高中化学磷填空题

元素X、Y、Z、W、M、N原子序数依次增大，X与M、W与N分别同主族，且元素X、Y、Z、W分属两个短周期，它们四者原子序数之和为22，最外层电子数之和为16，在化合物Y₂X₂、Z₂X₄、X₂W₂中，相应分子内各原子最外层电子都满足稳定结构，请回答下列问题：
（1）Y元素在周期表中的位置是__________________________，X、Y、Z、W、M的原子半径由大到小的顺序为：_______________（用元素符号表示）。
（2）写出Y₂X₂的电子式____________；Z₂X₄结构式 _______________。
（3）X、Z、W形成的化合物，水溶液一定显酸性的盐是______________，其原因是_____________（用离子方程式表示）,该物质所含化学键的类型是_____________。
（4）均含X、W、M、N四种元素的两种化合物相互反应有刺激性气味气体放出，反应的离子方程式为_______________。
（5）火箭发动机曾经利用Z₂X₄作燃料X₂W₂作助燃剂，产物环保无污染，写出二者反应的方程式___________________。
（6）写出N W₂通入硝酸钡溶液中的离子方程式 ______________。

中国环境监测总站数据显示，PM_2.5、SO₂、NOx等是连续雾霾过程影响空气质量显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对它们进行研究具有重要意义。请回答：
（1）将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度(mol/L)	4×10^−^6	6×10^−^6	2×10^−^5	4×10^−^5	3×10^−^5	2×10^−^5

根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH ＝             。
（2）NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)   △H＝             。
（3）消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
Ⅰ.NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：

①由图可知SCR技术中的氧化剂为             。
②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当=1:1时，脱氮率最佳，已知每生成28g N₂放出的热量为QkJ，该反应的热化学方程式为             。
Ⅱ.工业上变“废”为宝，吸收工业中SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下（Ce为铈元素）：

①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为             。
②装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1mol CH₄时，
理论上可再生             mol Ce⁴⁺。
Ⅲ.用活性炭还原法可以处理氮氧化物。如发生反应：
C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g) △H＝Q kJ/mol。
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间(min) 浓度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①T_l℃时，该反应的平衡常数K＝             。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________（答一种即可）。

(18分）
Ⅰ．浓硝酸与浓盐酸混合过程中会产生少量的气体单质X、化合物M和无色液体，化合物M中所有原子均达到8电子的稳定结构。2molM加热分解生成lmol X和2mol无色气体Y，Y遇到空气呈现红棕色。
（1）镁与气体X反应产物的电子式为________。
（2）浓硝酸和浓盐酸反应的化学方程式为________。
（3）化合物M水解生成两种酸，为非氧化还原反应，该反应的化学方程式为________。
Ⅱ．石油铁储罐久置未清洗易引发火灾，经分析研究，事故由罐体内壁附着的氧化物甲与溶于石油中的气态氢化物乙按1:3反应生成的黑色物质丙自燃引起。某研究小组将一定量的丙粉末投人足量的浓盐酸中发生反应，得到4.8g淡黄色沉淀和气体乙，乙在标准状况下的密度为1.5179g/L，过滤后向滤液（假设乙全部逸出）中加人足量的NaOH溶液，先出现白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀，过滤、洗涤、灼烧后的固体质量为24g，已知气体乙可溶于水。请回答下列问题：
（1）甲的化学式为________。
（2）写出丙中非金属元素的离子结构示意图________。
（3）丙在盐酸中反应的化学方程式：________。(离子方程式表示）
（4）请设计合理的实验方案验证不同温度对丙与盐酸反应速率的影响
（5）为消除火灾隐患，下列措施可行的是________。

A．石油入罐前脱硫

B．定期用酸清洗罐体

C．罐体内壁涂刷油漆

D．罐体中充入氮气

氮可形成多种氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。已知NO₂和N₂O₄的结构式分别是和。实验测得N－N键键能为167kJ·mol^－1， NO₂中氮氧键的平均键能为466 kJ·mol^－1，N₂O₄中氮氧键的平均键能为438．5 kJ·mol^－1。
（1）写出N₂O₄转化为NO₂的热化学方程式：____________
（2）对反应N₂O₄（g）2NO₂（g），在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是_____

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（3）在100℃时，将0．40mol的NO₂气体充入2 L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0．40	n1	0．26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0．00	0．050	n2	0．080	0．080

①在上述条件下，从反应开始直至20 s时，二氧化氮的平均反应速率为____________
②n₃     n₄（填“>”、“<”或“=”），该反应的平衡常数K的值为             ，升高温度后，反应2NO₂N₂O₄的平衡常数K将      （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N₂O₄气体，要达到上述同样的平衡状态，N₂O₄的起始浓度是_____________mol·L^－1。

【原创】Ⅰ．(6分)在某盐甲的溶液中加入NaOH溶液，加热，会产生能使酚酞试液变红的气体乙；若在盐甲溶液中加入铜片和稀盐酸，则会产生无色气体，该气体遇空气变红棕色。
（1）盐甲中阳离子的电子式              。
（2）气体乙使酚酞试液变红原因是                                。(用电离方程式表示)
（3）写出盐甲与铜片和稀盐酸反应的离子的方程式                                     。
Ⅱ．(12分)某种无机矿物的主要成分M含有五种元素，且含有结晶水。为了探究M的化学式，某化学兴趣小组做了下列实验：

（1）M的化学式为         。反应中生成红褐色沉淀的离子方程式为                        。
（2）写出溶液1与过量CO₂反应的离子方程式                                       ；实验中要将红褐色沉淀灼烧后再称量的原因是                                              。
（3）将白色沉淀1充分灼烧可得固体X。固体X与氯气混合加热可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程             ，并设计实验方案验证该反应的固体的产物                     。
【命题立意】与近几年高考试题相比，预测无机综合题难度可能会有所加大，基于此考虑，本题的第Ⅱ小题综合性较强，难度较大，意在对学生获取和处理信息的能力、分析和解决化学问题的能力和实验探究能力进行综合考查。定性与定量分析的巧妙设计、化学反应的推测、实验设计与评价是本题的主要亮点。

N是重要的非金属元素，尿素、羟胺、硝酸、亚硝酸钠均为重要的含氮化合物。
（1）尿素[CO(NH₂)₂]是人类利用无机物合成的第一种有机物。
①尿素中元素原子半径最大的原子结构示意图为         ；
②尿素在土壤中的脲酶作用下会水解生成碳酸铵或碳酸氢铵，若与碱性肥料混合施用，会造成氮元素损失，请用离子方程式解释其原因                          ；
③已知：20^oC时，H₂CO₃：K_a1=4.2×10ˉ⁷、K_a2=5.6×10ˉ¹¹；NH₃·H₂O：K_b=1.7×10ˉ⁵,碳酸氢铵溶液中HCO₃ˉ、NH₄⁺、OHˉ、H⁺四种离子浓度由大到小的顺序为
（2）羟胺（NH₂OH）可看做是氨分子内的1个氢原子被羟基取代的物质，常用作还原剂。
①利用羟胺的还原性，可以除去含Fe²⁺中的Fe³⁺，氧化产物是一种性质稳定、无污染的气体，写出反应的离子方程式            ；
②制备NH₂OH·HCl（盐酸羟胺）的一种工艺流程如下图所示：

ⅰ步骤中，发生反应的化学方程式为                      ；
ⅱ步骤中使用的NaNO₂外观酷似食盐，误食会中毒。可用电解法将工业废水中少量的NO₂ˉ转化为N₂以降低其危害。写出NO₂ˉ在酸性条件下转化为氮气的电极反应式为  ________ 。
ⅲ步骤中，X为         （填化学式）；若要使滤液Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ浓度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺浓度应不小于               [已知K_SP(BaSO₃)= 5.0×10ˉ¹⁰；K_SP(BaSO₄)= 1.1×10ˉ¹⁰]
③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH₂OH。写出其阳极反应式            ；

煤粉中的氮元素在使用过程中的转化关系如下图所示：

（1）②中NH₃参与反应的化学方程式为          。
（2）③中加入的物质可以是          （填字母序号）。
a．空气      b．CO      c．KNO₃     d．NH₃
（3）焦炭氮中有一种常见的含氮有机物吡啶（），其分子中相邻的C和N原子相比，N原子吸引电子能力更          （填“强”或“弱”），从原子结构角度解释原因：         。
（4）已知：N₂（g） ＋ O₂（g） 2NO（g）   ΔH =" a" kJ·mol^-1
N₂（g） ＋ 3H₂（g） 2NH₃（g） ΔH =" b" kJ·mol^-1
2H₂（g） ＋ O₂（g） 2H₂O（l） ΔH =" c" kJ·mol^-1
反应后恢复至常温常压，①中NH₃参与反应的热化学方程式为          。
（5）用间接电化学法除去NO的过程，如下图所示：

已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间，写出阴极的电极反应式：          。
用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：          。

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：                       。

（Ι）HNO₂是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO₂；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe^2＋氧化成Fe^3＋。AgNO₂是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题：
（1）写出N的原子结构示意图：         。
（2）下列方法中，不能用来区分NaNO₂和NaCl的是________(填序号)。
A．测定这两种溶液的pH                 
B．分别在两种溶液中滴加甲基橙
C．在酸性条件下加入KI—淀粉溶液来区别 
D．用AgNO₃和HNO₃两种试剂来区别
（3）某同学把新制的氯水加到NaNO₂溶液中，请写出反应的离子方程式：_____________________。
（Ⅱ）某暗紫色化合物A在常温和干燥的条件下，可以稳定存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，同时产生一种气体单质。为探究其成分，某学习兴趣小组的同学取化合物A粉末进行试验。经组成分析，该粉末仅含有O、K、Fe三种元素。另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应。过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g。
（1）化合物A的化学式为     ；化合物A与H₂O反应的化学方程式为          。
（2）化合物A可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，可由FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应制得，其反应的离子方程式为               。
（3）目前，人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展。下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是            。
A．醋酸钠          B．醋酸       C．Fe(NO₃)₃         D．KOH
（4）请设计一个实验方案，研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响           。

磷单质及其化合物的有广泛应用。
(1)由磷灰石[主要成分Ca₅(PO₄)₃F]在高温下制备黄磷(P₄)的热化学方程式为：
4Ca₅(PO₄)₃F(s)＋2lSiO₂(s)＋30C(s)===3P₄(g)＋20CaSiO₃(s)＋30CO(g)＋SiF₄(g)　ΔH
①上述反应中，副产物矿渣可用来________。
②已知相同条件下：
4Ca₅(PO₄)₃F(s)＋3SiO₂(s)===6Ca₃(PO₄)₂(s)＋2CaSiO₃(s)＋SiF₄(g)　ΔH₁
2Ca₃(PO₄)₂(s)＋10C(s)===P₄(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)　ΔH₂
SiO₂ (s)＋CaO(s)===CaSiO₃(s)　ΔH₃
用ΔH₁、ΔH₂和ΔH₃表示ΔH，ΔH＝________。
(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式见下图)之间脱去两个水分子的产物，其结构式为______。三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂，其化学式为________。

(3)次磷酸钠(NaH₂PO₂)可用于化学镀镍。
①NaH₂PO₂中磷元素的化合价为________。
②化学镀镍的溶液中含有Ni^2＋和H₂PO₂^-，在酸性等条件下发生下述反应：
(a)______Ni^2＋＋________H₂PO₂^-＋______________===____________Ni^＋________H₂PO＋________
(b)6H₂PO₂^-＋2H^＋===2P＋4H₂PO₃^-＋3H₂↑
请配平反应式(a)。
③利用②中反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金，从而达到化学镀镍的目的，这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。
方法上的不同点：________；原理上的相同点：________；化学镀的优点：________。

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义。
⑴一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO₂、SO₂气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a.体系压强保持不变                b.混合气体颜色保持不变
c.体系中SO₃的体积分数保持不变    d.每消耗1 mol SO₂的同时生成1 mol NO
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1∶6，则平衡常数K＝________。
⑵新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO₂，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO₂外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为________(写出一种即可)。
⑶右图是MCFC燃料电池，它是以水煤气(CO、H₂)为燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质。A为电池的________(填“正”或“负”)极，写出B极电极反应式：________________________。

⑷工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO₂的混合物为例)。
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应。
NO＋NO₂＋Na₂CO₃=2NaNO₂＋CO₂
2NO₂＋Na₂CO₃=NaNO₂＋NaNO₃＋CO₂
①用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO和NO₂的混合物，每产生22.4 L(标准状况)CO₂(全部逸出)时，吸收液质量就增加44 g，则混合气体中NO和NO₂的体积比为
____________。
②用Na₂CO₃溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是____________。

(16分)磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题：
（1）直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵。
①写出磷酸主要的电离方程式：                       。
②n越大，直链聚磷酸铵的水溶性越               (填“大”或“小”)。
（2）在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式。

（3）由工业白磷 (含少量砷、铁、镁等) 制备高纯白磷 ( 熔点44℃，沸点280℃)，主要生产流程如下：

①除砷过程在75 ℃下进行，其合理的原因是          (填字母)。
a．使白磷熔化，提高反应活性   
b．降低白磷的毒性
c．温度不宜过高，防止硝酸分解 
d．适当提高温度，增大反应速率
②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是                                 。
③除砷过程中，合成洗涤剂起到                作用。
④硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：               。
氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多，消耗硝酸的量越      (填“多”或“少”)。
⑤某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是       。

工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处，又有区别。路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。

（1）写出N₂的一种用途                    。
（2）实验室制取物质NH₃的化学方程式为                     。
（3）写出工业制硝酸第③步反应化学方程式                    。
（4）硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化，从总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO₂，稀硝酸的还原产物主要为NO。 实验室中，常用Cu与浓HNO₃反应制取NO₂，用Cu与稀HNO₃反应制取NO。
（ⅰ）请写出实验室中用Cu与浓HNO₃反应制取NO₂的化学方程式：___________        。该反应中发生氧化反应的物质是_______，1 mol氧化剂_________（填“得到”或“失去”）_______ mol电子。
（ⅱ）48.0 g Cu与适量的浓HNO₃反应，铜全部溶解后，共收集到标准状况下22.4 L的气体（NO₂和NO的混合气体），反应中消耗HNO₃的物质的量是（   ）

A．1.5 mol

B．2.0 mol

C．2.5 mol

D．3.0 mol

（ⅲ）实际上硝酸不仅可被还原为NO₂或NO，浓度更稀时硝酸还可以被还原为N₂O、N₂、NH₄NO₃等。请将3种物质：FeSO₄、Fe（NO₃）₃和Fe₂（SO₄）₃分别填入下面对应的横线上，组成一个未配平的化学方程式。
HNO₃＋  ______    ______ ＋  ______ ＋  N₂O↑ ＋  H₂O
并配平其对应的离子方程式：□Fe^2＋＋□NO₃^－＋□H^＋ ＝□Fe^3＋＋□N₂O↑＋□H₂O

（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      。

实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，最低可以还原到－3价。某同学取一定量的铁铝合金与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4 mol·L^－1的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题：

（1）请写出该合金中铁与硝酸反应的离子方程式                。
（2）图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为                。
（3）在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为            。
（4）B与A的差值为           mol。
（5）B点对应的沉淀的物质的量为        mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为_____ mL。