高中化学磷试题

(12分)(NH₄)₂SO₄是常见的化肥和化工原料，受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH₄)₂SO₄在260℃和400℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验（夹持和加热装置略）

实验1：连接装置A-B-C-D，检查气密性，按图示加入试剂（装置B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL）。通入N₂排尽空气后，于260℃加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N₂。品红溶液不褪色，取下装置B，加入指示剂，用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO₄^2-。
（1）仪器X的名称是________。
（2）滴定前，下列操作的正确顺序是_________(填字母编号)。
a．盛装0.2000mol/L NaOH溶液      
b．用0.2000mol/L NaOH溶液润洗
c．读数、记录     
d．查漏、清洗       
e．排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
（3）装置B内溶液吸收气体的物质的量是________mol。
实验2：连接装置A-D-B，检查气密性，按图示重新加入试剂。通入N₂排尽空气后，于400℃加热装置A至(NH₄)₂SO₄完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入N₂。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO₃^2－，无SO₄^2－。进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物。
（4）检验装置D内溶液中有SO₃^2－，无SO₄^2－的实验操作和现象是__________。
（5）装置B内溶液吸收的气体是____________。
（6）(NH₄)₂SO₄在400℃分解的化学方程式是_____________。

NH₃及其盐都是重要的化工原料。
（1）用NH₄Cl和Ca(OH)₂制备NH₃的化学方程式为          ；该反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为           。

（2）按下图装置进行NH₃性质实验。
先打开旋塞1，B瓶中的现象是          ，稳定后，关闭旋塞1。再打开旋塞2，B瓶中的现象是         。

（3）写出NH₄Cl溶液水解的离子方程式            。
设计实验，探究某一种因素对溶液中NH₄Cl水解程度的影响。
限选试剂与仪器：固体NH₄Cl、蒸馏水、250mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可调控温度)
①实验目的：探究              对溶液中NH₄Cl水解程度的影响。
②设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中“V(溶液)”表示所配制溶液的体积)。

物理量 实验序号	V(溶液)/mL	NH4Cl质量/g	温度/℃		……
1	250			X	……
2	250				……

③按实验序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为X，则NH₄Cl水解反应的平衡转化率为     (只列出算式，忽略水自身电离的影响)。

氮化铝（AlN0是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al₂O₃杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。（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）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见                   。
【方案2】用下图装置测定m g样品中A1N的纯度（部分夹持装置已略去）。

（4）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是           （填选项序号）。
a．CCl₄     b．C₆H₆     c．NH₄Cl溶液     d．H₂O
（5）若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为VmL（已转换为标准状况），则A1N的质量分数是               （用含m、V的数学表达式表示）。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：

（6）步骤②生成沉淀的离子方程式为                        。
（7）若在步骤③中未洗涤，测定结果将                 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

某课外活动小组设计了以下实验验证Ag与浓硝酸反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下：

（1）测定硝酸的物质的量反应结束后，从如图装置B中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液，用0.1 mol·L^－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示剂，滴定前后的滴定管中液面的位置如上图所示。在B容器中生成硝酸的物质的量为______ mol，则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO₂在标准状况下的体积为___________mL。

（2）测定NO的体积
①从如图所示的装置中，你认为应选用________装置进行Ag与浓硝酸反应实验，选用的理由是_______。
②选用如图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是__________(填各导管口编号)。
③在测定NO的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置_______(填“下降”或“升高”)，以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。
（3）气体成分分析
若实验测得NO的体积为112.0 mL(已折算到标准状况)，则Ag与浓硝酸反应的过程中______(填“有”或“没有”)NO产生，作此判断的依据是_________。

Ⅰ．乙组同学用下列装置来证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，

B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。
（1）实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的                  。
（2）将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为________________________。
（3）装置E中开始时出现浅红棕色气体，用F向E中鼓入空气后，可观察到烧瓶E内气体颜色加深，产生上述现象的原因是                    。
（4）一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是____________________。
（5）装置D的作用是________________________。
Ⅱ．已知向含有淀粉的10mL0.2mol/LKIO₃酸性溶液滴滴加0.3mol•L^-1NaHSO₃溶液的过程中，溶液的颜色先变蓝然后褪色，发生的离子反应如下：
①______IO₃^-+______HSO₃^-=_______I₂+_______SO₄^2-+_______H₂O+ ________
②I₂+HSO₃^-+H₂O═2I^-+SO₄^2-+3H⁺
回答下列问题
（1）配平离子反应方程式①
______IO₃^-+______HSO₃^-=_______I₂+_______SO₄^2-+_______H₂O+ ________
（2）根据①②反应写出还原性粒子HSO₃^-、I₂、I^-由强到弱的顺序_________________；
（3）当溶液刚好褪色时，则消耗的NaHSO₃溶液的体积为___________________；
（4）预测已知向含有淀粉的NaHSO₃溶液滴加KIO₃溶液的现象____________________

(16分)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料，最高可稳定到2200°C，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。工业用氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。现要通过实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理
①已知Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄，则该反应的离子方程式是______________。
②AlN溶于强酸生成铵盐，溶于氢氧化钠溶液生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式___________。
（2）实验装置(如下图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。
②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入过量____(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞K₃，通过分液漏斗加入过量  _______(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
④打开K₂，通过打气装置通入空气一段时间。
⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据处理与问答
①在上述装置中，设置活塞K₂的目的是__________。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积_________(填“偏大”，“偏小”或“无影响”)。
③Al₄C₃的质量分数为 ____，AlN的质量分数为_______。

NH₃及其盐都是重要的化工原料。
（1）用NH₄Cl和Ca(OH)₂制备NH₃，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为         、         、        （填字母）。

（2）恒定温度下在特制的密闭真空容器中充入2molNH₃、1molCO₂，发生反应制备氨基甲酸铵 2NH₃(g)＋CO₂(g)  NH₂COONH₄(s)(假设固体试样体积忽略不计)。若容器体积不变，可以判断该反应已经达到化学平衡的是         （填字母）。
A．υ(NH₃)= 2υ(CO₂)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
上述反应达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，重新达平衡后混合气体中NH₃的体积分数             （填“增加”、“减小”或“不变”）。
（3）铵盐在水溶液中建立如下水解平衡：NH₄Cl+H₂ONH₃·H₂O+HCl，研究表明，浓度、温度、pH均对铵盐水解程度(即上述反应中中NH₄Cl的转化率)产生影响。某兴趣小组探究某一种因素对溶液中NH₄Cl水解程度的影响。
试剂与仪器：固体NH₄Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。
设计实验方案，pH为拟测定的数据，表中V(溶液)表示所配制NH₄Cl溶液的体积。

物理量 实验序号	V(溶液)/mL	NH4Cl /g	温度/℃	pH	…
1	100	m	T1		…
2	100	m	T2		…
3	100	2m	T2		…

 
请分析，实验1、2的目的是探究               对溶液中NH₄Cl水解程度的影响，实验2、3的目的是探究              对溶液中NH₄Cl水解程度的影响。

氮是一种重要的元素，在很多物质中都含有它的身影。
I．在9.3胜利日阅兵活动中，我国展示了多款导弹，向世界展示了我们捍卫和平的决心和能力。偏二甲肼【(CH₃)₂NNH₂】是一种无色易燃的液体，常与N₂O₄作为常用火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
(CH₃)₂NNH₂ (l )+2N₂O₄ (l)=2CO₂ (g)+3N₂(g)+4H₂O(g)
（1）该反应（Ⅰ）中氧化剂是_____________。
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N₂O₄ (g)  2NO₂ (g)，一定温度下，该反应的焓变为ΔH。现将2 mol NO₂ 充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_________。

若在相同温度下，将上述反应改在体积为2L的恒容密闭容器中进行，平衡常数____________（填“增大”“不变”或“减小”），反应4min后N₂O₄的物质的量为0.8mol，则0~4min内的平均反应速率v（NO₂）=_________________。
II．硝酸铵（NH₄NO₃）是一种重要的铵盐，它的主要用途作肥料及工业用和军用炸药。在25℃时，将1mol 硝酸铵溶于水，溶液显酸性，原因是                   （用离子方程式表示）。向该溶液滴加50mL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将__________（填“正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为___________mol·L^-1。（NH_3·H₂O的电离平衡常数K_b=2×10^-5 mol·L^-1）

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

（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           。

工业合成氨与制备HNO₃一般可连续生产，其流程如下：

①写出工业合成氨的化学方程式                  ，上述尾气中的NO₂一定条件下可与氨气反应转化为氮气，则该反应的化学方程式为                         。
②某同学在实验室蒸馏含有Mg(NO₃)₂的稀硝酸制取浓硝酸，除导管、酒精灯、牛角管、锥形瓶外，还需的玻璃仪器有                                   。
（2）某兴趣小组采用右图装置制取并探究SO₂气体的性质。

①下列实验方案适用于右图所示装置制取所需SO₂的是_________（填序号）

A．Na2SO3溶液与HNO3	B．Na2SO3固体与浓硫酸
C．固体硫在纯氧中燃烧	D．铜与浓H2SO4

②组装完仪器后，检查装置气密性的方法是：________
③若要证明c中生成的气体是SO₂，d中加入品红溶液后，打开活塞b，反应开始，待d中溶液_____________后，再________________（填实验的操作）试管d中的溶液，颜色又恢复，证明气体是SO₂。
④指导老师指出应增加一尾气吸收装置，并帮助同学们设计了如下装置，其中合理的是______________（填序号）。

雾霾天气严重影响人们的生活，氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾的主要原因之一。
Ⅰ.将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
（1）某同学测得该样本所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度列出下表：（若缺少的离子用H⁺或OH^－补充）：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO3^2-	NO3^-	Cl^-
浓度/mol•L^-1	7×10^-6	3×10^-6	2×10^-5	3×10^-5	5×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断该试样的pH=_______；该表有一处笔误，请你指正_____________________。
Ⅱ.消除氮氧化物和硫化物有多种方法。
【方法一 】：工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄（连二亚硫酸钠）和NH₄NO₃产品的流程图如图1（Ce为铈元素）：

（2）装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为_____________________________。
（3）装置Ⅲ可以使Ce⁴⁺中再生，若用甲烷燃烧电池电解该装置中的溶液，当消耗24g甲烷时，理论上可再生______________mol Ce⁴⁺。
（4）利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，
该温度下，吸收液中c(Ca²⁺)一直保持为0.70mol/L，已知Ksp(CaSO₃)=1.4×10^-7.求吸收液中的SO₃^2－的浓度_____________。（结果保留2位有效数字）
【方法二 】：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2所示：

（5）图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氢率，由图综合考虑可知最佳的催化剂和相应的温度分别为____________。
（6）用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同=1：1脱氢效果最佳．已知生成11.2L N₂（标）反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氢反应的热化学方程式为_____________________。
【方法三 】用活性炭还原法可以处理氮氧化物。
反应原理：1/2C(s)+NO(g)1/2N₂(g)+1/2CO₂(g) △H=-QkJ/mol
在T1℃时，反应进行到不同的时间测得各物质的浓度如下：

（7）T₁℃时，该反应的平衡常数K=_________________________。
（8）30min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______。

在1L浓度为0.2mol•L^﹣1Fe（NO₃）₃和1.5mol•L^﹣1H₂SO₄组成的混合溶液中加入39.2g铁粉使其充分反应．下列有关说法正确的是(    )

A．由于氧化性Fe^3+＞H^+，故反应先不产生气体后产生气体

B．反应后产生13.44LH2（标准状况）

C．反应后溶液中Fe^2+和Fe^3+物质的量之和为0.9mol

D．反应后溶液中Fe^3+物质的量为0.8mol

某固体混合物可能含有Al、（NH₄）₂SO₄、MgCl₂、AlCl₃、FeCl₂、NaCl中的一种或几种，现对该混合物做如下实验，所得现象和有关数据如图（气体体积已换算成标准状况下体积）：下列说法不正确的是（   ）

A．混合物中一定不存在FeCl2和NaCl

B．反应④的离子方程式为：AlO2^﹣+H^++H2O=Al（OH）3↓

C．混合物中一定含有Al、（NH4）2SO4、MgCl2三种物质，无法判断是否含有AlCl3

D．白色沉淀5.80g是Mg（OH）2

I实验室用加热固体氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨，反应的化学方程式为：        。所制得气体中常含有少量杂质气体，为了得到纯净的氨气并加以检验，请在下列装置或试剂中，根据要求作出适当选择，并将编号字母填入表中的空格处。
（1）装置：

（2）试剂： a．NaOH溶液 b．澄清石灰水 c．浓硫酸 d．饱和NaHCO₃溶液 e．碱石灰f．品红溶液 g．湿润的红色石蕊试纸  

制取 气体	杂质气体	制取气体的 发生装置	除去杂质气体的净化装置	收集 装置	净化装置内 所用试剂	检验制得气 体所用试剂
NH3	H2O（g）

II如图所示，在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开橡皮管上的夹子，轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶，可观察到的现象为：____            。