含氮化合物常見計(jì)算類型分析

1、含氮化合物常見計(jì)算類型分析氮族元素是元素化合物知識(shí)構(gòu)成的重要內(nèi)容，也是高 考考查的熱點(diǎn)，其有關(guān)計(jì)算一直為命題者所“親睞”.下面就含氮化合物的常見計(jì)算類型歸類分析如下，供參考 .一、氮的氧化物的有關(guān)計(jì)算 此類問題主要有以下幾種設(shè)題形式：一是NOx 與水或NOx和02的混合氣體與水反應(yīng)計(jì)算； 二是NOx和C02的混 合氣體與Na2O2反應(yīng)計(jì)算；三是NOx與NaOH溶液反應(yīng)的有 關(guān)計(jì)算；四是 NOx 的氧化還原反應(yīng)計(jì)算等 .解法指要 處理這類問題時(shí)，一是運(yùn)用關(guān)系式法（或原子守恒法）簡(jiǎn)化計(jì)算或判斷，若NOx和O2中的N、O原子個(gè)數(shù)比滿足2 : 5,則可完全反應(yīng)；二是運(yùn)用電子得失守恒法 計(jì)算.例1（ 2

2、009年上海化學(xué)）煙氣中 NOx是NO和NO2的混合物（不含 N2O4） .（ 1 ）根據(jù)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)， 1 m3 煙氣最高允許含 400 mgNOx.若NOx中NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.85，貝U 1 m3煙氣中最高允 許含 NOL （標(biāo)準(zhǔn)狀況，保留 2位小數(shù)）.（2） 工業(yè)上通常用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.150的Na2CO3水 溶液(密度1.16 g?mL-1)作為NOx吸收劑，該碳酸鈉溶液物 質(zhì)的量濃度為 mol?L-1 (保留2位小數(shù)).(3) 已知：NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2 2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2 1 m3含2 000 mg NOx的煙氣用質(zhì)量

3、分?jǐn)?shù)為 0.150的碳酸 鈉溶液吸收 .若吸收率為 80%，吸收后的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn) (填“符 合”或“不符合” )，理由： .(4) 加入硝酸可改變煙氣中 NO和NO2的比，反應(yīng)為：NO+2HNO33NO2+H2 O 當(dāng)煙氣中 n ( NO)： n ( NO2) =2 : 3 時(shí)，吸收率最高.1 m3煙氣含2 000 mg NOx,其中n ( NO): n ( NO2) =9 : 1.計(jì)算：(?T ?了達(dá)到最高吸收率，1 m3煙 氣需用硝酸的物質(zhì)的量(保留 3 位小數(shù)) .( ?) 1 m3 煙氣 達(dá)到最高吸收率90%時(shí)，吸收后生成NaNO2的質(zhì)量(假設(shè)上 述吸收反應(yīng)中，反應(yīng)比反應(yīng)迅速.計(jì)算結(jié)果

4、保留1位小數(shù)) .分析 (1 )由題意知1 m3中含NO的質(zhì)量為400 mgx0.85=0.34 g,貝U V (NO) =n ( NO) ?Vm=m ( NO) M ( NO) ?Vm=0.34 g30 g?mol-1 x 22.4 L?mol-1=0.25 L.(2)假設(shè)Na2CO3溶液體積為1 L,則溶液質(zhì)量為1160 g,溶質(zhì)Na2CO3的質(zhì)量為174 g,故該溶液的物質(zhì)的量濃度 為：c=nV=mMV=174 g106 g?mol-11 L=1.64 mol?L-1.(3) 1 m3煙氣中含有 2000 mg NOx,吸收率為 80%,則剩余NOx的質(zhì)量為400 mg，同時(shí)煙氣中的 C

5、O2等氣體被 Na2CO3吸收了，導(dǎo)致氣體體積小于1 m3，即吸收后煙氣總體積減小，NOx含量仍超過400 mg?m-3，不符合排放標(biāo)準(zhǔn).(4) (?。?30 g?mol-1?n (NO) +19 x 46 g?mol-1?n ( NO) =2000 mg1000 mg?g-1, n(NO) =0.057 mo l .又由方程式：NO+2HNO33NO2+H2Ox 2x 3x壓強(qiáng) /Pa2 x 105Pa5X 105Pa1x 106PaD 的濃度 根據(jù)表中數(shù)據(jù),回答下列問題：(1) 壓強(qiáng)從2x 105Pa增大到5x 105Pa時(shí)，平衡向反 應(yīng)方向移動(dòng)(填“正”或“逆” ) .(2) 壓強(qiáng)從5x

6、 105Pa增加到1x 106Pa,平衡向反應(yīng)方向移動(dòng)(填“正”或“逆”).E可能變成了(填物質(zhì)狀態(tài)名稱) .3定條件下，反應(yīng) 2NO2 (g) N2O4 (g), H0,達(dá) 到平衡后，要使混合氣體顏色變深，可采取的措施是( )A. 增大體積 B. 降低溫度C.增大壓強(qiáng) D.移走一部分N2O4氣體參考答案：1.（1） 逆反應(yīng) （2）減小 （ 3）減小 （4） 2.（ 1）逆 （ 2）正，液態(tài)或固態(tài) 3.C（收稿日期： 2015-08-12 ）根據(jù)題意可列式為：19 X 0.057 mol+3x0.057 mol-x=32 , 解得：x=0.017 6 mol，則 n （HN03） =2x=0.

7、0352 mol.（?）n（NaNO2）=2n（NO）+1/2X n（NO2）-n（NO）=0.0887 mol，貝 m （ NaNO2） =0.0887 mol X 69 g?mol-1 X 90%=5.5 g.二、氮的氫化物的有關(guān)計(jì)算高考主要涉及到兩種氫化物， 一是 NH3 的有關(guān)計(jì)算， 如 氨溶于水或氨水混合 （稀釋） 計(jì)算、氨的氧化還原反應(yīng)計(jì)算、 圖像分析等；二是 N2H4 的有關(guān)計(jì)算，如組成推斷、熱化學(xué) 方程式中H計(jì)算、混合物計(jì)算等.解法指要解答NH3的有關(guān)計(jì)算時(shí)要注意兩點(diǎn)，一是氨 水中的溶質(zhì)以氨分子計(jì)；二是氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量濃 度越大， 其密度越小 .其它問題貝按公式、 反應(yīng)

8、方程式進(jìn)行計(jì) 算.例2（ 2011年上?；瘜W(xué)卷）氨和聯(lián)氨（N2H4）是氮的兩種常見化合物， 在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用 .根據(jù)題 意完成下列計(jì)算：（ 1）聯(lián)氨用亞硝酸氧化生成氮的另一種氫化物，該氫 化物的相對(duì)分子質(zhì)量為 43.0，其中氮原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.977，計(jì)算確定該氫化物的分子式該氫化物受撞擊則完全分解為氮?dú)夂蜌錃?4.30 g 該氫化物受撞擊后產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為L(zhǎng). （ 2）聯(lián)氨和四氧化二氮可用作火箭推進(jìn)劑，聯(lián)氨是燃料，四氧化 二氮作氧化劑， 反應(yīng)產(chǎn)物是氮?dú)夂退?.由聯(lián)氨和四氧化二氮組 成的火箭推進(jìn)劑完全反應(yīng)生成 72.0 kg 水，計(jì)算推進(jìn)劑中聯(lián)氨 的質(zhì)量 .（

9、3）氨的水溶液可用于吸收 NO 與 NO2 混合氣體，反 應(yīng)方程式為： 6NO+4NH35N2+6H2O、6NO2+8NH37N2+12H2O.NO與 N02 混合氣體 180 mol 被 8.90X 103 g氨水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.300）完全吸收，產(chǎn)生 156 mol 氮?dú)?.吸收后氨水密度為0.980 g/cm3.計(jì)算：該混合氣體中 NO與NO2的體積比.吸收后氨水的物質(zhì)的量濃度（答案保留1位小數(shù)）.（ 4）氨和二氧化碳反應(yīng)可生成尿素 CO（ NH2） 2.尿素 在一定條件下會(huì)失去氨而縮合，如兩分子尿素失去一分子氨 形成二聚物：COH2NNH2+COH2NNH2COH2NNHCONH2+

10、NH3已知常壓下 120 mol CO（ NH2） 2 在熔融狀態(tài)發(fā)生縮合反應(yīng)，失去 80 mol NH3，生成二聚物（C2H5N3O2）和三聚物 .測(cè)得縮合產(chǎn)物中二聚物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.60，推算縮合產(chǎn)物中各縮合物的物質(zhì)的量之比 .分析 ( 1)該氫化物中氫原子與氮原子個(gè)數(shù)比為 (1-0.977) /1 : 0.977/14=1 : 3,則其最簡(jiǎn)式為HN3;再結(jié)合相對(duì)分子質(zhì) 量為 43.0 可知其分子式為 HN3.2HN3 撞擊 H2+3N2， 1 mol 氫化物受撞擊后產(chǎn)生的氣體為2 mol，則其體積為4.48 L.(2) 根據(jù)反應(yīng)式 2N2H4+2NO23N2+4H2O,當(dāng)生成 72.

11、0 kg 水時(shí)，需要聯(lián)氨2 X 32X 72.0 kg/ (4X 18) =64 kg.(3) 設(shè)NO與NO2的物質(zhì)的量分別為 x、y，則x+y=180、 5x/6+7y/6=156，解得：x=162 mol、y=18 mol，即混合氣體中 NO與NO2的體積比為162: 18=9: 1.兩反應(yīng)消耗氨氣的物質(zhì)的量為 108 mol+24 mol=132 mol ， 剩余氨氣的物質(zhì)的量為 157 mol-132 mol=25 mol ;氣體被吸收 后，氨水的質(zhì)量為 8900 g-132 mol X 17 g/mol+198 mol X 18 g/mol =10220 g，則反應(yīng)后氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

12、(25 mol X 17 g?mol-1/10220 g)X 100%=4.16%，那么，吸收后氨水的物質(zhì) 的量濃度 c=1000p 3 /M=1000 X 0.980 X 4.16%/17=2.4 mol/L.( 4)三聚產(chǎn)物有兩種分子式，一種為環(huán)狀物A (C3O3N3H3),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 HNCONHCONHCO 另一種為鏈狀物B （C3O3N4H6）.設(shè)縮合物中含二聚物 a mol，三聚 物 A 為 b mol，三聚物 B 為 c mol，貝U: 2a+3b+3c=120、 a+3b+2c=80、a/ （ a+b+c） =0.60，解得： a=30、b=10、c=10. 故三種聚合物的物質(zhì)

13、的量之比為3 ： 1 ： 1.三、金屬與硝酸反應(yīng)計(jì)算 一般有兩類問題，一是金屬（分單質(zhì)與合金）與硝酸反 應(yīng)計(jì)算，要注意變價(jià)金屬在產(chǎn)物中的化合價(jià)、硝酸濃稀的差 異性；二是金屬與混酸 （如硝酸與硫酸的混合物） 反應(yīng)計(jì)算， 二者的差異是后者溶液中 NO-3 可能完全反應(yīng) .解法指要 分析這類問題時(shí)，一要把握三個(gè)守恒，即氮 原子守恒、電子得失守恒、電荷守恒；二要了解一個(gè)關(guān)系， 即反應(yīng)中起酸性作用的 HNO3的物質(zhì)的量等于生成的硝酸鹽 中 NO-3 的物質(zhì)的量；三要熟悉一個(gè)技巧，可利用離子方程 式快速找出各種量的相互關(guān)系 .例3 （ 2013年四川理綜卷）1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1

14、.40 g/mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體1120 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的 溶液中加入 1.0 mol/L NaOH 溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時(shí)， 得到2.54 g沉淀，下列說法不正確的是（）.A. 該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2 : 1B. 該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0 mol/LC. NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%D.得到2.54 g沉淀時(shí)，加入 NaOH溶液的體積是600 mL 分析 A 項(xiàng)，設(shè) Cu、Mg 的物質(zhì)的量分別為 X mol、Y mol， 則存在以下等式：64X+24丫=1.52、XX 98+YX

15、 58=2.54,解得： X=0.02、項(xiàng)，c ( HNO3) =1000 p co /M=1000 X 1.40 X0.63/63=14.0 mol/L.C 項(xiàng)， n(HNO3) (NO2) +2n( N2O4),又 n( NO2+N2O4) =1.12L/22.4L?mol-1 , 解得：n (NO2) =0.04 mol、n (N2O4) =0.01 mol，可知 C 正 確.D項(xiàng)，與硝酸反應(yīng)的 NaOH的物質(zhì)的量n (NaOH) 1=0.7 mol-0.04 mol-0.02 mol=0.64 mol ,與金屬離子反應(yīng)的 NaOH 的 物質(zhì)的量n (NaOH) 2=0.06 mol，故

16、NaOH總的物質(zhì)的量 n 總=0.64 mol +0.06 mol=0.7 mol，故需要 NaOH溶液的體積為 700 mL.答案為 D.四、銨鹽的有關(guān)計(jì)算常見的問題有下列幾類： 一類是混合物計(jì)算， 考查 NH+4與堿的反應(yīng)、銨鹽的分解反應(yīng)等；二類是銨鹽溶液的配制； 三類是結(jié)合圖像、實(shí)驗(yàn)等分析物質(zhì)的組成，如推算銨鹽的化 學(xué)式等 .解法指要 對(duì)于混合物計(jì)算，一要理清并正確書寫反應(yīng) 方程式，二要合理選擇解題方法， 如方程組法、 關(guān)系式法等； 對(duì)于銨鹽溶液的配制問題，則可選用守恒法；對(duì)于圖像、實(shí) 驗(yàn)類問題，則可根據(jù)數(shù)據(jù)特征或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象先推出組成微粒， 再通過計(jì)算確定化學(xué)式 .例 4( 201 3年江

17、蘇化學(xué)卷) 硫酸鎳銨(NH4) xNiy (S04) m?nH20可用于電鍍、印刷等 領(lǐng)域 .某同學(xué)為測(cè)定硫酸鎳銨的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 準(zhǔn)確稱取2.3350 g樣品，配制成100.00 mL溶液A; 準(zhǔn)確量取 25.00 mL溶液A，用0.04000 mol?L-1的EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的 Ni2+ (離子方程式為Ni2+H2Y2-NiY2-+2H+)，消耗 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液 31.25 mL ； 另取25.00 mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加 熱，生成NH3 56.00 mL (標(biāo)準(zhǔn)狀況).(1 )若滴定管在使用前未用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗，測(cè)得的Ni2+含量將

18、 (填“偏高”、或“偏低”或“不變”).( 2)氨氣常用 檢驗(yàn)，現(xiàn)象是 .( 3)通過計(jì)算確定硫酸鎳銨的化學(xué)式 (寫出計(jì)算過程) .分析 本題屬于物質(zhì)組成分析與化學(xué)綜合計(jì)算題.利用電荷守恒計(jì)算n (SO2-4)，利用質(zhì)量守恒計(jì)算 n ( H2O).(1)滴定管在使用前未用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗，會(huì)使EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度降低，則滴定過程中消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液量增大，故測(cè)得的Ni2+含量將偏高.( 2)氨氣是堿性氣體，通常用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢 驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是試紙顏色由紅變藍(lán) .(3) n ( Ni2+) =0.04000mol?L-1 x 31.25 mLX10-3L?mL-1=1.250x 10-3mol , n ( NH+4) =56. 00 mLX 10-3 L?mL-122. 4 L?mol-1=2.500x 10-3mol， n(SO2-4) =2n(Ni2+)+n ( NH+4) 2=2x 1.25 x 10-3 mol+2. 500 x 10-3 mol2=2.500x 10-3mol，m(Ni2+) =59 g?mol-1x1.250x10-3mol=0.07375 g，m(NH+4) =18 g?mol-1 x 2.500 x 10-3mol