高中化学磷试题

(14分）氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）某课外学习小组欲制备少量NO气体，写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式：      。
（2）LiFePO₄是一种新型动力锂电池的电极材料。
①下图为某LiFePO₄电池充、放电时正极局部放大示意图，写出该电池放电时正极反应方程式：      。

②将LiOH、FePO₄·2H₂O（米白色固体）与还原剂葡萄糖按一定计量数混合，在N₂中高温焙烧可制得锂电池正极材料LiFePO₄。焙烧过程中N₂的作用是      ；实验室中以Fe³⁺为原料制得的FePO₄·2H₂O有时显红褐色，FePO₄·2H₂O中混有的杂质可能为      。
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是      。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1molCuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为      。
③步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca₃(PO₄）₂外可能的产物还有      。

某化学小组模拟工业生产制取HNO₃，设计下图所示装置，其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球。请回答下列问题:

（1）写出装置A中主要反应的化学方程式                               。
（2）实验结束后，关闭止水夹b、c，将装置D，浸入冰水中，现象是             。
（3）装置C中浓H₂SO₄的作用是                。
（4）请你帮助该化学小组设计实验室制取NH₃的另一方案                。
（5）干燥管中的碱石灰用于干燥NH₃，某同学思考是否可用无水氯化钙代替碱石灰，并设计下图所示装置（仪器固定装置省略未画）进行验证。实验步骤如下：

①用烧瓶收集满干燥的氨气，立即塞上如图所示的橡胶塞。
②正立烧瓶，使无水氯化钙固体滑入烧瓶底部，摇动，可以观察到的现象 是          ，由此，该同学得出结论：不能用CaCl₂代替碱石灰。

现有一定量的Cu和CuO混合物，向其中加入0.6 L 2.0 mol/L稀硝酸，混合物完全溶解，同时生成4.48 L NO（标准状况）。向所得溶液中加入一定体积1.0 mol/L NaOH溶液，恰好使Cu²⁺沉淀完全，沉淀经洗涤、充分灼烧后得32.0 g固体。（忽略溶液的体积变化）。下列说法正确的是

A．该混合物中铜的质量为19.2 g

B．与该混合物反应消耗的HNO3的量为1.2 mol

C．加入NaOH溶液的体积是800 mL

D．Cu^2+沉淀完全后，溶液中c(NO3^-）为0.7 mol/L

（1）联氨（N₂H₄）是一种高能燃料。工业上可以利用氮气和氢气制备联氨。
已知：N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l） △H=" +" 50.6kJ·mol^-1； 2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l） △H="-571.6" kJ·mol^-1
则①N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l） △H=    kJ·mol^-1
②N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l） 不能自发进行的原因是    。
③用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是     。
（2）在纳米钴的催化作用下，N₂H₄可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，则N₂H₄发生分解反应的化学方程式为     。

（3）N₂H₄与亚硝酸反应可生成氮的另一种氢化物，在标准状况下，该氢化物气体的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977。该氢化物受撞击后可完全分解为两种单质气体。该氢化物分解的化学方程式为    。
（4）氨氧化法制硝酸工业尾气中的NO、NO₂气体可用氨水吸收，反应方程式为6NO＋4NH₃===5N₂十6H₂O，6NO₂＋8NH₃===7N₂＋12H₂O。若尾气中NO和NO₂共18 mol被氨水完全吸收后，产生了15.6 mol N₂，则此尾气中NO与NO₂的体积比为      。

工业制硝酸经以下一系列反应：

请回答：
（1）写出反应④的化学方程式             ，实验室收集NO的方法是           。
（2）对于氮的化合物，下列说法不正确的是（选填序号字母）      。
a．氨可用作制冷剂
b．铵态氮肥一般不能与碱性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反应能生成1mol NO₂
（3）已知：H₂（g）＋1/2 O₂（g）＝H₂O（g）  △H₁＝-241．8kJ/mol
N₂（g）＋ 3H₂（g）＝2NH₃（g）  △H₂＝-92．0kJ/mol
则34g氨气与氧气反应生成N₂（g）与H₂O（g）时，△H＝      kJ/mol。
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，写出该反应的化学方程式           。
（5）氨气是氮肥工业的重要原料，某化肥厂生产铵态氮肥（NH₄）₂SO₄的部分工艺流程如下：

向装有CaSO₄悬浊液的沉淀池中先通氨气，再通CO₂的原因（请从溶解度和溶解平衡角度分析）             。

2014年德美科学家因开发超分辨荧光显微镜获诺贝尔化学奖，他们开创性的成就使光学显微镜分辨率步入了纳米时代。
Ⅰ．在浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得纳米级碳酸钙。下图所示A～E为实验室常见的仪器装置（部分固定夹持装置略去），请根据要求回答问题。

（1）实验室若用NH₄Cl和熟石灰作试剂来制取、收集干燥的NH₃，请选择装置并按气流方向连接各仪器接口      （填装置接口顺序），若要制取、收集干燥的CO₂，则需选用上述仪器装置中的   （填装置序号）。
（2）向浓CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂气体制纳米级碳酸钙时，应先通入的气体是   。试写出制纳米级碳酸钙的离子方程式           。
Ⅱ．纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
（3）制备TiO₂的常见方法：将TiCl₄水解产物加热脱水生成TiO₂。已知常温下Ti（OH）₄的K_sp＝7.94×10^－54，测得TiCl₄水解后溶液常温下的pH＝2，则此时溶液中：c （Ti⁴⁺）＝          。
（4）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。配制NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时，使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要右图中的_______（填字母代号）。

（5）滴定终点的现象是                 。
（6）滴定分析时,称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL，则试样中TiO₂质量分数表达式为            。
Ⅲ．（7）纳米材料具有很多特殊的优良性能，其颗粒大小一般在1～100 nm之间。试设计简单的实验方案，判断Ⅰ、Ⅱ实验中所得样品颗粒是否为纳米级            。

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1.68 L O₂(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5 mol/L NaOH溶液至Cu²⁺恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是

A．60 mL

B．45 mL

C．30 mL

D．15 mL

现有三种制取硝酸铜的实验方案可供选用：下列有关说法正确的是
①铜与稀硝酸反应制取：3Cu＋8HNO₃(稀)=3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O
②铜与浓硝酸反应制取：Cu＋4HNO₃(浓)=Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O
③首先将铜屑在空气中加热生成氧化铜，氧化铜与稀硝酸反应制取：
2Cu＋O₂2CuO，CuO＋2HNO₃==Cu(NO₃)₂＋H₂O

A．制取等量硝酸铜，需硝酸的量②最少

B．制取等量的硝酸铜，②产生的有毒气体比①少

C．三种方案中，第③方案最经济环保

D．三种方案的反应都可以在铁质容器中进行

甲同学探究NO₂的氧化性；设计了如下实验装置：

（1）该装置的明显缺陷是：________________________。
（2）实验开始后，发现Zn溶解，但未发现有气体逸出，同学猜想可能是因为HNO₃被还原生成NH₄^＋
写出反应的离子方程式：__________________，如何验证该猜想：_______________。
（3）重新调整HNO₃浓度后，发现A中有红棕色气体逸出，设计实验，证明NO₂具有氧化性（药品任意选择，合理即可）

步骤	现象	结论
取少量C中反应后的溶液 置于试管中，__________	__________	NO2具有氧化性

（4）乙同学对甲的实验结果产生质疑，提出假设：
假设一：NO₂氧化了SO₃^2－
假设二：HNO₃氧化了SO₃^2－
问题1：假设二_____（“是”或“否”）合理，
理由：___________________（用化学方程式回答）
问题2：若要验证NO₂具有氧化性，你的实验方案是：_____________________。

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92．4 kJ·mol^－1一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）在密闭容器中，使2 mol N₂和6 mol H₂混合发生下列反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)(正反应为放热反应)，当反应达到平衡时，N₂和H₂的浓度比是   。升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量  (填“变大”、“变小”或“不变”) 。
（2）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，写出再生反应的化学方程式： _________________。
（3）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
①CH₄(g)＋H₂O(g) CO(g)＋3H₂(g)   ΔH＝＋206．4 kJ·mol^－1
②CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)    ΔH＝－41．2 kJ·mol^－1
对于反应①，一定可以提高平衡体系中H₂百分含量，又能加快反应速率的措施是________。
a．升高温度           b．增大水蒸气浓度
c．加入催化剂         d．降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高H₂产量。若a mol CO和H₂的混合气体(H₂的体积分数为80%)与H₂O反应，得到1．14a mol CO、CO₂和H₂的混合气体，则CO转化率为__________________。
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：                 。

氮元素是地球大气中含量最多的元素。
（1）氮元素和碳元素一样也存在一系列氢化物并有广泛应用。例如：NH₃、N₂H₄、N₃H₅、N₄H₆……。
①写出该系列氢化物的通式：              。
②N₄H₅Cl的同分异构体有       种。
（2）NH₃、OH^－、H₂O结合质子(H^＋)的能力由强到弱的顺序是           ，其理由用两个反应的离子方程式表示为NH₄^＋＋OH^－= NH₃＋H₂O和                  。
（3）在碱性介质中，用N₂H₄与NO₂可组合制成燃料电池，产物中无污染物，试写出该电池正极的电极反应式                      。
（4）①CaCO₃和适量稀HNO₃溶液反应时，每产生4.4g气体（不考虑气体溶解），放热a kJ，则该反应的热化学方程式为___________________。
②上述反应至无气泡逸出后，取适量残留溶液，插入pH传感器并逐滴滴入碳酸钠溶液，测得pH变化曲线如图所示。

请用离子方程式表示B－C段发生的反应：                       。

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_______。

除去工业尾气中的氮氧化物，常用氨催化吸收法。原理是NH₃与NO_x反应生成无毒物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。
(一)提供的装置

(二)NH₃的制取
（1）下列有关实验室制备气体的说法正确的有         (填序号)。
①用赤热的炭与水蒸气反应制取氢气 
②用排饱和食盐水的方法收集氯气
③实验室制氧气有时需要加热，有时不需要加热 
④用无水氯化钙干燥氨气
（2）若选择装置G制取氨气，则分液漏斗中盛装的液体试剂是             。
（3）若选择装置C制取氨气，则反应的化学方程式是                       。
(三)模拟尾气的处理
选用上述部分装置，按下列顺序连接成模拟尾气处理装置，回答有关问题：

（4）A装置中反应的离子方程式为__________________________________。
（5）D装置中的液体可换成        (填序号)。
a. CuSO₄         b. H₂O         c. CCl₄        d. 浓硫酸
（6）该同学所设计的模拟尾气处理实验存在的明显缺陷是__________________。

(6分)将32．64 g铜与140 mL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11．2 L。
计算：（1）产生的NO、 NO₂体积各为多少升？
（2）待气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L^－1的NaOH溶液，恰好使溶
液中的Cu^2＋全部转化为沉淀，则原硝酸溶液的浓度为多少？

为了证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO，某同学设计了如下实验装置和实验方案。

实验步骤：
（1）关闭K₁，打开K₂，向试管中加石灰石，通过分液漏斗向其中加入一定的稀硝酸，则加入石灰石的作用是________________________________，反应化学方程式是                       。
（2）将将铜丝插入稀硝酸中，微热大试管。该步反应离子方程式是                        。
（3）充分反应后，打开开关K₁，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中                  ，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。
（4）NaOH溶液的作用                                  。