高中化学氮及其化合物计算题分类汇编(难题)

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+N2Mg3N24．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+O22NO2NO+O2=2NO23NO2+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→2NO22、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＋NO2NO2N2O4（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O2③NO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O2④NO、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+H2ONH3·H2ONH4++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=NH4NO3HCl+NH3=NH4ClH2SO4+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，若产生白烟，则满。[特别提醒]：①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是：a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块，不利于产生NH3；b、在高温下能腐蚀大试管。③因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备，原理：烧碱溶于水为放热反应，促进NH3·H2O的分解，增大c(OH)使上述可逆反应向左移动，而产生NH3。课堂练习：1、将8mLNO2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1mL，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为()A．7∶5B．3∶7C．7∶1D．1∶72、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．V1V2V3B．V1V3V2C．V2V3V1D．V3V1V23、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．h1h2h3h4B．h4h3h2h1C．h4h1h3h2D．h2h3h1h44、在常温下向盛满水并倒置于水槽中的试管里先后通入4mLNO2、4mLNO、5mLO2，经过一段时间后，试管里剩余的气体有()A．NOB．O2C．NO2和O2D．NO和O25、NO、NO2均可与NH3反应转化为无害的N2和H2O，现有3LNO、NO2的混合气体，，当耗用3LNH3时，可全部转化为N2和H2O，则NO和NO2的体积之比为（）A．1：1B．1：2C．1：3D．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mLO2，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．40.7B．46C．36D．448、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.1mLB.3mLC.5mLD.10mL9、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．NO2B．NOC．N2OD．N211、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∶4B．1∶5C．2∶3D．2∶512、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.16.8gB.0.4molC.11.2gD.0.2mol13、已知镁和稀硝酸反应时，每有1molHNO3反应，就有0.8mol电子转移，此时硝酸的还原产物可能是A．NO2B．N2OC．NH4NO3D．NO14、Al可以与稀硝酸反应，已知HNO3被还原为NO。若标准状况有3.36LNO生成，则参加反应的Al的质量为________g，参加反应的硝酸为________mol15、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1molZn完全反应，需要HNO3的物质的量为（）A．2.8molB．2.6molC．2.4molD．0.8mol16、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．N2OB．NOC．NO2D．N2O317、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1.68LO2(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5mol/LNaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL19、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344LNO(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．0.24molB．0.21molC．0.16molD．0.14mol20、将32g铜与140mL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11.2L。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51.2gCu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0.9mol，这些气体恰好能被500mL2mol/LNaOH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．0.2molB．0.4molC．0.8molD．0.9mol22、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100mL混合酸中，HNO3的物质的量浓度为0.4mol·L－1，H2SO4的物质的量浓度为0.2mol·L－1。向其中加入2.56g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2＋的物质的量浓度为()A．0.4mol·L－1B．0.3mol·L－1C．0.225mol·L－1D．无法计算24、有某硫酸和硝酸的混合溶液20mL，其中含有硫酸的浓度为2mol·L－1，含硝酸的浓度为1mol·L－1，现向其中加入0.96g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．89.6mLB．1