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高中一年级化学

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    硝酸是一种重要的工业原料,工业制硝酸的关键是氨的催化氧化,与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物的处理与应用也是科学研究的热点。
    I.图10、图11分别是实验室模拟合成氨及氨催化氧化的装置

    (1)氮气和氢气通过图10装置,该装置中浓硫酸的作用是控制气体流速和   
    (2)用图11装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将已经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,铂丝保持红热的原因是       ,写出该装置中氨氧化的化学方程式   。反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H、OH    离子、    离子。
    II.下列有关硝酸事实的解释合理的是
    A.浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶中,说明浓硝酸不稳定
    B.足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化亚铁离子
    C.不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性
    D.不用锌与稀硝酸反应制取氢气,说明稀硝酸能将锌钝化
    工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假设不含N2O4),对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
    (1)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx
    已知:NO不能与Na2CO3溶液反应   
    NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2         ① 
    2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + NaNO3 + CO2   ②
    用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生5.6L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加10g,则NOx中的x值为         
    (2)尿素也可用于吸收处理NOx,其反应原理为:
    NO+NO2+H2O=2HNO2     
    2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。
    当混合气体中NO、NO2按上述反应中系数比时吸收效果最佳。若混合气体中V(NO)∶V(NO2)=3∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)=   (空气中氧气的体积含量约为20%)。

    本题信息:化学计算题难度较难 来源:未知
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本试题 “硝酸是一种重要的工业原料,工业制硝酸的关键是氨的催化氧化,与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物的处理与应用也是科学研究的热点。I.图10、图11分别是实...” 主要考查您对

氮气

二氧化氮

单质磷及其化合物

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氮元素在自然界中的存在形式:

既有游离态又有化合态。空气中含N278%(体积分数)或75%(质量分数);化合态氮存在于多种无机物和有机物中,氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素


氮气的物理性质和化学性质:

(1)物理性质:纯净的氮气是无色气体,密度比空气略小,氮气在水中的溶解度很小,在常压下101kPa,-195.8℃氮气变成无色液体,-209.9℃变成雪花状固体。氮气的分子结构:氮分子(N2)的电子式为,结构式为N≡N,由于N2分子中的N≡N键很牢固,所以通常情况下,氮气的化学性质稳定、不活泼。
(2)化学性质:氮分子化合价为0价,既可以升高也可以降低,说明氮气既有氧化性又有还原性。
①N2与H2化合生成NH3
说明:该反应是一个可逆反应,是工业合成氨的原理。
②N2与金属反应(Mg Ca Sr Ba)反应:
③N2与O2化合生成NO:
说明:在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应。


氮气的用途:

①合成氨,制硝酸;
②代替稀有气体作焊接金属时的保护气,以防止金属被空气氧化;
⑧在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发;
④保存粮食、水果等食品,以防止腐烂;
⑤医学上用液氮作冷冻剂,以便在冷冻麻醉下进行手术;
⑥利用液氮制造低温环境,使某些超导材料获得超导性能。

二氧化氮的物理性质和化学性质:

(1)物理性质:红棕色、有刺激性气味、有毒的气体,易溶于水、易液化,比空气重。
(2)化学性质:
与H2O反应:
(工业制HNO3原理,在此反应中,NO2同时作氧化剂和还原剂)


NO、NO2的性质、实验室制法的比较:


隐含反应:的应用:

通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯,因为在常温、常压下能发生反应,由于此平衡的存在,导致一些物理量的理论值与实验值有一定的误差。例如:
1.收集到的1mo1NO2在标准状况下的体积应小于22.4L 
2.标准状况下22.4LNO2的质量大于46g。
3.NO与O2混合后,所得物质的相对分子质量应大于按体积比求得的数值。
4.温度影响“”平衡体系,其他条件不变,体系颜色随温度改变而改变。升高温度,气体颜色变深;降低温度,气体颜色变浅。
5.恒容时,在“”平衡体系中增加 N01,相当于增大压强。

有关混合气体NO、NO2、O2溶于水的计算:

 
①×2+②得NO2、O2与水反应生成HN3,的化学方程式为:

①×2+②×3得NO、O2与水反应生成HNO3的化学方程式为:

一般NO、NO2、O2与水反应,可归纳成四种情况:
1.NO和NO2混合
剩余气体为NO
2.NO2和O2混合
 
3.NO和O2混合

4.NO2、NO、O2的混合
时,反应后无气体剩余
特例:当时,无气体剩余。


磷在自然界中的存在:

自然界中没有游离态的磷,磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。磷和氮一样,是构成蛋白质的成分之一。动物的骨骼、牙齿和神经组织,植物的果实和幼芽,生物的细胞里都含有磷,磷对维持生物体正常的生理机能起着重要的作用。


磷的物理性质:

磷的单质有多种同素异形体,其中常见的是白磷和红磷。白磷和红磷的主要性质如下表。

特别提醒白磷遇光会逐渐变为黄色。因此,白磷又称黄磷,白磷的颜色往往表述为“白色或黄色”。

白磷和红磷的化学性质:

白磷和红磷都能在空气或氧气中燃烧,燃烧产物一般是五氧化二磷,且反应放出大量的热,4P+5O22P2O5

磷的用途:

白磷和红磷有许多用途,如都可用于制造纯度较高的磷酸;白磷可用于制造燃烧弹、烟幕弹等;红磷可用于制农药、安全火柴等。


白磷和红磷的分子结构:

白磷的分子组成为P4,分子的空间构型为正四面体(如图A)。红磷的结构较复杂,有人认为红磷是P4分子断裂一个键后相互结合形成的长链状分子(如图B).

特别提醒白磷和红磷的化学式通常都写为P。


磷的化合物:

 (1)五氧化二磷:
五氧化二磷的分子式为,通常写为分子的空间构型如图所示。

五氧化二磷通常为白色固体,由磷在空气中燃烧生成, 632K时升华。
五氧化二磷是典型的酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性。
五氧化二磷很易跟水反应,跟冷水反应生成偏磷酸,跟热水反应生成磷酸,反应放出大量的热。

五氧化二磷的强亲水性决定了它可用作干燥剂。五氧化二磷是一种固态、酸性、无强氧化性的干燥剂,干燥能力非常强。
(2)磷酸:
磷酸为三元中强酸,属于弱电解质,易溶于水,在水中分三级电离。

纯磷酸是无色晶体,熔点为315K.沸点较高,可溶于水。
磷酸无强氧化性,具有酸的通性。为了避免Br-、 I-被氧化,可用浓磷酸代替浓硫酸在实验室中制备HBr和HI。
(3)磷酸盐:
磷酸是三元酸,对应的盐有正盐和酸式盐: .


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