《氮族元素》常見命題陷阱專題

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1、氮族元素常見命題陷阱專題一、2NO2N2O4由于此可逆反應的發(fā)生,通常實驗測得的NO2的相對分子質(zhì)量應大于46;相同條件下,體積比相同物質(zhì)的量的氣體體積要小等等。因此在涉及到NO2或N2O4有關(guān)計算中,一般要考慮該可逆反應2NO2N2O4的存在對氣體物質(zhì)的量、體積、密度、壓強、相對分子質(zhì)量等有關(guān)量的影響?!纠}1】右圖為裝有活塞的密閉容器,內(nèi)盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧氣(氣體體積均在標準狀況下測定),保持溫度、壓強不變,則容器中氣體的密度A.等于1.369g/L B.等于2.045g/L C.在1.369g/L和2.045g/L之間 D.大于2.045g/L錯解分析:忽視了2

2、NOO2=NO2的反應,就會錯選A,忽視了2NO2N2O4的反應,就會錯選B。解題思路:依據(jù)2NOO2=NO2,NO和O2恰好反應生成NO2。若只有NO2生成,在標準狀況下密度=2.054g/L,但在標準狀況下,存在下列反應:2NO2N2O4,由=,m一定,但V減小,故密度大于2.045g/L。能力訓練二、酸性條件下NO3的強氧化性我們都知道,硝酸具有強氧化性,也可以說NO3在酸性溶液中具有強氧化性。此知識雖不難,但因為在命題時增加了隱含性,因此在解題時常因忽視了NO3在酸性溶液中具有強氧化性而不小心落入陷阱?!纠}1】在pH=1的溶液中,不能大量共存的離子組是A.Al3、Ag、Cl、NO3

3、B.Mg2、NH4、NO3、SO42C.Na、K、I、NO3 D.Zn2、Na、NO3、SO42解題思路:由于A組中AgCl=AgCl,所以A是答案之一;考慮到在pH=1的情況下,NO3有強氧化性,可把C組中的I氧化,所以C也是答案,這往往易被漏掉?!咀兪健磕碂o色濃的強酸性溶液,可與金屬鎂反應放出H2,則該溶液中一定含有Cu2、Ba2、H、Ag、SO42、SO32、HCO3、OH、NO3等離子中的哪些?錯解分析:忽視了NO3在酸性溶液中具有強氧化性。解題思路:由“無色”可排除Cu2,由“強酸性”可排除SO32、HCO3、OH,由“放出H2”可排除NO3,因為HNO3與Mg反應不產(chǎn)生H2。顯然,

4、陰離子只有SO42,既然有SO42,則不能有Ba2,所以陽離子只能是H。即該溶液中含有H和SO42。能力訓練1、(04-江蘇化學-12)溶液中存在較多的H、SO42、NO3,則該溶液中還可能大量存在的離子組是DAAl3、CH3C00、Cl BMg2、Ba2、Br CMg2、Cl、I DNa、NH4、Cl2、向稀硫酸中加入銅粉不發(fā)生反應。若再加入某種鹽,則銅粉可以逐漸溶解。符合此條件的鹽是ADANaNO3 BKCl CZnSO4 DFe2(SO4)3 3、往淺綠色的Fe(NO3)2溶液中,逐漸加入稀鹽酸時溶液的顏色變化是A變綠 B加深 C不變 D變棕黃色4、(98全國14)將鐵屑溶于過量鹽酸后,

5、再加入下列物質(zhì),會有三價鐵生成的是BCA硫酸B氯水C硝酸鋅D氯化銅5、向KNO3溶液中滴加少量濃鹽酸,然后分成等量的三份,第一份滴入淀粉碘化鉀溶液,溶液將變成 色;第二份加入小銅片,反應的離子方程式為 ;第三份滴加入少量的AgNO3溶液,將看到有 生成。6、某溶液100mL,其中含硫酸0.03mol,硝酸0.04mol,若在該溶液中投入1.92g銅粉微熱,反應后放出一氧化氮氣體約為AA0.02molB0.01molC0.015molD無法計算7、鐵和銅的混合物中加入不足量的硝酸,反應后剩余金屬m1g;再向其中加入一定量的稀硫酸,充分振蕩后,剩余金屬m2g,則m1、m2之間的關(guān)系是AAm1一定大

6、于m2 Bm1可能等于m2 Cm1一定等于m2 Dm1可能大于m28、有一硫酸和硝酸的混合溶液,取出20mL,加入足量BaCl2溶液,經(jīng)過濾、洗滌、烘干后得沉淀9.32g;濾液與4mol/L的苛性鈉溶液35mL恰好完全中和。試求:原混合溶液中硫酸和硝酸的物質(zhì)的量濃度。另取20mL原溶液,加入3.2g銅粉共熱,生成氣體一氧化氮的體積。(標況)9、ag鐵粉放入含bmolHNO3的濃硝酸中,加熱充分反應后,再加入稀硫酸,鐵粉恰好完全溶解,經(jīng)測定溶液中只含F(xiàn)e3+(一種金屬離子)和SO42-(一種酸根離子)。寫出反應開始時溶液中發(fā)生反應的化學方程式。 。寫出加入硫酸后,所發(fā)生反應的離子方程式。 。當a

7、:b=160:3時,求硝酸的還原產(chǎn)物和的物質(zhì)的量比。寫出計算過程。三、金屬(如銅)與一定量的濃HNO3反應硝酸具有強氧化性,幾乎能與所有的金屬發(fā)生氧化還原反應。銅與濃硝酸反應生成NO2,與稀硝酸反應生成NO。但銅與一定量的濃硝酸反應就隱含了一定條件(銅與一定量的濃HNO3反應,開始生成氣體的是NO2,隨著反應的進行,反應物的濃度不斷減小,生成氣體變?yōu)镹O,最終得到的氣體為NO2和NO組成的混合氣體),因此學生在解題時常因忽視了Cu與稀HNO3的反應而不小心落入陷阱。另外像這種濃度不同產(chǎn)物也就不同的情況在中學還有幾種:過量活潑金屬(如Zn)與少量濃H2SO4的反應,開始生成氣體的是SO2,后來生

8、成氣體的是H2。過量Cu與少量濃H2SO4的反應,隨著反應的進行,濃H2SO4變成稀H2SO4,Cu與稀H2SO4不再發(fā)生反應。再如過量MnO2與少量濃鹽酸的反應,隨著反應的進行,濃鹽酸變成稀鹽酸,不再與MnO2發(fā)生氧化還原反應?!纠}1】38.4g銅跟適量濃硝酸反應,銅全部作用后,共收集到氣體22.4L(標況),求:反應消耗硝酸的物質(zhì)的量;還原產(chǎn)物NO2和NO的物質(zhì)的量之比;Cu與HNO3恰好完全反應,二者皆無剩余,欲求開始生成NO時HNO3溶液的濃度,還缺少的條件是_(用必要的文字和字母b表示),開始生成NO時HNO3溶液的濃度為_(請寫最后結(jié)果)。解題思路:隨著反應的進行,硝酸的濃度逐漸

9、變小,產(chǎn)生的氣體可能是純凈的NO2,也可能是NO2和NO的混合物。n(Cu)38.4g/64.0gmol10.6moln(氣體)22.4L/22.4Lmol11.0mol這樣,發(fā)生的反應可能是下列一個,也可能是兩個:Cu 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 2NO2 2H2O3Cu 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 2NO 4H2O于是,本題第一問就有多種解法。方法一(極值法):若產(chǎn)生的氣體全部是NO2,由化學方程式得:n(HNO3)=4n(Cu)0.6mol42.4moln(NO2)=2n(Cu)0.6mol21.2molV(NO2)=1.2mol22.4Lmol126.9L22

10、.4L可見,氣體不全是NO2。若產(chǎn)生的氣體全部是NO,由化學方程式得:n(HNO3)=8/3n(Cu)0.6mol(8/3)1.6moln(NO)=2/3n(Cu)0.6mol(2/3)0.4molV(NO2)=0.4mol22.4Lmol18.96L22.4L所以氣體是NO2和NO的混合物。設生成的NO2為xmol,NO為ymol,則Cu 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 2NO2 2H2Ox/2 2x x3Cu 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 2NO 4H2O3y/2 4y y 解得所以反應消耗n(HNO3)=2x4y=20.9mol40.1mol2.2moln(NO2):

11、n(NO)0.9mol:0.1mol9:1由上面可知:n(NO2)0.9mol,n(NO)0.1mol生成NO時消耗HNO3的物質(zhì)的量可以求出:8HNO3 (稀)2NO8 2n(HNO3) 0.1moln(HNO3)=0.4mol欲求0.4molHNO3的濃度,須知HNO3溶液的體積b:c(HNO3)=0.4mol/b答案:2.2mol 9:1 開始生成NO時HNO3溶液的體積b 0.4mol/b方法二(守恒法):根據(jù)反應前后N原子守恒和Cu原子守恒得:n(HNO3)n(Cu(NO3)2)2n(NO2)n(NO) (N原子守恒) n(Cu)2n(NO2)n(NO) (Cu原子守恒) 0.6mo

12、l21.0mol 2.2mol設生成的NO2為xmol,NO為ymol,則 解得所以n(NO2):n(NO)0.9mol:0.1mol9:1與方法一相同。方法三(寫總化學方程式法):設生成NO2的物質(zhì)的量為x,則題設條件下的總化學反應為:0.6Cu 2.2HNO3 = 0.6Cu(NO3)2 xNO2 (1x)NO 1.1H2O先寫出反應物和生成物以及Cu、NO2和NO的化學計量數(shù),再根據(jù)Cu原子守恒和N原子守恒得出Cu(NO3)2和HNO3的化學計量數(shù),H2O的化學計量數(shù)可根據(jù)H原子守恒而得出(因與結(jié)果無關(guān)也可不算出)。根據(jù)方程式可知,參與反應的HNO3物質(zhì)的量為2.2mol。根據(jù)O原子守恒

13、得:2.230.6322x(1x)1.1 解得x0.9所以n(NO2):n(NO)0.9mol:(10.1)mol9:1與方法一相同。方法四(平均分子式法):設HNO3還原產(chǎn)物的平均分子式為NOx,則:n(Cu):n(NOx)=0.6mol:1.0mol=3:5Cu和HNO3的總反應方程式為:3Cu 11HNO3 = 3Cu(NO3)2 5NOx 5.5H2O先寫出反應物和生成物以及Cu、NOx的化學計量數(shù)3和5,再根據(jù)Cu原子守恒和N原子守恒分別得出Cu(NO3)2、HNO3和H2O的化學計量數(shù)3、11和5.5,則:n(HNO3)11/3n(Cu)=0.6mol(11/3)=2.2mol根據(jù)

14、O原子守恒得:33185x5.5 x=1.9即NOx為NO1.9。用十字交叉法:NO2:2 0.9 1.9NO:1 0.1n(NO2):n(NO)9:1與方法一相同。答案:2.2mol 9:1 開始生成NO時HNO3溶液的體積b 0.4mol/b【例題2】(04-天津理綜-29)將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應,銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L。請回答:NO的體積為 L,NO2的體積為 L。待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液加入VmLamol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2全部轉(zhuǎn)化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為 mol/L。欲使銅與硝酸反應生成

15、的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3,至少需要30%的雙氧水 g。解題思路:本題主要應用反應過程中電子守恒和元素守恒來解決。V(NO)+ V(NO2)=11.2L 3+1=2(電子守恒) 解得:V(NO)=5.8L V(NO2)=5.4L分析但元素的守恒:N最終以NO、NO2混合氣體及NaNO3形式存在。因此,c(HNO3)=依據(jù)電子守恒:NO、NO2混合氣體被H2O2氧化為NO3的過程中,NO、NO2失去電子數(shù)等于H2O2(O由-1價變?yōu)?2價)得到電子數(shù)。由此列出:3+1=2可得:m(H2O2)=57.8g答案:5.8 5.4 57.8能力訓練1、向50ml 18molL1H2SO4

16、溶液中加入足量的銅片并加熱,充分反應后,被還原H2SO4的物質(zhì)的量AA.小于0.45mol B.等于0.45mol C.在0.45mol和0.9mol之間 D.大于0.9mol2、在標準狀況下,將1.92g銅粉投入一定量濃硝酸中,隨著銅粉的溶解,反應生成的氣體顏色逐漸變淺,當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12L,則混合氣體中NO的體積為AA.112mL B. 1008mL C. 224mL D. 448mL3、6.4g銅與8mol/L硝酸60mL充分反應后,硝酸的還原產(chǎn)物有NO、NO2,反應后溶液中所含H+為n mol,此時溶液中所含NO3-的物質(zhì)的量為CA.0.28m

17、ol B. 0.31mol C. (n+0.2)mol D. (n+0.4)mol4、1.92g銅粉投入一定量的濃硝酸中,銅粉完全溶解,生成的氣體顏色越來越淺,共收集到標準狀況下672mL氣體,將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中,通入標準狀況下一定體積的O2,恰好使氣體完全溶于水,則通入O2的體積為CA.168mL B. 224mL C. 336mL D. 504mL5、14.0g銅銀合金與足量某濃度的硝酸反應,將放出的氣體與1.12L(標準狀況)氧氣混合,通入水中恰好完全吸收,則合金中銅的質(zhì)量為CA.9.6g B.6.4g C.3.2g D.1.6g6、(02-上?;瘜W-22)0.03mol銅完

18、全溶于硝酸,產(chǎn)生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合氣體共0.05mol。該混合氣體的平均相對分子質(zhì)量可能是BCA.30 B.46 C.50 D.667、使一定量Zn與100ml 18.5molL1濃H2SO4充分反應,Zn完全溶解,同時生成標準狀況下氣體33.6L。將反應后溶液稀釋,測得其PH1.0。求:生成氣體的成分及體積(假設濃H2SO4與Zn反應還原產(chǎn)物只生成SO2);Zn的質(zhì)量;開始生成H2時H2SO4的濃度(假設溶液體積無變化)。8、(94-上海-40)為了測定某銅銀合金的成份,將30.0g合金溶于80ml13.5mol/L的濃硝酸中,待合金完全溶解后,收集到氣體6.72L(標準狀

19、況),并測得溶液PH=0。假設反應后溶液的體積仍為80ml,試計算:被還原的硝酸的物質(zhì)的量。合金中銀的質(zhì)量分數(shù)。9、將8.6g的銅銀合金完全溶于濃HNO3,若反應中HNO3的還原產(chǎn)物只有NO2和N2O4,且它們的體積均為1.12L(標準狀況),則該銅銀合金中銅和銀的質(zhì)量分別為多少?參考答案一、二、1、D 2、AD 3、D 4、BC 5、解析:酸性條件下NO3-具有強氧化性,能將I-氧化成I2,能將Cu氧化成,并產(chǎn)生NO氣體,溶液中的Cl-和Ag+作用生成白色AgCl沉淀。答案:藍;3Cu + 8H+ 2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O;白色沉淀。6、解析:對于本題分析,有不少同學可能認為1

20、.92gCu(即0.03mol)與0.04mol硝酸反應,Cu過量,按不足量HNO3計算,應生成NO氣體0.01mol,選B。這是一種錯誤的想法,忽視了生成的Cu(NO3)2、H2SO4和剩余的Cu之間還可以繼續(xù)反應生成NO氣體0.01mol。因此正確選項是A。當然這樣分步推算啰嗦而易出錯,我們應從整體出發(fā),分析實際參與反應的微粒(考慮到離子),混合酸中含有的微粒是H+、NO3-、SO42-、,當投入Cu時,3Cu + 8H+ 2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O,求出Cu、H+、NO3-的物質(zhì)的量,按不足量的微粒計算,求出生成的NO氣體。答案:A7、解析:題目中已指出HNO3不足量,反應后

21、剩余金屬,可知Cu或Cu和Fe的混合物有剩余,到此,有同學就會認為,再向其中加入稀硫酸時,剩余金屬能不能繼續(xù)溶解就該分兩種情況:只余Cu,則不能溶解;Cu和Fe均剩余,則Fe會溶解,這樣就會達到答案m2m1,即BD。事實上這是錯誤的想法,忽視了HNO3在與金屬作用時表現(xiàn)得兩個性質(zhì):氧化性和酸性,在表現(xiàn)酸性時,只消耗H+而未消耗NO3-,所以再補充進去H+時,溶液中相當于又有HNO3,無論是只余Cu還是余Cu和Fe的混合物,金屬都會繼續(xù)溶解,即m1一定大于m2,選A。答案:A8、解析:設原混合溶液中含硫酸和硝酸的物質(zhì)的量分別為x、y,則解得所以,C(H2SO4)=2mol/L C(HNO3)=3

22、mol/L由題意知,n(Cu)= =0.05mol,n(H+)=0.14mol,n(NO3-)=0.06mol,故由3Cu + 8H+ 2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O可得,Cu為不足量,生成的NO氣體的體積為V(NO)=0.05mol22.4L/mol=0.75L9、答案:Fe+4 HNO3(濃) Fe(NO3)2+2NO2+2 H2OFe+ 4H+ + NO3- = Fe3+ NO+2 H2O 3Fe2+ 4H+ + NO3- = 3Fe3+ NO+2 H2O1:13三、1、A 2、解析:利用電子守恒可得: 2=n(NO)3+n(NO2)1n(NO)+n(NO2)= 解得n(NO)=

23、0.005mol答案:A3、解析:反應后溶液中的溶質(zhì)為Cu(NO3)2和HNO3,所以n(NO3-)=2 n(Cu2+)+ n(H+)=2+n mol= (n+0.2)mol答案:C 4、解析:此題中由電子守恒可知:Cu失去電子生成672mL氣體,而這些氣體由失去電子被O2,即Cu與O2遵循電子守恒:2=4,解得V=0.336L,C項正確。答案:C 5、C6、BC7、生成SO26.7L,生成H226.9L;97.5g;12.5molL1。 8、解析:6.72L氣體是NO和NO2的混合氣體,在這一氧化還原反應中,被還原的HNO3的物質(zhì)的量0.3mol反應后PH0,余下的HNO3為1mol/L,參加反應的HNO3的物質(zhì)的量13.50.0810.081mol解一:設合金中的Ag為xg,AgNO3為mol,Cu為(30x)g,Cu(NO3)2為mol根據(jù)NO3守恒得:210.3 x=10.8g銀的質(zhì)量分數(shù)為10036解二:設合金中的Ag為xmol,Cu為ymol 解得銀的質(zhì)量分數(shù)為100369、解析:此題由電子守恒和總質(zhì)量可以進行計算,用物質(zhì)的量列方程較方便。設合金中Cu為xmol,Ag為ymol,則 解得所以m(Cu)=0.05mol64g/mol=3.2gm(Ag)=0.05mol108g/mol=5.4g或m(Ag)=8.6g-3.2g=5.4g8

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