高中化学磷试题

亚硝酸钠（NaNO₂）外观酷似食盐且有咸味，是一种常用的发色剂和防腐剂，使用过量会使人中毒，国际上对食品中亚硝酸钠的用量控制在很低的水平上。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验：
【实验I】制备NaNO₂
该小组查阅资料知：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃
设计制备装置如下（夹持装置略去）：

（1）装置D可将剩余的NO氧化成NO₃^-，发生反应的离子方程式为              。
（2）如果没有B装置，C中发生的副反应有                    。
（3）甲同学检查完装置气密性良好后进行实验，发现NaNO₂的纯度较低。乙同学对上述装置进行适当改进后提高了NaNO₂的纯度，其改进措施是               。
（4）丙同学对B中的药品进行了更换，也提高了NaNO₂的纯度。丙更换的药品最好是             。
【实验Ⅱ】测定甲、乙同学制取的样品中NaNO₂的含量
步骤：a．在5个有编号的带刻度试管（比色管）中分别加入不同量的NaNO₂溶液，各加入1 mL的M溶液（M遇NaNO₂呈紫红色，NaNO₂浓度越大颜色越深），再加蒸馏水至总体积均为10 mL并振荡，制成标准色阶：

b．分别称量0．10 g甲、乙制得的样品溶于水配成500 mL溶液，贴上标签甲、乙。再分离别取5 mL甲、乙待测液，各加入1 mL M溶液，均加蒸馏水至10 mL振荡，分别与标准色阶比较。
（5）步骤b中比较结果是：甲待测液颜色与③号色阶相同，乙待测液颜色与④号色阶相同。则甲同学制得的样品中NaN0₂的纯度是          %。
（6）用目视比色法证明维生素C可以有效降低NaNO₂的含量。设计并完成下列实验报告。

已知SO₂可以用Fe（NO₃）₃溶液吸收，某学习小组据此按下图装置展开如下相关探究：取一定量的铜片于三颈烧瓶中，通入一段时间N₂后再加入足量的浓硫酸，加热。装置A中有白雾（硫酸酸雾）生成， 装置B中产生白色沉淀。

回答下列问题：
（1）装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为           ；检查图中连通装置A、B气密性的方法是                   。
（2）加入浓硫酸之前先通人N₂一段时间，其目的是        ；排除装置A中白雾影响，可在装置A、B间增加洗气瓶C，则C中盛放的试剂是        。若用氢氧化钠溶液处理尾气，则发生反应的离子方程式为             。
（3）经过讨论，该小组对装置B中产生沉淀的原因，提出下列假设（不考虑各因素的叠加）：
假设1：装置A中白雾进入装置B中参与了反应。
假设2：                       。
假设3：Fe（NO₃）₂溶液显酸性，在此酸性条件下NO₃‾能氧化SO₂。
（4）请你设计实验验证上述假设3，写出实验步骤、预期现象和结论。

实验步骤（简述操作过程）	预期现象和结论
①测1.0mol•L‾^1Fe（NO3）3溶液的pH； ② ③ ④

 

某溶液中可能含有等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀物质的量随NaOH溶液的体积变化的图像如图所示，下列说法正确的是

A．原溶液中一定含有的阳离子是

B．原溶液中一定含有SO4^2^－和Na^＋

C．原溶液中含有的Fe^3^＋和Al^3^＋的物质的量之比为1:1

D．反应最后形成的溶液中含有的溶质仅为Na2SO4

（本题共14分）工业上用氨气与空气混合，通过“氨的催化氧化”等反应工业合成硝酸及其他产品。
将NH₃与O₂在一定条件下充分反应后全部转化为硝酸溶液，则此硝酸溶液中溶质的质量分数为_________________，若所得硝酸密度为ρg/cm³，则其物质的量浓度为       （保留两位小数）。
某化肥厂以氨为原料制备 NH₄NO₃，已知由氨制 NO 的产率是 96%，NO 制硝酸的产率是 92%，氨被硝酸的吸收率为100%，则制备80吨 NH₄NO₃所需氨的体积（标准状况）为         m³（保留两位小数）。
一定量的浓硝酸与铜反应生成NO、NO₂、N₂O₄混合气体。测出混合气体密度是同温同压下氢气的28倍。再将气体通过足量水充分吸收后，体积变为原来的2/3（相同条件下测定）。计算混合气体中NO₂的体积分数。
合成氨原料气由CH₄在高温下与水蒸气、空气反应而得。反应原理如下：
CH₄＋2H₂O→CO₂＋4H₂        2CH₄＋O₂＋2H₂O→2CO₂＋6H₂
将反应后的混合气中CO₂、H₂O (g)通过吸收和干燥除去后，只含N₂和H₂。为使进入合成氨反应塔两者体积比为1∶3。计算起始气体中CH₄和空气的比例。（已知空气中O₂和N₂的体积比为1∶4）。

1902年德国化学家哈博研究出合成氨的方法，其反应原理为：
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g);△H（△H＜0）
一种工业合成氨的简易流程图如下：

完成下列填空：
（1）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生。NH₄HS的电子式是___________，写出再生反应的化学方程式：__________________。NH₃的沸点高于H₂S，是因为NH₃分子之间存在着一种比_________力更强的作用力。
（2）室温下，0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液，酸性更强的是_______，其原因是___________________________________________________________。
已知：H₂SO₄：H₂SO₄ = H⁺+HSO₄^－; 
HSO₄^－H⁺+SO₄^2－ :
K =1.2×10^－2    NH₃·H₂O：K=1.8×10^－5
（3）图甲表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH₃体积分数的关系。根据图中a点数据计算N₂的平衡体积分数：______（保留3位有效数字）。
（4）依据温度对合成氨反应的影响，在图乙坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从常温下通入原料气开始，随温度不断升高，NH₃物质的量变化的曲线示意图。
       
（5）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法(只答一种即可)：_________________。

含氮化合物是重要的化工原料。存在如下转化关系：

（1）工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏。
①氨气溶于水的过程中存在的平衡有              （用离子方程式表示）。
②向固体氧化钙中滴加浓氨水，可用于实验室制取少量氨气，简述原理              。
（2）转化Ⅱ中发生的系列反应，在工业上可以用来制备硝酸，写出①中反应的化学方程式为         。
（3）现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱。转化Ⅲ中部分反应如下：
NH₃+CO₂+H₂O  NH₄HCO₃，NH₄HCO₃+NaCl（饱和） NaHCO₃↓+NH₄Cl。
①转化Ⅲ中有NaHCO₃沉淀析出的原因是                。
②欲测定某工业纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数，某同学设计方案如下：
准确称取10.00g样品，加入过量的盐酸，充分反应，蒸干、冷却后称量。反复加热、冷却、称量，直至所称量的固体质量几乎不变为止，此时所得固体的质量为10.99g。样品中碳酸钠的质量分数为          。
（4）以氨作为燃料的固体氧化物(含有O^2一)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如图所示：

①固体氧化物作为电池工作的电解质，O^2一移向              （填字母）。
A．电极a        B．电极b
②该电池工作时,电极a上发生的电极反应为              。

（本题14分）
烟气中NO_x是NO和NO₂的混合物（不含N₂O₄）。
（1）．根据废气排放标准，1m³烟气最高允许含400mgNO_x。若NO_x中NO质量分数为0．85，则lm³烟气中最高允许含NO     L（标准状况，保留2位小数）。
（2）．若用氨气除去废气中的氮氧化物(NO_x)：NO_x+NH₃→N₂+H₂O(l)。假如每升废气中含NO_x 0．0672L（只含NO和NO₂），向100．000L废气中通入10．000L氨气可使NO_x完全转化，测得反应后气体体积变为103．952L（气体体积均折算到标准状况）。
①NO_x 中的 x 值为_________（保留1位小数）。
②除去废气中的NO_x，至少需氨________mol（保留2位小数）。
（3）．工业上通常用溶质质量分数为0．150的Na₂CO₃水溶液（密度l．16g／mL）作为NO_x吸收剂，该碳酸钠溶液物质的量浓度为      mol／L（保留2位小数）。
（4）．已知：NO+NO₂+Na₂CO₃ → 2NaNO₂+CO₂  ①
2NO₂+Na₂CO₃ → NaNO₂+NaNO₃+CO₂         ②
1m³含2000mgNO_x的烟气用质量分数为0．150的碳酸钠溶液吸收。若吸收率为80％，吸收后的烟气         排放标准（填“符合”或“不符合”），          理由：             。
（5）．加入硝酸可改变烟气中NO和NO₂的比，反应为：NO+2HNO₃ → 3NO₂+H₂O
当烟气中n(NO)：n(NO₂)=2：3时，吸收率最高。
lm³烟气含2000mgNO_x，其中n(NO)：n(NO₂)=9：1。
计算：
①为了达到最高吸收率，1m³烟气需用硝酸的物质的量（保留3位小数）。
②1m³烟气达到最高吸收率90％时，吸收后生成NaNO₂的质量（假设上述吸收反应中，反应①比反应②迅速。计算结果保留1位小数）。

半导体生产中常需要控制掺杂，以保证控制电阻率,三氯化磷（PCl₃）是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷（即白磷）与干燥的Cl₂模拟工业生产制取PCl₃,装置如下图所示:（部分夹持装置略去）

已知黄磷与少量Cl₂反应生成PCl₃,与过量Cl₂反应生成PCl₅，PCl₃遇水会强烈水解生成 H₃PO₃和HCl。遇O₂会生成POCl₃,POCl₃溶于PCl₃,PCl₃、POCl₃的熔沸点见下表：

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75．5
POCl3	2	105．3

请回答下列问题：
（1）A装置中制氯气的离子方程式为                                  。
（2）B中所装试剂是             ,E中冷水的作用是          F中碱石灰的作用是_____。
（3）实验时,检査装置气密性后,先打开K₃通入干燥的CO₂,再迅速加入黄磷。通干燥CO₂的作用    。
（4）粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等。加入黄磷加热除去PCl₅后．通过_____（填实验操作名称）,即可得到较纯净的PCl₃。
（5）通过下面方法可测定产品中PCl₃的质量分数
①迅速称取1．00g产品,加水反应后配成250 mL溶液；
②取以上溶液25．00mL,向其中加入10．00 mL 0．1000 mol/L碘水,充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0．1000 mol/L的Na₂S₂O₃,溶液滴定
④重复②、③操作,平均消耗Na₂S₂O₃,溶液8．40ml
已知：H₃PO₃+H₂O+I₂＝H₃PO₄+2HI，I₂+2Na₂S₂O₃＝2NaI+Na₂S₄O₆,假设测定过程中没有其他反应。根据上述数据,该产品中PC1₃的质量分数为_______。

氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品（样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应）中 AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知：AlN+NaOH+H₂O＝NaAlO₂+NH₃↑
【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。

（1）上图C装置中球形干燥管的作用是                       。
（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先___________   ，再加入实验药品。接下来的实验操作是       ，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K₁，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是              。
（3）若去掉装置B，则导致测定结果        （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见                。
【方案2】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：

（4）步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________。
（5）步骤③的操作是         。A1N的纯度是          （用m₁、m₂表示）。

“三酸二碱”在化工生产中有着重要的应用。下列说法正确的是

A．在沸腾炉和接触室中，均使用过量的高压空气，以提高硫铁矿的燃烧利用率和二氧化硫的催化氧化转化率

B．上图是工业制盐酸的设备及其简易图

C．氯碱工业是中国现代化工之母，其主要反应是电解海水，得到烧碱和氯气，因此称为氯碱工业

D．合成氨工业是工业制硝酸和工业制纯碱的前提和保证，前者可为后两者共提供了不止一种原料

(14分)肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N₂H₄·H₂O)。
CO(NH₂)＋2NaOH＋NaClO = Na₂CO₃＋N₂H₄·H₂O＋NaCl
实验一：制备NaClO溶液
（1）将氯气通入到盛有NaOH的锥形瓶中，锥形瓶中发生反应的离子方程式是                    ；
实验二：制取水合肼(实验装置如图所示)

控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108~114 ℃馏分。(已知：N₂H₄·H₂O＋2NaClO ＝ N₂↑＋3H₂O＋2NaCl)
（2）分液漏斗中的溶液是           (填标号A或B)；
A．NaOH和NaClO混合溶液
B．CO (NH₂) ₂溶液
选择的理由是                                 ；
实验三：测定馏分中肼含量
水合肼具有还原性，可以生成氮气。测定水合肼的质量分数可采用下列步骤：
a．称取馏分5.000 g，加入适量NaHCO₃固体，经稀释、转移、定容等步骤，配制250 mL溶液。
b．移取25. 00 mL于锥形瓶中，加入10 mL水，摇匀．
c．用0.2000 mol/L碘溶液滴定至溶液出现微黄色且半分钟内不消失，滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。记录消耗碘的标准液的体积。
d．进一步操作与数据处理
（3）水合肼与碘溶液反应的化学方程式                       ；滴定过程中，NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，原因是                ；
（4）滴定时，碘的标准溶液盛放在              滴定管中(选填：“酸式”或“碱式”) ；若本次滴定消耗碘的标准溶液为18.00 mL，馏分中水合肼(N₂H₄·H₂O)的质量分数为       (保留三位有效数字)；
（5）为获得更可靠的滴定结果，步骤d中进一步操作主要是：                。

(共8分)将44．8g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请回答：
（1）标况下，NO的体积为______L，NO2的体积为_______L。
（2）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为___________mol/L（填表达式）。
（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体与O2和H2O全部转化为HNO3，至少需要O2_________g。

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．NO2

B．NO

C．N2O

D．N2

氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业及制造硝酸的原料。为探究氨气的性质，某研  究性学习小组做了以下实验：

（1）实验室用A图所示实验装置及化学药品（其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物来制取氨气。）
①实验室制取氨气的化学方程式为                                   。
②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，你认为装置B的作用是               。
（2）在实验中发现E装置中的固体由黑色变为红色，可推测氨气具有           性。
（3）某同学查阅资料发现Cu₂O粉末也呈红色，因此推测上述红色固体中可能还含有Cu₂O。
已知：①Cu₂O是碱性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺不稳定，易转化为Cu和Cu²⁺。
②在空气中高温灼烧时：Cu₂O稳定、不分解，而CuO将分解生成Cu₂O和O₂。
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液及pH试纸，而没有其他试剂，请用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu₂O。（简述操作方法、现象和结论）
（4）现有一份一定质量Cu和Cu₂O混合物，向其中加入0.4L 3.0mol/L稀硝酸，混合物完全溶解，同时生成4.48L NO（标准状况），向所得溶液中加入一定体积1.0mol/L NaOH溶液恰好使Cu²⁺沉淀完全，沉淀经洗涤、充分灼烧可得32.0g固体。
下列有关说法正确的是【已知：3Cu₂O + 14HNO₃（稀）===6Cu(NO₃)₂ + 2NO↑+ 7H₂O】___________

A．加入NaOH溶液的体积为1.2L

B．Cu和Cu2O混合物质量为27.2g

C．混合物完全溶解后溶液中n(H^+)=0.3mol

D．将等质量混合物完全还原至少需标准状况下H21.12L

【改编】某强酸性溶液X中仅含有NH₄⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2－、SO₃^2－、SO₄^2－、Cl^－、NO₃^－中的一种或几种，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

下列有关推断合理的是

A．根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有Fe^3+

B．沉淀H为Al(OH)3、BaCO3的混合物

C．溶液中一定含有H^+、Al^3+、NH4^+、Fe^2+、SO4^2^－、Cl^－

D．若溶液X为100 mL，产生的气体A为112 mL(标况)，则X中c(Fe^2+)="0.05" mol·L^－1