯烃 空调、冰箱制冷剂 臭氧层空洞 P 磷酸盐 洗涤剂 水体富营养化：赤潮、水华 (2)防治方法 ①改善能源结构，减少用煤量，积极开发太阳能、风能等新型的清洁能源； ②对煤进行脱硫处理； ③多植树造林，不胡乱砍伐树木； ④加强工厂废气排放的监测、汽车尾气排放的控制。 注意　(1)CO2不是污染性气体，但它会造成温室效应； (2)空气质量日报中涉及的污染物主要是SO2、NO2和可吸入颗粒物。 题组五　金属与硝酸反应的实验探究 9．[2017·乐清市乐成寄宿中学高三(上)月考]某课外活动小组设计了以下实验验证Ag与浓硝酸反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如图1、2： (1)测定硝酸的物质的量 反应结束后，从如图3装置B中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液，用0.1 mol·L－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示剂，滴定前后的滴定管中液面的位置如图2所示。在B容器中生成硝酸的物质的量为__________ mol，则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO2在标准状况下的体积为________mL。 (2)测定NO的体积 ①从如图3所示的装置中，你认为应选用________装置进行Ag与浓硝酸反应实验，选用的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②选用如图3所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是______________(填各导管口编号)。 ③在测定NO的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置______________(填“下降”或“升高”)，以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。 (3)气体成分分析 若实验测得NO的体积为112.0 mL(已折算到标准状况)，则Ag与浓硝酸反应的过程中________(填“有”或“没有”)NO产生，作此判断的依据是________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)0.008　268.8 (2)①A　因为A装置可以通入N2将装置中的空气排尽，防止NO被空气中的O2氧化 ②123547　③升高 (3)有　因为NO2与水反应生成的NO的体积小于收集到的NO的体积(89.6＜112.0) 解析　(1)B容器中是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮；100 mL溶液中取出25.00 mL溶液，用0.1 mol·L－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示剂，终点时，消耗氢氧化钠溶液的体积为20.40 mL－0.40 mL＝20.00 mL，所以25.00 mL溶液中含有硝酸0.02 L×0.1 mol·L－1＝0.002 mol，则B容器中生成硝酸的物质的量为0.008 mol，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知金属与硝酸反应生成的二氧化氮物质的量为0.012 mol，则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO2在标准状况下的体积V＝nVm＝0.012 mol×22.4 L·mol－1＝268.8 mL。 (2)①一氧化氮气体易被氧气氧化生成二氧化氮对验证产生干扰，装置A和D相比A装置利用氮气可以把装置中的空气排净。 ②用A进行银和浓硝酸的反应，用水吸收生成的二氧化氮气体，导气管长进短出，可以用排水量气法测定一氧化氮气体的体积，排水集气瓶导气管应短进长出，连接顺序为123547。 ③读数之前应保持内外压强相同，恢复到室温下读取量筒中液体的体积，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置升高，以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。 (3)实验测得NO的体积为112.0 mL(已折算到标准状况)，依据上述计算得到Ag和浓硝酸生成二氧化氮气体 物质的量为0.012 mol，依据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知一氧化氮气体物质的量为0.004 mol，标准状况下体积为0.004 mol×22.4 L·mol－1＝0.089 6 L＝89.6 mL＜112.0 mL可知Cu和硝酸反应生成一氧化氮气体。 专题强化练 1．[2017·乐清市乐成寄宿中学高三(上)月考]下列示意图与对应的反应情况正确的是(　　) A. 含0.01 mol KOH和0.01 mol Ca(OH)2的混合溶液中缓慢通入CO2 B. NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液 C. KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液 D. NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸 答案　B 解析　向一定量的氢氧化钙和氢氧化钾溶液中通入二氧化碳，开始先和氢氧化钙反应，会逐渐生成碳酸钙沉淀，沉淀量逐渐增大，当氢氧化钙完全反应后，再和氢氧化钾反应，此时沉淀量不变，当氢氧化钾消耗完毕时，将碳酸钙逐渐溶解，沉淀量逐渐减少，故A错误；NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液会产生越来越多的硫酸钡白色沉淀，直到最大量，然后不再减少，沉淀的量保持不变，故B正确；假设含2 mol KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，开始阶段滴加入3 mol Ba(OH)2时，2 mol 铝离子和3 mol硫酸根分别和氢氧根和钡离子反应生成2 mol氢氧化铝和3 mol硫酸钡沉淀，然后再滴加入1 mol Ba(OH)2时，继续形成1 mol的硫酸钡沉淀，但同时会溶解2 mol氢氧化铝沉淀，所以这一段沉淀的物质的量并没有增多反而减小，再滴加入Ba(OH)2时无反应发生最终只剩余硫酸钡沉淀，故C错误；NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，开始出现沉淀，然后过量的盐酸又将沉淀逐渐溶解掉，故D错误。 2．(2017·浙江省衢州二中高三月考)工业上将氨气和空气的混合气体通过铂—铑合金网发生氨氧化反应，若有标准状况下V L氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数(NA)可表示为(　　) A. 答案　D 解析　氨气和转移电子之间的关系式为 4NH3＋5O2===4NO＋6H2O　转移电子 4 mol　　　　　　　　　　　　20 mol NA＝ 3．(2017·浙江省绍兴一中高三月考)现取m g镁铝合金在一定浓度的稀硝酸中恰好完全溶解(硝酸的还原产物只有NO)，向反应后的混合溶液中滴加b mol·L－1NaOH溶液，当滴加到V mL时，得到沉淀质量恰好为最大值n g，则下列有关该实验的说法中正确的有(　　) ①沉淀中OH－的质量为(n－m)g ②恰好溶解后溶液中的NO ③反应过程中转移的电子数为 ④标准状况下生成NO的体积为 ⑤与合金反应的硝酸的物质的量为( A．5项 B．4项 C．3项 D．2项 答案　A 解析　①沉淀为氢氧化铝和氢氧化镁，沉淀质量等于铝镁合金质量与氢氧根质量之和，所以沉淀中氢氧根的质量为(n－m)g，故①正确； ②恰好溶解后溶液中的NO ③至沉淀量最大时，生成的n g沉淀为氢氧化铝和氢氧化镁。根据质量守恒定律，其中镁、铝元素的质量等于m g合金的质量，所以沉淀中氢氧根的质量为(n－m)g，在沉淀中，氢氧根的物质的量等于Mg2＋、Al3＋所带电荷的物质的量，也等于合金失去电子的物质的量，即为反应过程中转移的电子，n(e－)＝n(OH－)＝ ④根据电子守恒原理，生成NO时，HNO3中＋5价的N原子得3个电子，因此生成NO的物质的量应该是转移电子的三分之一，即 ⑤参加反应的硝酸有两种作用，起酸和氧化剂作用，作为酸的硝酸(生成硝酸盐)的物质的量等于硝酸钠的物质的量，为 4．[2017·绍兴一中高三(上)月考]A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物，存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。 (1)若A为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强，则： ①组成单质A的元素在周期表中的位置为_______________________________________。 ②X可能为________(填字母)。 a．NaHCO3 b．Na2CO3 c．Na2SO3 d．Al(OH)3 (2)若A为氧化物，X是Fe，溶液D中加入KSCN溶液变血红。 ①A与H2O反应的化学反应方程式为________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②检验溶液D中还可能存在Fe2＋的方法是____________________________________________ ________________________________________________________________(注明试剂、现象)。 答案　(1)①第3周期ⅦA族　②bc (2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②取D中适量溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，充分反应后褪色，证明溶液中含有亚铁离子，否则无 解析　(1)若A为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强，应为Cl2，则B为HClO，C为HCl。 ①Cl原子核外有3个电子层，最外层电子数为7，位于周期表第3周期ⅦA族。 ②C为盐酸，可与NaHCO3反应生成CO2，但CO2与NaHCO3不反应，故a错误；与Na2CO3反应生成CO2，CO2与Na2CO3反应可生成NaHCO3，故b正确；与Na2SO3反应生成SO2，SO2与Na2SO3反应可生成NaHSO3，故c正确；盐酸与氢氧化铝反应生成氯化铝，氯化铝与氢氧化铝不反应，故d错误。 (2)若A为氧化物，X是Fe，由转化关系可知C具有强氧化性，则A为NO2，B为NO，C为HNO3。 ①NO2与水反应的方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 ②Fe2＋具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应而使高锰酸钾溶液褪色，则可用高锰酸钾溶液检验，操作为取D中适量溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，充分反应后褪色，证明溶液中含有亚铁离子，否则无。 5．[2017·杭州市清河中学高三(上)10月月考]A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如图所示(反应条件未标出)， 其中反应①是置换反应。 (1)若A是常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①在水溶液中进行，则反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是_________________________________________________________。 (2)若B、C、F都是气态单质，且B有毒，③的反应中还有水生成，反应②需要放电才能发生，A、D相遇有白烟生成，则A、D反应产物的电子式是________________，反应③的化学方程式是_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若A、D、F都是短周期元素组成的非金属单质，且A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，C、E、F为气体，C有毒，则反应①的化学方程式是_____________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (2) 　4NH3＋5O2 (3)2C＋SiO2 解析　(1)A是常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①为置换反应，且在水溶液中进行，由转化关系可知，A为变价金属，F具有强氧化性，可推知A为Fe，F为Cl2，故B为HCl、C为氯化亚铁、D为氢气、E为氯化铁，则：反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (2)B、C、F都是气态单质，B有毒，则B为氯气，反应②需要放电条件下才能发生，为氮气与氧气反应，③反应中还有水生成，可以推知C为N2，F为O2，E为NO，A为NH3，反应①为置换反应，A、D相遇有白烟生成，可推知D为HCl，A、D反应产物为氯化铵，电子式是，反应③的化学方程式是4NH3＋5O2 (3)A、D、F都是短周期元素组成的非金属单质，且A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，C、E、F为气体，C有毒，反应①为置换反应，考虑是碳与二氧化硅反应生成硅与CO，碳与F反应生成E，CO与F反应生成E，则F为氧气，验证符合转化关系，则反应①的化学方程式是2C＋SiO2 6．(2017·金华市高三上学期期末)为确定(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品的组成，称取多份该样品溶于水后分别与含0.600 mol的NaOH溶液充分反应(加热)，产生NH3的体积(已折算成标准状况下的体积，不考虑NH3在水中的溶解)如下图所示。 (1)样品中(NH4)2SO4与NH4HSO4的物质的量之比为________________。 (2)B点对应产生的NH3体积为____________。 答案　(1)1∶2　(2)8.96 L 解析　(1)当混合固体为0.900 mol时，无气体放出，说明只发生 H＋　　＋　　OH－　　===　　H2O 0.600 mol 0.600 mol 所以n(NH4HSO4)＝0.600 mol 则n[(NH4)2SO4]＝0.900 mol－0.600 mol＝0.300 mol (NH4)2SO4与NH4HSO4的物质的量之比为1∶2。 (2)B点说明0.600 mol NaOH完全反应，设(NH4)2SO4、NH4HSO4的物质的量分别为x、2x 则2x＋4x＝0.600 mol x＝0.100 mol 所以n(NH3)＝0.2 mol＋0.2 mol＝0.4 mol 其在标准状况下的体积为8.96 L。 7. [2017·绍兴市诸暨中学高三(上)期中]在含有0.60 mol Cl－、0.80 mol SO (1)用a表示x的表达式_______________________________________________________。 (2)若a为0.20 mol，B点横坐标为2 000 mL时，c(NaOH)＝____________。 答案　(1)x＝ 解析　(1)Al3＋的物质的量为a mol，根据电荷守恒：n(Cl－)＋2n(SO (2)若a为0.20 mol，Al3＋的物质的量为0.20 mol，最终消耗氢氧化钠4a mol，即0.8 mol，n(Mg2＋)＝1.1－1.5a＝0.8 mol，镁离子消耗氢氧化钠1.6 mol，共消耗氢氧化钠2.4 mol，所以若B点横坐标为2 000 mL时，c(NaOH)＝ 8．(2017·温州中学高三3月高考模拟)现有四种元素组成的固体M，取2.3 g该固体溶于水，溶液为血红色，滴加足量浓硝酸并加热，溶液血红色褪去，同时产生含有三种气体的红棕色混合物A。往褪色后溶液中加入足量BaCl2溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀6.99 g。过滤，往滤液中加足量NaOH溶液，产生红褐色沉淀，过滤将沉淀充分灼烧得到0.8 g固体。将气体混合物A通入过量的Ba(OH)2溶液中，产生白色沉淀B，并剩余气体C为0.42 g。气体C无色无味，能使燃烧的木条熄灭，可排放到空气中，不会改变空气的成分。白色沉淀B能溶解在稀盐酸中，并产生无色无味的气体在标况下的体积为0.672 L。 (1)M的化学式为________________。 (2)混合气体A的成分是______________________________________________(填化学式)。 (3)往褪色后的溶液中滴加KSCN溶液，可能有什么现象______________________________ ________________________________________________________________________。 (4)固体M与硝酸发生题中反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________________。 (5)对于Fe2＋的检验，从本题中得到什么启发：_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Fe(SCN)3　(2) NO2、CO2、N2 (3)先变红，后褪色或无现象(因为浓硝酸过量) (4)33∶1 (5) 因为硝酸能氧化SCN－，所以，在检验Fe2＋离子时，加入KSCN溶液后，不能用硝酸及氧化性更强的氧化剂氧化Fe2＋(其他合理答案也可) 解析　原血红色溶液加浓硝酸后褪色，褪色的溶液加入足量BaCl2时产生的不溶于硝酸的白色沉淀是BaSO4，物质的量为