第四節 氮族元素
【知識網絡】
A.等于1.369g/L B.等于2.054g/L.
C.在1.369g/L和2.054g/L之間 D.大于2.054g/L
思路分析：題給的密閉容器中通入O2后發生2個化學反應：2NO+O2=2NO2
給11.2mLO2轉換為11.2LO2，即容器內盛有1molNO，充入0.5molO2。根據質量守恒定律，容器內的總質量為：1mol×30g/mol+0.5mol×32g/mol=46g。
答案：D
例3 已知磷酸分子中的三個氫原子都可以跟重水分子(D2O)中的D原子發生氫交換，又知次磷酸(H3PO2)也可跟D2O進行氫交換，但次磷酸鈉(NaH2PO2)卻不再能跟D2O發生氫交換。又此可推斷出H3PO2的分子結構是（1994年全國高考題）
思路分析：由H3PO4在有三個氫原子可以與D2O發生氫交換及題給H3PO2分子結構知：-OH中的H原子能與D2O發生H交換。現H3PO2能與D2O發生H交換而NaH2PO2則不能(說明NaH2PO2分子中沒有羥基H原子)，可以類推出H3PO2中只有一個-OH，從而選B。
答案：B
方法要領：本題題給信息的實質是：含氧酸分子中的H原子，只有與氧原子結合形成羥基-OH結構時，才有酸性。由于次磷酸H3PO2只能電離出一個H+，它是一元酸；NaH2PO2中的H原子不能電離，也不能與堿反應，NaH2PO2屬于正鹽。同理CH3COOH分子中只有一個-OH，乙酸是一元酸。因此“含氧酸分子中含有幾個H原子，就是幾元酸”的說法是錯誤的。
此題為信息給予題，它以一般學生沒有接觸過的知識實例作為原型（磷酸分子中3個-OH中的H可D2O發生H交換），要求學生在原型的啟發下求解。這類題一般思路為：分析原型→找出規律[只有活潑的氫（能電離的H）才能發生氫交換]→比較問題和原型→建立聯系→應用規律→完成遷移。
例4 用以下三種途徑來制取相等質量的硝酸銅：（1996年高考化學試測題）
（1）銅跟濃硝酸反應；（2）銅跟稀硝酸反應；（3）銅先跟氧氣反應生成氧化銅，氧化銅再跟硝酸反應。以下敘述中正確的是
A.三種途徑所消耗的銅的物質的量相等
B.三種途徑所消耗的硝酸的物質的量相等
C.所消耗的銅的物質的量是：途徑（3）>途徑（1）>途徑（2）
D.所消耗的硝酸的物質的量是：途徑（1）>途徑（2）>途徑（3）
思路分析：本題是評價制備方案的優劣。從綠色化學角度看（1）要節約原料；（2）是副產品對環境污染小。（1）Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，(2)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，(3)2Cu+O2=2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O。若生成3molCu(NO3)2，可得消耗原料量及生成污染物NOx的量（見下表）：
Cu(NO3)2
Cu
HNO3
NOx
（1）
3mol
3mol
12mol
6mol
（2）
3mol
3mol
8mol
2mol
（3）
3mol
3mol
6mol
0mol
由上表知：（1）耗HNO3最多，生成污染物最多；（3）耗HNO3最少，沒有污染物。
答案：A、D
方法要領：本題考查對硝酸性質、用途的理解及氧化還原反應知識，通過分析比較選擇出最佳途徑的能力。
從不同濃度硝酸與銅的反應可以看出，在硝酸與銅的反應中，硝酸充當了氧化劑和提供硝酸根兩種作用，因稀硝酸與銅反應時，氮元素的化合價由+5降為+2價，故作為氧化劑消耗的硝酸較少，而（3）中氧氣為氧化劑，硝酸全部用提供酸根用，故消耗硝酸的為(1)>(2)>(3)。
例5 在下圖裝置中，燒瓶中充滿干燥氣體a，將滴管中的液體b擠入燒瓶內，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈簧夾f，燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿燒瓶。則a和b 分別是（1995年全國高考題）
思路分析：產生噴泉的條件：氣體在液體中的溶解度很大，產生足夠的壓強差（負壓）。CO2在水中溶解度不大，不能產生噴泉，但在NaOH溶液中因發生CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，其溶解度顯著增大，此時形成噴泉。題干要求液體充滿燒瓶。
答案：B、D
方法要領：中學階段，在水中能形成噴泉現象常見的有NH3、HCl、HBr、HI、SO2等溶解度大的氣體；CO2、H2S、Cl2等在水中溶解度不大的氣體，不能形成噴泉，但若將水改成NaOH溶液，這些氣體在堿性溶液中溶解度顯著增大，從而形成噴泉；此外，噴泉實驗裝置若發生改變，也可能使本來不能形成噴泉的氣體形成噴泉，因此，要從產生噴泉的條件認識形成噴泉的本質。
例6 同溫同壓下，兩個等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿①NH3，②NO2，進行噴泉實驗，經充分反應后，瓶內溶液的物質的量濃度為（1998年上海高考題）
A.①>② B.①<② C.①=② D.不能確定
思路分析：設圓底燒瓶的體積為VL，所含氣體的物質的量為xmol。則：
c(NH3)=x/Vmol/L 而3NO2+H2O=2HNO3+NO，c(HNO3)=[2/3xmol]÷[2/3VL]= x/V mol/L。
答案：C
方法要領：只要在同溫同壓下，單一氣體（或某一氣體中混有空氣）如進行噴泉實驗（在H2O中）后所得溶液的濃度均相同。它與液體上升高度無關。如是標準狀況則濃度為1/22.4mol/L。
注意：若誤以為NO2與H2O生成HNO3的物質的量為2/3x，而忽視了溶液的體積也是2V/3L的話，就會得出兩者濃度不等的結論。
依據上述步驟,完成下列填空：
(1)溶解銀的硝酸應該用 硝酸(填濃或稀)。原因是 (填序號，下同)
(a)減少過程中產生NOX的量 (b)減少原料銀的消耗量 (c)節省硝酸物質的量
(2)步驟B加熱保溫的作用是 .
(a)有利于加快反應速率
(b)有利于未反應的硝酸揮發
(c)有利于硝酸充分反應,降低溶液中[H+]
(3)步驟Ｃ中是為了除去Fｅ3+、Cu2+等雜質,沖稀靜置時發生的化學反應是
(a)置換反應 (b)水解反應 (c)氧化還原反應
產生的沉淀物化學式 .
思路分析：（1）根據反應方程式：Ag+2 HNO3（濃）=AgNO3+NO2↑+H2O、3Ag+4HNO3（稀）=3AgNO3+NO↑+2H2O可知：每生成1molAgNO3，如用濃HNO3，消耗HNO32mol，產生1molNO2；如用稀HNO3，只需HNO34/3mol，放出NO1/3mol。故用稀硝酸比用濃硝酸好，原因為（a）、(c)。
（2）根據溫度對反應速率的影響，加熱保溫是使反應加快，促使HNO3與Ag反應，而不希望HNO3損失，因此其目的是（a）、(c)。
（3）由水解原理，溶液濃度小，促進水解，使Fｅ3+、Cu2+生成難溶的Fe(OH)3、Cu(OH)2而除去。
答案：（1）稀，（a）、(c) （2）（a）、(c) （3）（b），Fe(OH)3、Cu(OH)2
方法要領：聯系工業生產流程，運用化學知識，理解化學原理解答生產中的問題是高考的熱點。用到的化學原理有：反應速率；水解反應；物質分離和提純的方法。試題的能力要求較高，立意新。考生應首先將整個流程看懂，在理解每一操作步驟的目的和作用的同時，須聯系各步驟的相互關系和作用。明確前一操作是后一操作過程的基礎和條件。如：過量的Ag與稀HNO3混合其目的是使HNO3充分反應，步驟B加熱保溫的原因也是為這一目的而設置的。它使NOx不斷逸出，降低酸度，有利于下一步用水沖稀，使雜質離子水解完全，并通過靜置而沉降。以上三個步驟一環緊扣一環。
本題通過AgNO3生產的步驟、過程，考查考生對金屬（Ag、Fe、Cu）與HNO3反應的理解程度。在步驟C中，雖然Ag+也參與水解，但AgOH很不穩定分解：AgOH→Ag2O，合并于過量銀中循環使用。
題中給出了生產的過程圖，提供了解題線索。解題時應根據銀與不同濃度HNO3的反應及產生，考慮生產實際中的價值及產物對社會環境的影響，不難選擇問題（1）中的答案為稀HNO3及其原因。借助化學反應的原理及條件，離子的性質等知識，從而順利解答出問題（2）和（3）。
例8 實驗室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質量,反應的化學方程式為: 2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O（1996年上海高考題）
試回答:(1)如果選用測定反應物CuO和生成物H2O的質量[m(CuO)、m(H2O)]時，請用下列儀器設計一個簡單的實驗方案。
①儀器連接的順序(用字母編號表示,儀器可重復使用) ；d中濃硫酸的作用是 ， ；實驗完畢時觀察到a中的現象是 ；
②列出計算Cu的相對原子質量的表達式 ；
③下列情況將使測定結果偏大的是 。(以下選擇填空不限1個正確答案，均用字母編號填寫)
(a)CuO未全部還原為Cu (b)CuO受潮 (c)CuO中混有Cu
(2)如果仍采用上述儀器裝置,其他方案可選用測定的物理量有
(a)m(Cu)和m(CuO) (b)m(N2)和m(H2O) (c)m(Cu)和m(H2O) (d)m(NH3)和m(H2O)
思路分析：根據本題的意圖是需要測定反應物氧化銅和生成物水的質量，從而利用氨和加熱條件下的氧化銅在化學反應中的關系求出銅的相對原子質量。氧化銅的質量可直接從所取的藥品稱量中得知，測反應生成的水的質量時，應考慮制得的氨氣中混有的水蒸氣對測量有干擾作用，應予以排除，反應后的氣體中必然夾雜著未反應完的氨氣，吸收水蒸氣時也要考慮不能用濃硫酸作吸收劑，否則會同時吸入水蒸氣和氨氣，造成測量數據偏大。
（1）①NH4Cl和Ca(OH)2反應可生成NH3，經堿石灰干燥后（不能用濃H2SO4干燥），因為濃H2SO4要吸收NH3）把NH3通入a裝置發生主體反應，將反應后生成的水蒸氣用C吸收（不能用濃H2SO4吸收），因為還有未反應的NH3也可被濃H2SO4吸收，這樣測量水的質量就偏大，多余的NH3用濃H2SO4吸收，同時也防止空氣中的水蒸氣進入第二個C裝置中。
②2NH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O（設銅的相對原子質量為x）
3(x+16) 3×18
m(CuO) m(H2O) x=18 m(CuO)/ m(H2O)-16
或考慮計算銅的相對原子質量的思路是：
n(CuO)=m(H2O)/18 M(CuO)=m(CuO)/n(H2O)=18m(CuO)/m(H2O) M(Cu)=M(CuO)-16如果測量反應前后硬質玻璃管的質量，則可測出反應生成的銅的質量，從測得的氧化銅的質量可計算銅的相對原子質量為：
M(Cu)=m(Cu)/n(CuO)=18m(Cu)/m(H2O)。
從測得的生成的水的質量，也可計算銅的相對原子質量為：
M(Cu)=m(Cu)/n(H2O)=18m(Cu)/m(H2O)。
③要使測定結果偏大，則m(H2O)m要偏小，其中（a）導致m(H2O)偏小 （b）導致m(H2O)偏大 （c）相當于m(H2O)偏小。故選a、c。
（2）由于氣體的質量難于測量，也難于收集，所以（b）（d）是不可選用的。
答案：(1)①b c a c d 吸收未反應的氨 防止空氣中水分進入 固體由黑色轉變為紅色 ② ③a、c (2)a、c
方法要領：本題意在考查定量測定的能力和運用信息的能力。儀器的選擇要從生成反應物及能夠準確測量生成物來考慮，B裝置產生混有水蒸氣的氨氣，因實驗中要測定后一反應產生的水蒸氣，故應先將氨氣中的水蒸氣除去，通過C得純NH3后再通過A與CuO反應，因要測定生成的水的量，故再通過一次和C相同的裝置（不是同一裝置）只吸收水蒸氣而不吸收多余的氨氣，NH3有污染，不能排放到大氣中，同時為防止空氣中的水蒸氣進入干燥管、確保實驗準確性，故最后再通過濃H2SO4，這是此類定量實驗中應密切注意的，問題②、③關系式法不難得到結論，問題（2）中b和d均與Cu或關系，無法計算。
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區 | 電信詐騙舉報專區 | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區 | 涉企侵權舉報專區
違法和不良信息舉報電話：027-86699610 舉報郵箱：58377363@163.com