中学化学竞赛试题资源库——氮气和卤化氮 A组 .据报道,科学家已成功合成了少量N4,有关N4的说法正确的是 A N4是N2的同素异形体 B N4是N2的同分异构体 C 相同质量的N4和N2所含原子个数比为1︰2 D N4的摩尔质量是56g .下列元素的原子中,原子半径最大的是 A N B P C F D S .下列制氮的方法中,不合理的是 A 分离液态空气 B 加热氨分解 C 将热空气通过的热的铜网 D 镁在空气中燃烧 .下列有关氮气的叙述中错误的是 A 氮气可作贮存水果、粮食的保护气 B 氮的非金属性比磷强,所以氮气的化学性质比磷活泼 C 在雷雨天,空气中的N2和O2反应生成NO D 氮气既可作氧化剂,又可作还原剂 .氮族元素与同周期氧族元素及卤族元素比较,错误的是 A 原子半径小于同周期氧族元素及卤族元素的原子半径 B 非金属性弱于同周期氧族元素及卤族元素 C 气态氢化物的稳定性弱于同周期氧族元素及卤族元素的气态氢化物 D 单质的氧化性弱于同周期氧族元素及卤族元素单质的氧化性 .关于氮、磷、硅的下列叙述中,错误的是 A 氮和磷是农作物生长的必需元素;单质硅是良好的半导体材料 B 常温下,硅可以与氟气、强碱溶液起反应,氮气也能与氢气、氧气反应 C 它们最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3 D 氢化物的稳定性:SiH4>PH3>NH3 .关于硫、磷、硅的下列叙述中,错误的是 A 磷是农作物生长的必需元素;硅是良好的半导体材料;硫在自然界中存在 B 常温下,硅可以与氟气、强碱溶液起反应;磷和硫在足量氧气中点燃得到它们的最高价氧化物 C 它们最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>H3PO4>H2SiO3 D 氢化物的稳定性:SiH4>PH3>H2S .在白炽灯的灯泡中加入极少量的红磷,其作用是什么?除此之外,还要充入一定量的氮气,其作用是什么? .博物馆中常把一些古画保存在氮气氛中,其主要原因是 . .英国科学家瑞利用氯化铵与亚硝酸钠反应制得的"纯氮气"在标准状况下的密度为1.2506g/L;而自空气中提取的"纯氮气"在标准状况下的密度为1.2570g/L,二者相差0.0064g/L.他百思不得其解,在1892年9月《自然》杂志上公开求答,后来导致重大发现.请回答:为什么两者有如此的差异?并估计后来导致什么重大发现? .农作物生长发育需要大量的氮养分,除了可用人工固氮方法(合成氨)获得氨态氮外,自然界雷电现象也是一种固氮途径,经由雷电固定的氮是硝态氮(硝酸或硝酸盐形式),其相关的化学方程式为 .在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷,每当牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣,狂风大作,人畜常遭雷击而倒毙.奇怪的是这里牧草茂盛,四季常青,被当地牧民称为"魔鬼谷".用化学方程式表示"魔鬼谷"牧草茂盛,四季常青的原因. .某生态系统中氮循环简图如右图所示 (1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨? A.分解者 B.藻类 C.化能合成类生物 (2)该生态系统的豆科植物不施氮肥,仍能表现出良好的长势,其原因是_ (3)写出工业固氮的化学反应方程式_ (4)雷雨中常会有微量的硝酸生成为农作物所利用,用化学方程式解释HNO3的形成过程: (5)硝化细菌能将NH3氧化为亚硝酸和硝酸,写出有关的化学反应方程式: .实验室可通过多条途径得到氮气,常见的三种方法是: 方法一:将氨气通入灼热的氧化铜粉末,得到纯净的氮气和铜. 方法二:将空气通过灼热的铜,得到较纯净的氮气和氧化铜粉末. 方法三:将亚硝酸钠(NaNO2)和氯化铵的混合溶液加热,逸出氮气. 下列是进行实验时可选择的实验仪器(其它必要的仪器如:铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等未列出): 请回答下列问题: (1)方法一制氮气:氨气是用浓氨水跟生石灰反应得到,此反应最好选用(填仪器的编号)作发生装置,该反应的化学方程式 .要制取并收集纯净的氮气(可含有少量的水),还使用上述仪器中的(填仪器的编号,并按气流方向从左向右列出) (2)制取氮气的三种方法中,方法一和方法二越来越受到人们的关注,经常被联合使用.这两种方法与方法三相比,其优越性在于 . .在加热的条件下用NH3还原CuO可以制得纯净的N2和活性铜粉(途径I);用该活性铜粉与空气反应又制得较纯净的N2(途径II).由于N2在实验室制备常需要用到有毒和易使人致癌的NaNO2,上述方法因CuO与Cu的循环使用,且制出的N2可基本满足要求,故倍受人们关注.下面给出了按途径I和途径II制N2必需的几种实验仪器,其它必要的仪器如铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等仪器均未列出.请按下列要求填写空白: (1)按途径I制N2时用浓氨水作原料至少需要用到上述仪器中的哪些仪器?(请按气流从左到右顺序列出仪器序号) (2)按途径II制N2时,至少需要用到上述仪器中的哪些仪器?(请按气流从左到右顺序列出仪器序号的接口顺序) (3)按途径Ⅰ制N2时你所选定的仪器组装的装置中,实验时需要加热的仪器序号是 ; (4)按途径Ⅱ制N2时,原料气(空气)是通过向 中加入 而送入反应器的; (5)为了保证途径I制得的N2比途径Ⅱ制得的N2纯净,是在仪器 中加入_以除去杂质气体 (6)写出在仪器(A)中所发生的化学方程式: .L、M、Q、R、X代表五种物质,它们都含某种价态的氮元素,各物质中氮元素的化合价只有一种.物质L中氮元素的化合价比物质M中的氮元素的化合价低.在一定条件下,它们会有如下的转化关系(未配平): ①Q+HCl→M+Cl2+H2O ②R+L→X+H2O ③R+O2→L+H2O 请判断: (1)五种物质按氮元素的化合价从高到底的顺序排列是 .若这五种物质中有一种是硝酸,那么硝酸应该是 (用字母表示) (2)反应③是在催化剂(如铂、氧化铁等)存在下,加热到一定温度时发生的,这个反应在工业上有重要的应用.若X是密度比CO2小的气体,那么X的公子式是 . (3)某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转化关系(未配平),其中你认为一定不能实现的是 . A NO+HNO3→N2O3+H2O B NH3+NO→HNO2+H2O C N2O4+H2O→HNO3+HNO2 .氨气和氟气在铜的催化作用下反应得到一种铵盐NH4F和一种含氮化合物A,A的分子结构呈三角锥形,分子中所有共价键之间的夹角都相等. (1)A的化学式为_A的电子式为_ (2)写出该反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目_ (3)现有1mol混合气体充分反应后,测得生成物NH4F中的N元素比A中的N元素多2.8g,试计算原反应混合气中NH3和F2的物质的量可能各是多少. B组 .重庆市天原化工厂2004年4月16日发生特大氯气泄漏和三氯化氮爆炸事故,造成多人死亡和失踪.已知三氯化氮分子结构与氨相似,下列有关说法不正确的是 A 消除储气罐上空泄漏出的高浓度氯气,可喷洒碱液 B 发生氯气泄漏时,附近人员可用浸有碳酸钠溶液的毛巾捂住鼻孔进行自我保护 C 氯气能腐蚀金属及非金属材料,这种腐蚀主要属于电化学腐蚀 D 三氯化氮分子是极性分子 .NCl3是一种淡黄色的油状液体,其分子具有三角锥形结构,下列对NCl3的有关描述正确的是 A 它是一种非极性分子 B 具有比PCl3更大的挥发性 C 它还能以配位键跟Cl-结合 D 已知NBr3对光很敏感,故NCl3不具光敏性 .已知N≡N键能为942kJ/mol,Cl-Cl键能为243kJ/mol,NCl3键能为201kJ/mol,下列对三氯化氮(NCl3)的叙述中不正确的是 A 它的沸点不高 B NCl3分解是放热反应 C 它还可以通过氧原子之间的配位键跟氨进一步结合 D 1968年,科学家发现这个分子具有三角锥形结构,因此它为极性分子 .三氟化氮(NF3)是一种无色无味的气体,它是氨(NH3)和氟(F2)在一定条件下直接反应得到:4NH3+3F2=NF3+3NH4F,下列有关NF3的叙述正确的是 A NF3是离子化合物 B NF3的还原性比NH3强CNF3的氧化性比F2强DNF3中的N呈+3价 .在铜的催化作用下氨气与氟气反应,得到一种三角锥形分子M和一种铵盐N.下列有关说法不正确的是 A 该反应的化学方程式为4NH3+3F2=NF3+NH4F B M是极性分子,其还原性比NH3强CM既是氧化产物,又是还原产物 D N中既含有离子键,又含有共价键 .NCl3的电子式为,则NCl3与H2O反应时,最初的生成物一定有 A NH3 B HNO2 C HClO D NH4Cl .氮气与其他单质化合一般需要高温,有时还需高压的条件,但金属锂在常温常压下即能与氮气化合生成氮化锂,这是因为 ①此反应可能是吸热反应;②此反应可能是放热反应;③此反应前可能氮分子无需先分解成氮原子;④此反应前氮分子必定先分解为氮原子 A ①② B ②④ C ②③ D ①④ .据报道,美国科学家于1998年11月合成丁一种名为"N5"的物质,由于其极强的爆炸性,又称为"盐粒炸弹".迄今为止,人们对它的结构尚不完全消楚,只知道"N5"实际上是带电荷的分子碎片,其结构是对称的.5个N排列成"V"形.如果"N5"分子中的5个N原子都达到8电子稳定结构,且含有2个"N≡N"叁键,则"N5"分子碎片所带电荷是 A 1+ B 2- C 1- D 2+ .1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N5+化合物N5AsF6,下列叙述错误的是 A N5+共有34个核外电子 B N5+中氮—氮原子间以共用电子对结合 C 化合物N5AsF6中As化合价为+1 D 化合物N5AsF6中F化合价为-1 .科学家根据自然界存在的N2制取出N3,其后又陆续制取出N5、含N5+离子的化合物及N60.N5极不稳定,需保存在-80℃的干冰中;N5+离子由于其极强的爆炸性,又称为"盐粒炸弹".N60与C60结构相似,并在受热或机械撞击后,其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来.分析上述材料,下列说法中不正确的是 A N5常温下会剧烈爆炸,体积急剧膨胀,放出大量的热 B N60的发现开辟了能源世界的新天地,将来可能成为很好的火箭燃料 C N2、N3、N5、N5+、N60互为同素异形体 D 含N5+离子的化合物中既有离子键又有共价键 .美国加州爱德华空军研究实验室研究高能物质的化学家Christe及同事,合成了一个多世纪以来第一个可以分离的量的包含N5+阳离子的新全氮类化合物.下列有关N5+阳离子性质的叙述中,正确的是 A N5+阳离子的氧化性比O2+阳离子的氧化性更强 B N5+阳离子的盐可以在有机溶剂中制得 C N5+阳离子的盐可以在液态氟化氢溶剂中制得 D 在N5+阳离子中氮是靠分子间作用力连接的 .2004年7月德俄两国化学家共同宣布,在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,这种高聚氮的N-N键的键能为160kJ/mol(N2的键能为942kJ/mol),晶体片段结构如右图所示.则下列说法错误的是 A 按键型分类,该晶体中含有非极性共价键 B 按晶体类型型分类时,该晶体属于分子晶体 C 高聚氮与氮气互为同素异形体 D 这种固体的可能潜在应用是烈性炸药或高能材料 .据报道,美国科学家卡尔.克里斯特于1998年11月合成了一种名为"N5"物质,由于其极强的爆炸性,又称为"盐粒炸弹".迄今为止,人们对它的结构尚不清楚,只知道"N5"实际上是带正电荷的分子碎片,其结构式对称的,5个N原子排列成V形.如果5个N原子结合后都达到8电子结构且含有2个N, N叁键,则"N5"分子碎片所带的电荷是 ,它的电子式是 . .氮元素以化合态形式存在于许多化合物中. (1)某氮的氧化物与一氧化碳在催化剂的作用下充分反应,生成氮气和二氧化碳.若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1︰2,则该氮的氧化物分子式为 . (2)右图为一含有C、H、N、O四种元素的有机物的球棍模型.据此确定,该有机物的化学式为 ,其结构简式为 . .氯原子与氨基可以结合生成一氯胺(NH2Cl) (1)一氯胺的空间结构为______形,电子式为_______. (2)若把氨基换成乙基,则构成的物质A属于________类有机物,A在碱性溶液中能发生水解反应,而一氯胺在酸性或中性环境中可以水解,并用于自来水消毒.则两种物质水解的方程式分别为_ (3)若由A通过反应,最终可以制得乙酸乙酯,反应过程中可能涉及到的反应类型有 (用A、B……等表示). ①取代 ②加成 ③氧化 ④脱水 ⑤酯化 A ①⑤ B ①③⑤ C ②③④⑤ D ①②④ .氮是蛋白质的重要组成成分,植物生长都需要吸收含氮的养料.空气中含有78%的氮气,但它不能被大多数生物直接吸收,多数生物只能吸收含氮的化合物.因此需要把空气中的氮气转变成氮的化合物,才能作为动植物的养料.这种将游离态氮转变成化合态的氮的方法,叫氮的固定.在自然界,豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气变成含氮化合物,种植这些植物时不需要施用或只需施用少量氮肥.另外放电条件下氮气和氧气化合及工业合成氨也属于氮的固定. (1)写出在电闪雷鸣的雨天,氮气在空气中发生一系列反应的方程式,并简述"雷雨发庄稼"的道理. (2)简述闪电产生的原理,并简要定性分析闪电在固定氮的过程中所起的作用. (3)固氮酶含于固氮细菌体内.其功能是在无氧条件下,将分子氮转化为氨或铵盐,固定大气中的游离态氮是继光合作用后,人类在地球上发现的最重要的生化反应.各种固氮微生物之所以具有奇特固氮本领,最根本的原因是因为它们都含有固氮酶—固氮反应的生物催化剂. ①固氮酶在微量钼元素和酸性环境下,它能将空气中60%以上的氮气转化为NH4+,写出有关"固氮"反应式. ②在钼的硝酸盐还原酶催化作用下,硝态氮(NO3-)在酸性较强时可还原为亚硝态氮(NO2-),写出有关反应式. (4)遭雷击后的庄稼会变黄,一段时间后在根部长出新枝,并发现长势比周围田块未受雷击的庄稼更好.试解释庄稼长势更好的原因. (5)如其带电雷雨云与大地间的电压为2*109V时发生雷击,在4*10-5s内导入大地20C的电荷,则这一过程的平均电流为多大?有多少电能转化为内能?这相当于多少千克燃烧值为3*104kJ/kg的煤完全燃烧释放的能量. C组 .写出NF3水解反应的方程式. .20明年专家从德国一家化肥厂生产出的硫酸铵中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质.经测定,该物质易溶于水,在水溶液中以SO42-和N4H44+两种空间构型为正四面体的离子存在.N4H44+离子植物根系易吸收,但它遇到碱时会生成一种形似日磷的N4分子,N4不能被植物吸收. (1)请画出N4H44+的结构; (2)N4H4(SO4)2能不能与草木及混合使用? (3)N4与N2的关系是 . A.不同的单质 B.同位素 C.同分异构体 D.同素异形体 (4)液氨中存在着2NH3NH2-+NH4+的平衡.科学界已成功地在液氨中加入强碱(CsOH)和特殊的吸水剂,使液氨中的N4H44+合成了N4分子.请写出该反应方程式. .将NH4Cl溶液用盐酸调制成pH=4的溶液,然后进行电解,发现制成了一种常见的二元化合物A,用空气把气体产物带出电解槽即得到较为纯净的A.A是一种挥发性的易爆炸的浓稠液体,沸点只有700C,其结构与NH3相似. (1)试确定A,写出生成A的离子方程式. (2)比较A和NH3的极性大小. (3)将A与NaClO2按物质的量之比1∶6混合,可得到一种绿色环保的消毒剂B以及能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体C.A的消毒效果是同质量的Cl2的2.63倍.试写出其反应的离子方程式. (4)已知A中两元素的电负性相同.试设计一个试验确定A中哪一种元素带部分正电荷,哪一种元素带部分负电荷?简述其实验步骤. .将空气中游离态的氮气转化为含氮化合物的过程称为固氮,主要包括合成固氮和生物固氮. (1)目前唯一具有工业规模的合成固氮方法是: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H0=-92.4kJ·mol-1. 虽然这个反应是放热反应,但为什么这种方法效率比较低. (2)在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混和气体中NH3的体积占25%.若反应前后条件保持不变,则反应后混合气体的密度与原反应物气体密度的比值为 . (3)生物固氮是指生物体内的固氮菌(如大豆根瘤菌、巴氏梭菌和棕色固氮菌等)通过固氮酶的作用在常温常压下将空气中的氮气转化为含氮化合物: N2+8H++8e-+16MgATP+16H2O→16MgADP+16H3PO4 (4)如今采用SCY陶瓷固体电解质的电化学合成氨装置,该装置以具有良好机械强度和高质子导电性的SrCe0.95Yb0.05O3陶瓷(SCY)制成的封底内筒和石英外筒组成.在SCY陶瓷内筒底部的内外壁各沉积约1.3cm2的多孔多晶钯作为电极,阴极的真实催化表面积约80cm2.将该装置的底部置于加热炉内保持570℃的高温.将用He稀释的氮气(氮气含量1.8%)通入陶瓷内筒,将氢气通过陶瓷内筒和石英外筒间的空隙,构成下述电池:H2(g)(Pd)∣SCY∣(Pd)N2-He(g). ①法合成氨的电解池中_______(填"能"、"不能")用水溶液作电解质,原因是_ ②写出阴阳电极反应式和总反应式. .在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子A(键角102°,偶极矩0.78*10-30C·m;对比:氨的键角107.3°,偶极矩4.74*10-30C·m); (1)写出A的分子式和它的合成反应的化学方程式. (2)A分子质子化放出的热明显小于氨分子质子化放出的热.为什么? (3)A与汞共热,得到一种汞盐和一对互为异构体的B和C(相对分子质量66).写出化学方程式及B和C的立体结构. (4)B与四氟化锡反应首先得到平面构型的D和负二价单中心阴离子E构成的离子化合物;这种离子化合物受热放出C,同时得到D和负一价单中心阴离子F构成的离子化合物.画出D、E、F的立体结构;写出得到它们的化学方程式. (5)A与F2、BF3反应得到一种四氟硼酸盐,它的阳离子水解能定量地生成A和HF,而同时得到的O2和H2O2的量却因反应条件不同而不同.写出这个阳离子的化学式和它的合成反应的化学方程式,并用化学方程式和必要的推断对它的水解反应产物作出解释. .将Cl2通入AsF3和AsCl3的混合物中,生成了化合物A.经分析,A为一离子型共价化合物,其阴、阳离子具有两种高度对称的结构.A分子中只有一种As—Cl和一种As—F键. (1)写出A的结构简式.写出生成A的化学反应方程式. (2)A的阴离子在强碱性溶液中并不水解,但在加酸时转化为酸.问该酸是强酸还是弱酸?为什么? (3)A能与B反应,生成C,C在160~170℃时分解生成D和气体E.将气体E通入到水中,能被水完全吸收.已知B是由ClF与HNO3在非水溶剂中制成的,B分子中不含氟元素,A分子与C分子结构相似.红外光谱显示,D分子中有一个AsF3没有的红外吸收.D分子中As原子的杂化形态为sp3.试确定B、C、D和E的结构简式或化学式,分别写出生成B、C和D的化学反应方程式. 参考答案(57)
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中学化学竞赛试题资源库——氮气和卤化氮 A组 .据报道,科学家已成功合成了少量N4,有关N4的说法正确的是 A N4是N2的同素异形体 B N4是N2的同分异构体 C 相同质量的N4和N2所含原子个数比为1︰2 D N4的摩尔质量是56g .下列元素的原子中,原子半径最大的是 A N B P C F D S .下列制氮的方法中,不合理的是 A 分离液态空气 B 加热氨分解 C 将热空气通过的热的铜网 D 镁在空气中燃烧 .下列有关氮气的叙述中错误的是 A 氮气可作贮存水果、粮食的保护气 B 氮的非金属性比磷强,所以氮气的化学性质比磷活泼 C 在雷雨天,空气中的N2和O2反应生成NO D 氮气既可作氧化剂,又可作还原剂 .氮族元素与同周期氧族元素及卤族元素比较,错误的是 A 原子半径小于同周期氧族元素及卤族元素的原子半径 B 非金属性弱于同周期氧族元素及卤族元素 C 气态氢化物的稳定性弱于同周期氧族元素及卤族元素的气态氢化物 D 单质的氧化性弱于同周期氧族元素及卤族元素单质的氧化性 .关于氮、磷、硅的下列叙述中,错误的是 A 氮和磷是农作物生长的必需元素;单质硅是良好的半导体材料 B 常温下,硅可以与氟气、强碱溶液起反应,氮气也能与氢气、氧气反应 C 它们最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3 D 氢化物的稳定性:SiH4>PH3>NH3 .关于硫、磷、硅的下列叙述中,错误的是 A 磷是农作物生长的必需元素;硅是良好的半导体材料;硫在自然界中存在 B 常温下,硅可以与氟气、强碱溶液起反应;磷和硫在足量氧气中点燃得到它们的最高价氧化物 C 它们最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>H3PO4>H2SiO3 D 氢化物的稳定性:SiH4>PH3>H2S .在白炽灯的灯泡中加入极少量的红磷,其作用是什么?除此之外,还要充入一定量的氮气,其作用是什么? .博物馆中常把一些古画保存在氮气氛中,其主要原因是 . .英国科学家瑞利用氯化铵与亚硝酸钠反应制得的"纯氮气"在标准状况下的密度为1.2506g/L;而自空气中提取的"纯氮气"在标准状况下的密度为1.2570g/L,二者相差0.0064g/L.他百思不得其解,在1892年9月《自然》杂志上公开求答,后来导致重大发现.请回答:为什么两者有如此的差异?并估计后来导致什么重大发现? .农作物生长发育需要大量的氮养分,除了可用人工固氮方法(合成氨)获得氨态氮外,自然界雷电现象也是一种固氮途径,经由雷电固定的氮是硝态氮(硝酸或硝酸盐形式),其相关的化学方程式为 .在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷,每当牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣,狂风大作,人畜常遭雷击而倒毙.奇怪的是这里牧草茂盛,四季常青,被当地牧民称为"魔鬼谷".用化学方程式表示"魔鬼谷"牧草茂盛,四季常青的原因. .某生态系统中氮循环简图如右图所示 (1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨? A.分解者 B.藻类 C.化能合成类生物 (2)该生态系统的豆科植物不施氮肥,仍能表现出良好的长势,其原因是_ (3)写出工业固氮的化学反应方程式_ (4)雷雨中常会有微量的硝酸生成为农作物所利用,用化学方程式解释HNO3的形成过程: (5)硝化细菌能将NH3氧化为亚硝酸和硝酸,写出有关的化学反应方程式: .实验室可通过多条途径得到氮气,常见的三种方法是: 方法一:将氨气通入灼热的氧化铜粉末,得到纯净的氮气和铜. 方法二:将空气通过灼热的铜,得到较纯净的氮气和氧化铜粉末. 方法三:将亚硝酸钠(NaNO2)和氯化铵的混合溶液加热,逸出氮气. 下列是进行实验时可选择的实验仪器(其它必要的仪器如:铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等未列出): 请回答下列问题: (1)方法一制氮气:氨气是用浓氨水跟生石灰反应得到,此反应最好选用(填仪器的编号)作发生装置,该反应的化学方程式 .要制取并收集纯净的氮气(可含有少量的水),还使用上述仪器中的(填仪器的编号,并按气流方向从左向右列出) (2)制取氮气的三种方法中,方法一和方法二越来越受到人们的关注,经常被联合使用.这两种方法与方法三相比,其优越性在于 . .在加热的条件下用NH3还原CuO可以制得纯净的N2和活性铜粉(途径I);用该活性铜粉与空气反应又制得较纯净的N2(途径II).由于N2在实验室制备常需要用到有毒和易使人致癌的NaNO2,上述方法因CuO与Cu的循环使用,且制出的N2可基本满足要求,故倍受人们关注.下面给出了按途径I和途径II制N2必需的几种实验仪器,其它必要的仪器如铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等仪器均未列出.请按下列要求填写空白: (1)按途径I制N2时用浓氨水作原料至少需要用到上述仪器中的哪些仪器?(请按气流从左到右顺序列出仪器序号) (2)按途径II制N2时,至少需要用到上述仪器中的哪些仪器?(请按气流从左到右顺序列出仪器序号的接口顺序) (3)按途径Ⅰ制N2时你所选定的仪器组装的装置中,实验时需要加热的仪器序号是 ; (4)按途径Ⅱ制N2时,原料气(空气)是通过向 中加入 而送入反应器的; (5)为了保证途径I制得的N2比途径Ⅱ制得的N2纯净,是在仪器 中加入_以除去杂质气体 (6)写出在仪器(A)中所发生的化学方程式: .L、M、Q、R、X代表五种物质,它们都含某种价态的氮元素,各物质中氮元素的化合价只有一种.物质L中氮元素的化合价比物质M中的氮元素的化合价低.在一定条件下,它们会有如下的转化关系(未配平): ①Q+HCl→M+Cl2+H2O ②R+L→X+H2O ③R+O2→L+H2O 请判断: (1)五种物质按氮元素的化合价从高到底的顺序排列是 .若这五种物质中有一种是硝酸,那么硝酸应该是 (用字母表示) (2)反应③是在催化剂(如铂、氧化铁等)存在下,加热到一定温度时发生的,这个反应在工业上有重要的应用.若X是密度比CO2小的气体,那么X的公子式是 . (3)某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转化关系(未配平),其中你认为一定不能实现的是 . A NO+HNO3→N2O3+H2O B NH3+NO→HNO2+H2O C N2O4+H2O→HNO3+HNO2 .氨气和氟气在铜的催化作用下反应得到一种铵盐NH4F和一种含氮化合物A,A的分子结构呈三角锥形,分子中所有共价键之间的夹角都相等. (1)A的化学式为_A的电子式为_ (2)写出该反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目_ (3)现有1mol混合气体充分反应后,测得生成物NH4F中的N元素比A中的N元素多2.8g,试计算原反应混合气中NH3和F2的物质的量可能各是多少. B组 .重庆市天原化工厂2004年4月16日发生特大氯气泄漏和三氯化氮爆炸事故,造成多人死亡和失踪.已知三氯化氮分子结构与氨相似,下列有关说法不正确的是 A 消除储气罐上空泄漏出的高浓度氯气,可喷洒碱液 B 发生氯气泄漏时,附近人员可用浸有碳酸钠溶液的毛巾捂住鼻孔进行自我保护 C 氯气能腐蚀金属及非金属材料,这种腐蚀主要属于电化学腐蚀 D 三氯化氮分子是极性分子 .NCl3是一种淡黄色的油状液体,其分子具有三角锥形结构,下列对NCl3的有关描述正确的是 A 它是一种非极性分子 B 具有比PCl3更大的挥发性 C 它还能以配位键跟Cl-结合 D 已知NBr3对光很敏感,故NCl3不具光敏性 .已知N≡N键能为942kJ/mol,Cl-Cl键能为243kJ/mol,NCl3键能为201kJ/mol,下列对三氯化氮(NCl3)的叙述中不正确的是 A 它的沸点不高 B NCl3分解是放热反应 C 它还可以通过氧原子之间的配位键跟氨进一步结合 D 1968年,科学家发现这个分子具有三角锥形结构,因此它为极性分子 .三氟化氮(NF3)是一种无色无味的气体,它是氨(NH3)和氟(F2)在一定条件下直接反应得到:4NH3+3F2=NF3+3NH4F,下列有关NF3的叙述正确的是 A NF3是离子化合物 B NF3的还原性比NH3强CNF3的氧化性比F2强DNF3中的N呈+3价 .在铜的催化作用下氨气与氟气反应,得到一种三角锥形分子M和一种铵盐N.下列有关说法不正确的是 A 该反应的化学方程式为4NH3+3F2=NF3+NH4F B M是极性分子,其还原性比NH3强CM既是氧化产物,又是还原产物 D N中既含有离子键,又含有共价键 .NCl3的电子式为,则NCl3与H2O反应时,最初的生成物一定有 A NH3 B HNO2 C HClO D NH4Cl .氮气与其他单质化合一般需要高温,有时还需高压的条件,但金属锂在常温常压下即能与氮气化合生成氮化锂,这是因为 ①此反应可能是吸热反应;②此反应可能是放热反应;③此反应前可能氮分子无需先分解成氮原子;④此反应前氮分子必定先分解为氮原子 A ①② B ②④ C ②③ D ①④ .据报道,美国科学家于1998年11月合成丁一种名为"N5"的物质,由于其极强的爆炸性,又称为"盐粒炸弹".迄今为止,人们对它的结构尚不完全消楚,只知道"N5"实际上是带电荷的分子碎片,其结构是对称的.5个N排列成"V"形.如果"N5"分子中的5个N原子都达到8电子稳定结构,且含有2个"N≡N"叁键,则"N5"分子碎片所带电荷是 A 1+ B 2- C 1- D 2+ .1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N5+化合物N5AsF6,下列叙述错误的是 A N5+共有34个核外电子 B N5+中氮—氮原子间以共用电子对结合 C 化合物N5AsF6中As化合价为+1 D 化合物N5AsF6中F化合价为-1 .科学家根据自然界存在的N2制取出N3,其后又陆续制取出N5、含N5+离子的化合物及N60.N5极不稳定,需保存在-80℃的干冰中;N5+离子由于其极强的爆炸性,又称为"盐粒炸弹".N60与C60结构相似,并在受热或机械撞击后,其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来.分析上述材料,下列说法中不正确的是 A N5常温下会剧烈爆炸,体积急剧膨胀,放出大量的热 B N60的发现开辟了能源世界的新天地,将来可能成为很好的火箭燃料 C N2、N3、N5、N5+、N60互为同素异形体 D 含N5+离子的化合物中既有离子键又有共价键 .美国加州爱德华空军研究实验室研究高能物质的化学家Christe及同事,合成了一个多世纪以来第一个可以分离的量的包含N5+阳离子的新全氮类化合物.下列有关N5+阳离子性质的叙述中,正确的是 A N5+阳离子的氧化性比O2+阳离子的氧化性更强 B N5+阳离子的盐可以在有机溶剂中制得 C N5+阳离子的盐可以在液态氟化氢溶剂中制得 D 在N5+阳离子中氮是靠分子间作用力连接的 .2004年7月德俄两国化学家共同宣布,在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,这种高聚氮的N-N键的键能为160kJ/mol(N2的键能为942kJ/mol),晶体片段结构如右图所示.则下列说法错误的是 A 按键型分类,该晶体中含有非极性共价键 B 按晶体类型型分类时,该晶体属于分子晶体 C 高聚氮与氮气互为同素异形体 D 这种固体的可能潜在应用是烈性炸药或高能材料 .据报道,美国科学家卡尔.克里斯特于1998年11月合成了一种名为"N5"物质,由于其极强的爆炸性,又称为"盐粒炸弹".迄今为止,人们对它的结构尚不清楚,只知道"N5"实际上是带正电荷的分子碎片,其结构式对称的,5个N原子排列成V形.如果5个N原子结合后都达到8电子结构且含有2个N, N叁键,则"N5"分子碎片所带的电荷是 ,它的电子式是 . .氮元素以化合态形式存在于许多化合物中. (1)某氮的氧化物与一氧化碳在催化剂的作用下充分反应,生成氮气和二氧化碳.若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1︰2,则该氮的氧化物分子式为 . (2)右图为一含有C、H、N、O四种元素的有机物的球棍模型.据此确定,该有机物的化学式为 ,其结构简式为 . .氯原子与氨基可以结合生成一氯胺(NH2Cl) (1)一氯胺的空间结构为______形,电子式为_______. (2)若把氨基换成乙基,则构成的物质A属于________类有机物,A在碱性溶液中能发生水解反应,而一氯胺在酸性或中性环境中可以水解,并用于自来水消毒.则两种物质水解的方程式分别为_ (3)若由A通过反应,最终可以制得乙酸乙酯,反应过程中可能涉及到的反应类型有 (用A、B……等表示). ①取代 ②加成 ③氧化 ④脱水 ⑤酯化 A ①⑤ B ①③⑤ C ②③④⑤ D ①②④ .氮是蛋白质的重要组成成分,植物生长都需要吸收含氮的养料.空气中含有78%的氮气,但它不能被大多数生物直接吸收,多数生物只能吸收含氮的化合物.因此需要把空气中的氮气转变成氮的化合物,才能作为动植物的养料.这种将游离态氮转变成化合态的氮的方法,叫氮的固定.在自然界,豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气变成含氮化合物,种植这些植物时不需要施用或只需施用少量氮肥.另外放电条件下氮气和氧气化合及工业合成氨也属于氮的固定. (1)写出在电闪雷鸣的雨天,氮气在空气中发生一系列反应的方程式,并简述"雷雨发庄稼"的道理. (2)简述闪电产生的原理,并简要定性分析闪电在固定氮的过程中所起的作用. (3)固氮酶含于固氮细菌体内.其功能是在无氧条件下,将分子氮转化为氨或铵盐,固定大气中的游离态氮是继光合作用后,人类在地球上发现的最重要的生化反应.各种固氮微生物之所以具有奇特固氮本领,最根本的原因是因为它们都含有固氮酶—固氮反应的生物催化剂. ①固氮酶在微量钼元素和酸性环境下,它能将空气中60%以上的氮气转化为NH4+,写出有关"固氮"反应式. ②在钼的硝酸盐还原酶催化作用下,硝态氮(NO3-)在酸性较强时可还原为亚硝态氮(NO2-),写出有关反应式. (4)遭雷击后的庄稼会变黄,一段时间后在根部长出新枝,并发现长势比周围田块未受雷击的庄稼更好.试解释庄稼长势更好的原因. (5)如其带电雷雨云与大地间的电压为2*109V时发生雷击,在4*10-5s内导入大地20C的电荷,则这一过程的平均电流为多大?有多少电能转化为内能?这相当于多少千克燃烧值为3*104kJ/kg的煤完全燃烧释放的能量. C组 .写出NF3水解反应的方程式. .20明年专家从德国一家化肥厂生产出的硫酸铵中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质.经测定,该物质易溶于水,在水溶液中以SO42-和N4H44+两种空间构型为正四面体的离子存在.N4H44+离子植物根系易吸收,但它遇到碱时会生成一种形似日磷的N4分子,N4不能被植物吸收. (1)请画出N4H44+的结构; (2)N4H4(SO4)2能不能与草木及混合使用? (3)N4与N2的关系是 . A.不同的单质 B.同位素 C.同分异构体 D.同素异形体 (4)液氨中存在着2NH3NH2-+NH4+的平衡.科学界已成功地在液氨中加入强碱(CsOH)和特殊的吸水剂,使液氨中的N4H44+合成了N4分子.请写出该反应方程式. .将NH4Cl溶液用盐酸调制成pH=4的溶液,然后进行电解,发现制成了一种常见的二元化合物A,用空气把气体产物带出电解槽即得到较为纯净的A.A是一种挥发性的易爆炸的浓稠液体,沸点只有700C,其结构与NH3相似. (1)试确定A,写出生成A的离子方程式. (2)比较A和NH3的极性大小. (3)将A与NaClO2按物质的量之比1∶6混合,可得到一种绿色环保的消毒剂B以及能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体C.A的消毒效果是同质量的Cl2的2.63倍.试写出其反应的离子方程式. (4)已知A中两元素的电负性相同.试设计一个试验确定A中哪一种元素带部分正电荷,哪一种元素带部分负电荷?简述其实验步骤. .将空气中游离态的氮气转化为含氮化合物的过程称为固氮,主要包括合成固氮和生物固氮. (1)目前唯一具有工业规模的合成固氮方法是: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H0=-92.4kJ·mol-1. 虽然这个反应是放热反应,但为什么这种方法效率比较低. (2)在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混和气体中NH3的体积占25%.若反应前后条件保持不变,则反应后混合气体的密度与原反应物气体密度的比值为 . (3)生物固氮是指生物体内的固氮菌(如大豆根瘤菌、巴氏梭菌和棕色固氮菌等)通过固氮酶的作用在常温常压下将空气中的氮气转化为含氮化合物: N2+8H++8e-+16MgATP+16H2O→16MgADP+16H3PO4 (4)如今采用SCY陶瓷固体电解质的电化学合成氨装置,该装置以具有良好机械强度和高质子导电性的SrCe0.95Yb0.05O3陶瓷(SCY)制成的封底内筒和石英外筒组成.在SCY陶瓷内筒底部的内外壁各沉积约1.3cm2的多孔多晶钯作为电极,阴极的真实催化表面积约80cm2.将该装置的底部置于加热炉内保持570℃的高温.将用He稀释的氮气(氮气含量1.8%)通入陶瓷内筒,将氢气通过陶瓷内筒和石英外筒间的空隙,构成下述电池:H2(g)(Pd)∣SCY∣(Pd)N2-He(g). ①法合成氨的电解池中_______(填"能"、"不能")用水溶液作电解质,原因是_ ②写出阴阳电极反应式和总反应式. .在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子A(键角102°,偶极矩0.78*10-30C·m;对比:氨的键角107.3°,偶极矩4.74*10-30C·m); (1)写出A的分子式和它的合成反应的化学方程式. (2)A分子质子化放出的热明显小于氨分子质子化放出的热.为什么? (3)A与汞共热,得到一种汞盐和一对互为异构体的B和C(相对分子质量66).写出化学方程式及B和C的立体结构. (4)B与四氟化锡反应首先得到平面构型的D和负二价单中心阴离子E构成的离子化合物;这种离子化合物受热放出C,同时得到D和负一价单中心阴离子F构成的离子化合物.画出D、E、F的立体结构;写出得到它们的化学方程式. (5)A与F2、BF3反应得到一种四氟硼酸盐,它的阳离子水解能定量地生成A和HF,而同时得到的O2和H2O2的量却因反应条件不同而不同.写出这个阳离子的化学式和它的合成反应的化学方程式,并用化学方程式和必要的推断对它的水解反应产物作出解释. .将Cl2通入AsF3和AsCl3的混合物中,生成了化合物A.经分析,A为一离子型共价化合物,其阴、阳离子具有两种高度对称的结构.A分子中只有一种As—Cl和一种As—F键. (1)写出A的结构简式.写出生成A的化学反应方程式. (2)A的阴离子在强碱性溶液中并不水解,但在加酸时转化为酸.问该酸是强酸还是弱酸?为什么? (3)A能与B反应,生成C,C在160~170℃时分解生成D和气体E.将气体E通入到水中,能被水完全吸收.已知B是由ClF与HNO3在非水溶剂中制成的,B分子中不含氟元素,A分子与C分子结构相似.红外光谱显示,D分子中有一个AsF3没有的红外吸收.D分子中As原子的杂化形态为sp3.试确定B、C、D和E的结构简式或化学式,分别写出生成B、C和D的化学反应方程式. 参考答案(57)