化學(xué)奧賽無(wú)機(jī)元素化學(xué)習(xí)題氮族元素含答案

1、 WORD 高中化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽輔導(dǎo) 無(wú)機(jī)元素化學(xué)習(xí)題第十三章氮族元素 1. 試寫出硝酸或硝酸鹽被還原為六種不同產(chǎn)物的化學(xué)方程式。 2. 寫出下列各種硝酸鹽的熱分解化學(xué)方程式： (1) NaNO3 (2) NH4NO3 (3) LiNO3 (4) Cu(NO3)2 (5) AgNO3 3. 試寫出下列各物質(zhì)的熱分解方程式： (1) NH4Cl (2) NH4NO2 (3) (NH4)2Cr2O7 (4) (NH4)2SO4 (5) (NH4)2CO3 (6) NH4ClO4 (7) NH4NO3 (8) NH4HCO3 4. 指出下列各分子或離子中氮的氧化數(shù)：N2，NH4+，NaNO3，N2H

2、4，NH2OH，NO2，N2O4，NH4NO3，N2O，NCl3，Li3N，HN3 5. 為什么硝酸能用于從Na2CO3制備CO2而不能用于從Na2SO3制備SO2？寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式。 6. 什么叫同素異形體？磷有幾種主要的同素異形體？它們的性質(zhì)主要區(qū)別表現(xiàn)在哪些方面？ 7. 計(jì)算下列各分子中磷的氧化數(shù)：PH3，H3PO2，H3PO3，H3PO4，H4P2O7，PH4I，P4，PCl3 8. 寫出NaH2PO4、NaNH4HPO4和NH4MgPO4的熱分解方程式。 9. 試從HOPOH的縮水過(guò)程表明焦磷酸，偏磷酸，鏈狀三磷酸，環(huán)狀三偏磷酸的結(jié)構(gòu)式。 10. 已知H3PO2是一元酸，你能推斷

3、出此酸的結(jié)構(gòu)式嗎？ 11. 為什么NCl3不穩(wěn)定，易爆炸，而PCl3則不然？寫出它們與水反應(yīng)的化學(xué)方程式。 12. 估計(jì)下列各酸的pK1值：H2CrO4，HBrO4，HClO，H5IO6，HNO3 13. 試寫出下列各物質(zhì)的反應(yīng)方程式 (1) Mg + N2 (2) NH3 + CuO (3) HNO3 (4) PCl3 + H2O (5) NaBiO3 + MnCl2 + HCl (6) AsH3 + AgNO3 + H2O (7) As2S3 + HNO3(濃) (8) H3AsO4 + KI+ HCl 14. 為什么用濃硝酸處理固體As、Sb和Bi只能分別生成H3AsO4溶液、Sb2O5

4、白色沉淀和Bi3+離子溶液？ 15. 試說(shuō)明為何無(wú)NX5和BiI5存在。 16. 試解釋砷分族的硫化物皆有色且難溶于水的原因。 17. 為什么Ag3PO4黃色沉淀既能溶于醋酸又能溶于濃氨水？ 18. 下面的排列順序是堿性減少的順序：NH3N2H4NH2OH，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)來(lái)解釋此順序。 19. 試解釋：為什么有SF6化合物，而OF6不存在；為什么有PCl5化合物而NCl5不存在？ 20. 試解釋：(1)N2比O2、Cl2穩(wěn)定 (2) 紅磷比白磷不活潑 (3)Bi的熔點(diǎn)特別低 (4) 氮的最高共價(jià)為4，磷的最高共價(jià)為6 21. 在由砷酸鹽在酸性介質(zhì)中與H2S反應(yīng)制備硫化砷(III)時(shí)，為什么說(shuō)I-

5、可以作為催化劑？用相應(yīng)的反應(yīng)方程式說(shuō)明。 22. 試比較Mg3N2，NCl3，PCl3，BiCl3的水解產(chǎn)物并從中找出規(guī)律性。 23. 試解釋為何N2比N2+有較大的離解能，而O2比O2+的離解能低。 24. 有一白色固體，溶于水，顯弱酸性，加堿中和，再加入I2，則顏色消失，酸化后又有I2的棕黃色出現(xiàn)，試判斷固體為何物，并寫出反應(yīng)方程式。 25. 如何鑒別某無(wú)色晶體是否為NaNO3、NaNO2或NH4NO3？ 26. 某溶液中可能有As3+、Sb3+、Bi3+，如何鑒別？ 27. 如何區(qū)別下列各組物質(zhì)： (1) 硝酸鹽溶液與亞硝酸鹽溶液 (2) 磷酸溶液與亞磷酸溶液 (3) 固體氯化銨和硝酸銨

6、 28. 如何將含有H3PO4、H3AsO4和Bi3+離子的混合溶液，彼此分離成含有H3PO4、H3AsO4和Bi3+離子的三個(gè)溶液？ 29. 聯(lián)氨的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為+50.88kJmol1，試計(jì)算聯(lián)氨的燃燒熱。N2H4(l) + O2(g) N2(g) + 2H2O(l) 30. 活潑金屬能使NO3-還原到NH3。現(xiàn)有25cm3、含有NO3-離子的溶液與活潑金屬反應(yīng), 放出的氨氣通入50.00cm3、0.1500moldm3鹽酸溶液中, 過(guò)量的HCl需要32.10cm3、0.1000moldm3的NaOH完全中和，問(wèn)此原始溶液中，NO3-離子的濃度為多少？ 31. 在酸性條件下，聯(lián)氨(H2NNH

7、2)被IO3-氧化成N2，IO3-成為I- (注意：聯(lián)氨是一種弱堿，在酸性溶液中主要以N2H5+離子存在)(1)寫出此離子反應(yīng)方程式(2)假設(shè)10.00cm3的聯(lián)氨溶液，氧化后可以得到30.7cm3的N2（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，問(wèn)聯(lián)氨的摩爾濃度是多少？在此氧化反應(yīng)中需要的KIO3的最小量為多少克？ 32. 寫出下面的離子反應(yīng)方程式： (1) 在酸性的亞硝酸溶液中，分別用Br2、MnO4-和Cr2O72-氧化亞硝酸。 (2) 硝酸根離子被I離子還原到NO，而I離子變成了I3；被HSO3還原到NH3。 (3) 亞硝酸與氨水反應(yīng)得到N2。 (4) 用附表的數(shù)據(jù)計(jì)算Br2(液)與HNO2反應(yīng)的平衡常數(shù)。 3

8、3. 硝酸鈉和亞硝酸鈉的混合物，溶于水，配成250cm3的溶液。用25.00cm3含KMnO43.16gdm3的溶液滴定31.35cm3的上述溶液，恰好使此高錳酸鉀溶液退色。另取25cm3原始溶液加入過(guò)量的Devarde合金和氫氧化鉀蒸餾，把餾出物收集在50.00cm3、0.1moldm3的硫酸溶液中，需32.50cm3、0.2moldm3NaOH溶液中和過(guò)量的硫酸，計(jì)算原始溶液中硝酸鈉和亞硝酸鈉的重量(Devarde合金含：45%Al、5%Zn、50%Cu) 34. 已知在酸性條件下： HNO2 + H+ + e NO + H2O = +1.00V NO3- + 3H+ + 2e = HNO

9、2 + H2O = +0.94V試根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)判斷HNO2能否與Fe2+，SO32-，MnO4-發(fā)生氧化還原反應(yīng)，若能反應(yīng)，寫出離子反應(yīng)方程式，并指出HNO2是氧化劑還是還原劑？ 35. 計(jì)算工業(yè)上用氨氧化法制硝酸時(shí)，在700、0.99atm下，每消耗1m3氨氣，理論上可以制得多少千克70%硝酸？ 36. 1atm，25時(shí)，2NH3 N2 + 3H2反應(yīng)達(dá)到平衡，有3%氨氣分解，求此反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc與Kp。 37. 為了測(cè)定銨態(tài)氮肥中的含氮量，稱取固體樣品0.2471g，加足量NaOH溶液，并進(jìn)行蒸餾，用50.00cm3、0.105moldm3的鹽酸吸收，再用0.1022moldm3Na

10、OH溶液滴定?！拔找骸敝惺Ｓ嗟腍Cl，消耗了11.69cm3NaOH溶液，計(jì)算肥料中氮的百分含量。 38. 取1.55g紅磷與充足的空氣反應(yīng)，可生成P2O5多少克？將生成的P2O5溶于250cm3熱水中(設(shè)體積不變）所得溶液的摩爾濃度是多少？溶液中的H+=？可置換的H+離子物質(zhì)的量濃度是多少？(K1=7.52103) 39. 試求：25時(shí)下面反應(yīng)的平衡常數(shù)：3HNO2(aq) = H3O+(aq) + 2NO(g) + NO3-(aq) 40. 用1g硫完全溶于過(guò)量的液態(tài)氨中得到一種氣體和一種僅含氮、硫兩種元素的化合物，此氣體能使醋酸鉛試紙變黑色。收集反應(yīng)中生成的氣體，體積為418cm3(在

11、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）推斷出此固體的經(jīng)驗(yàn)式，并寫出此反應(yīng)的方程式。 41. 已知在OH-溶液中，AsO43- + 2H2O + 2e = AsO2-+4OH-， = 0.71V，I2 + e=2I-， = +0.535V，求反應(yīng)：AsO2- I2 + 4OH- = AsO43- + 2I- + 2H2O的K值。 42. 一般說(shuō)來(lái)，連續(xù)的各級(jí)電離常數(shù)之間相差104或105因子，但是當(dāng)各個(gè)質(zhì)子來(lái)源于分子鍵上各個(gè)不同的部位，這個(gè)規(guī)則就被打破了。例如聚酸H4P2O7是一個(gè)四元酸，離解常數(shù)分別為K1=1.4101、K2=1.11103、K3=2.9107、K4=3.6109。已知有0.250moldm3H4P2O7

12、，試計(jì)算平衡時(shí)H3O+，H4P2O7，H3P2O7-，H2P2O72-，HP2O73-和P2O74-等離子濃度。 43. 化合物A是一種無(wú)色液體，在其水溶液中加入HNO3和AgNO3時(shí)，生成白色沉淀B，B能溶解于氨水而得到一溶液C，C中加入HNO3時(shí)B重新沉淀出來(lái)。將A的水溶液以硫化氫飽和，得黃色沉淀D，D不溶于稀HNO3，但能溶于KOH和KHS的混合溶液中，得到溶液E。酸化E時(shí)D又重新沉淀出來(lái)。D又能溶解于KOH和H2O2的水溶液中，得溶液F。F用Mg(NO3)2和NH4NO3的混合溶液處理時(shí)得白色沉淀G，G溶于醋酸，所得溶液以AgNO3溶液處理時(shí)，得紅棕色沉淀H。試鑒別各字母所表示的物質(zhì)，

13、并用化學(xué)方程式說(shuō)明各反應(yīng)過(guò)程。 44. 試解釋：NO2容易形成二聚物，ClO2和NO則不能形成二聚物。 45. 試解釋：NF3比較穩(wěn)定，約在250時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而NCl3卻是極其危險(xiǎn)的易爆炸的油狀物。 46. N2H4是幾元堿？比較N2H4和NH3的堿性、還原性與熱穩(wěn)定性大??？ 47. 25時(shí)水溶液中肼與強(qiáng)酸反應(yīng)結(jié)合一個(gè)質(zhì)子的平衡常數(shù)為3.0108，求N2H4的堿式電離常數(shù)Kb與其共軛酸的酸式電離常數(shù)Ka。 48. PCl5在加壓下于148液化，形成一種能導(dǎo)電的熔體，測(cè)得PCl的鍵長(zhǎng)為198pm和206pm兩種，PBr5的熔體也能導(dǎo)電，測(cè)得PBr只有一種鍵長(zhǎng) (1) 試解釋PCl5(l)

14、和PBr5(l)為什么會(huì)導(dǎo)電? (2) 試解釋PCl5(l)為什么會(huì)存在兩種鍵長(zhǎng)，而PBr5(l)為什么只存在一種鍵長(zhǎng)？ (3) 畫出所有分子、離子的幾何構(gòu)型。 49. HN3有哪些可能的共振結(jié)構(gòu)？標(biāo)明每個(gè)共振結(jié)構(gòu)中所有原子的形式電荷。討論HN3分子中三個(gè)氮原子的雜化方式并比較它們之間的NN鍵的鍵長(zhǎng)的長(zhǎng)短。 50. 在常溫下把NO氣體縮到100個(gè)大氣壓，在一個(gè)體積固定的容器里加熱到50，發(fā)現(xiàn)氣體的壓強(qiáng)迅速下降。已知其中一種產(chǎn)物為N2O，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，并解釋為什么最后的氣體總壓略小于原壓的2/3？ 51. 近期報(bào)導(dǎo)了用三甲基鋁Al(CH3)32(A)和2，6二異丙基苯胺(B)為原料，通過(guò)

15、兩步反應(yīng)，得到一種具有與苯相似結(jié)構(gòu)的環(huán)鋁氮烷的衍生物(D)：第一步：A2B = C2CH4第二步：C DCH4（中需填入適當(dāng)?shù)南禂?shù)）請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1) 分別寫出兩步反應(yīng)的配平的化學(xué)方程式 (2) 寫出D的結(jié)構(gòu)式 (3) 設(shè)在第一步反應(yīng)中，A與過(guò)量的B完全反應(yīng)，產(chǎn)物中的甲烷又全部揮發(fā)，對(duì)反應(yīng)的混合物進(jìn)行元素分析，得到其質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下： C(碳)：73.71% N(氮)：6.34%試求混合物中B和C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)? 52. 金屬鉍溶解在熔融的BiCl3中，得到一個(gè)組成為Bi24Cl28的黑色固體，其結(jié)合方式為(Bi9)xa (BiCl5)yb (Bi2Cl8)zc。試確定x、y、z和a、b、c的值

16、并畫出各單元的結(jié)構(gòu)式。 53. 在P4O10中兩種PO鍵的鍵長(zhǎng)之差為0.23，而在P4S10中PS鍵的相應(yīng)差別為0.13，試說(shuō)明之。答案1. Cu + 4HNO3(濃)Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O3Cu + 8HNO3(稀)3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O4Zn + 10HNO3(稀)N2O + 4Zn(NO3)2 + 5H2O3HCl + HNO3Cl2 + NOCl + 2H2O4Zn + NO3 + 6H2O4Zn2+ + NH3 + 9OH2. (1) 2NaNO3 2NaNO2 + O2 (2) NH4NO3N2O + 2H2O(3) 4LiNO32Li2

17、O + 4NO2 + O2(4) 2Cu(NO3)22CuO + 4NO2 + O2(5) 2AgNO32Ag + 2NO2 + O24.N2NH4+NaNO3N2H4NH2OHNO2N2O4NH4NO3N2ONCl3Li3NHN303+321+443 +5+1331/35. CO2基本無(wú)還原性而SO2有還原性，硝酸可以把SO32氧化成SO42而不會(huì)放出SO2。2HNO3 + Na2CO32NaNO3 + CO2 + H2O2HNO3 + 3Na2SO33Na2SO4 + 2NO + H2O6.由同種元素組成的不同單質(zhì)，稱為同素異形體。磷的同素異形體有白磷、紅磷和黑磷。白磷化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于

18、CS2中，必須盛放在水中，有毒；紅磷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于CS2中，毒性?。缓诹拙哂衅瑢咏Y(jié)構(gòu)，有導(dǎo)電性等等。7.PH3H3PO2H3PO3H3PO4H4P2O7PH4IP4PCl33+1+3+5+50+33 8. xNaH2PO4(NaPO3)x + xH2OxNaNH4HPO4(NaPO3)x + xH2O + xNH32MgNH4PO4Mg2P2O7 + H2O + 2NH39.焦磷酸（H4P2O7）偏磷酸（HPO3）鏈狀三磷酸（H5P3O10）環(huán)狀三偏磷酸（H3P3O9）10.11. 對(duì)NCl3而言，N為3氧化態(tài)，而Cl為+1氧化態(tài)，+1氧化態(tài)的Cl非常不穩(wěn)定，另外NCl3分子中(NCl)

19、 +(N)方向一致，偶極矩增加，分子的活性增強(qiáng)，故NCl3不穩(wěn)定，易爆炸；PCl3中P的氧化數(shù)為+3，Cl的氧化數(shù)為1，PCl3分子的極性又小，PCl3比NCl3穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生爆炸。NCl3 + 3H2ONH3 + 3HOClPCl3 + 3H2OP(OH)3 + 3HCl12.H2CrO4HBrO4HClOH5IO6HNO3CrO2(OH)2BO3(OH)(HO)ClIO(OH)5NO2(OH)pK13872314. As(III)、Sb(III)都有還原性，濃硝酸可以繼續(xù)把As(III)、Sb(III)氧化成H3AsO4和Sb2O5，而Bi3+的還原性非常弱，即從Bi(III)Bi(V)要

20、失去6s2惰性電子對(duì)，濃硝酸不可能再氧化Bi3+，故濃硝酸與Bi反應(yīng)只能生成Bi3+離子溶液。15. N元素是第二周期元素，其最大共價(jià)配位數(shù)為4，所以無(wú)NX5存在，因?yàn)樵贜X5中N的配位數(shù)為五。BiI5之所以不存在是因?yàn)锽i(V)是強(qiáng)氧化劑而I離子是還原劑，它們之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)2Bi(V) + 2I2Bi3+ +I2，故BiI5不存在。16. As2S3Sb2S3Bi2S3，極化作用依次增強(qiáng)，顏色逐漸加深，溶解度依次減小。17. Ag3PO4 + 6NH33Ag(NH3)2+ + PO43，所以Ag3PO4溶于濃氨水；Ag3PO4 + 2HAc2AgAc + AgH2PO4，所以Ag3PO4溶于

21、醋酸。18.把N2H4和NH2OH看作由NH2和OH分別取代NH3中的一個(gè)H原子，而NH2和OH可以削弱N原子到孤電子對(duì)的原子偶極，給出電子對(duì)的能力從NH3、N2H4到NH2OH依次減弱。19. 對(duì)S和P元素而言，價(jià)軌道有3s、3p、3d，分別可以采取sp3d2和sp3d雜化形成SF6和PCl5，但O和N元素的價(jià)軌道只有2s、2p，只能采取sp3雜化，不能形成OF6和NCl5。20. (1) N2、O2、Cl2鍵級(jí)分別為3、2、1，由于N2的鍵級(jí)最大，N2比O2、Cl2穩(wěn)定。(2) 白磷為P4正四面體分子結(jié)構(gòu)，PPP60，此結(jié)構(gòu)中存在著力，P4不穩(wěn)定。(3) Bi的價(jià)電子為6s26p3，但6s

22、2是惰性電子對(duì)，6p3又是半充滿（p軌道半充滿）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Bi的金屬鍵很弱，故Bi的熔點(diǎn)特別低。(4) 見(jiàn)19題答案。21. 2I + AsO43 + 8H+As3+ + I2 + 4H2O (1)I2 + H2S2H+ + 2I + S (2)2As3+ + 3H2SAs2S3 + 6H+ (3)(1)2+(2)2+(3)得：2AsO43+ 5H2S+ 6H+As2S3 + 2S + 8H2O22. Mg3N2 + 6H2O3Mg(OH)2 + 2NH3NCl3+ 3H2ONH3 + 3HOClPCl3+ 3H2OH3PO3 + 3HClBiCl3+ H2OBiOCl + 2HCl23.N2

23、N2+O2O2+鍵級(jí)32.522.5鍵級(jí)越大，鍵能越大，離解能也越大，N2的離解能大于N2+，而O2的離解能小于O2+。24.此固體為As4O6。6H2O + As4O64H3AsO3AsO33AsO33 + I2 + 2OHAsO43 + 2I + H2OAsO43 + 2I + 5H+H3AsO3 + I2 + H2O25. 加熱該晶體，(1) 若放出氣體，使余燼木條復(fù)燃，為NaNO3：2NaNO32NaNO2 + O2(2) 若無(wú)氣體放出，為NaNO2，NaNO2穩(wěn)定不易分解；(3) 若放出氣體，不能支持燃燒的是NH4NO3：NH4NO3N2O + 2H2O26.27. (1) 加入Ag

24、NO3(aq)，Ag+ + NO2AgNO2淺黃色，可區(qū)別NO3和NO2。 (2) 加入KMnO4(aq)，使KMnO4(aq)褪色的是亞磷酸（H3PO3）溶液。 (3) 配成溶液后加AgNO3(aq)，有白色沉淀者原固體為氯化銨，無(wú)白色沉淀的是硝酸銨。28.29. 622.33 kJmol130. 0.1716 moldm331. N2H5+=0.137 moldm3，0.195 g。32.(1) Br2 + HNO2 + H2ONO3 + 2Br + 3H+2MnO4-+ 5HNO2 + H+2Mn2+ + 3H2O + 5NO3Cr2O72-+ 3HNO2 + 5H+2Cr3+ + 4H

25、2O + 3NO3(2) 9I + 2NO3 + 8H+3I3 + 2NO + 4H2ONO3 + 4HSO3 + H2ONH3+ 3H+ +4SO42(3) HNO2 + NH3N2 + 2H2O (4) 1.7310433. 0.69 g；2.13 g。34. HNO2能氧化Fe2+和SO32-，HNO2能還原MnO4-：HNO2 + Fe2+ + H+Fe3+ + NO + H2O2HNO2 + SO32-SO42- + 2NO + H2OHNO2為氧化劑；5HNO2 + 2MnO4-+ H+2Mn2+5NO3 + 3H2O，HNO2是還原劑。35. 0.744 kg（不考慮反應(yīng)中NO的

26、再轉(zhuǎn)化）36. Kc2.29109；Kp1.37106。37. 22.638. H3PO40.20 moldm3；H+(可置換的)=0.60 moldm3；溶液中H+取決于H3PO4的第一級(jí)電離，H+0.0352 moldm3。39. 1.0810240. N4S4，10S + 4NH3N4S4 + 6H2S41. 1.60104242. H3O+=0.14 moldm3；H4P2O7 =0.12 moldm3；H3P2O7-=0.12 moldm3；H2P2O72-=0.01 moldm3；HP2O73-=2.07108 moldm3；P2O74-=5.321016 moldm3。43. A

27、AsCl3，BAgCl，CAg(NH3)2Cl，DAs2S3，EK3AsS3，F(xiàn)K3AsO4，GMg(NH4)AsO4，HAg3AsO4。44. NO2分子上的單電子在軌道上，是性質(zhì)的，兩個(gè)NO2分子可以“頭碰頭”雙聚，而ClO2上的單電子是在軌道上，是性質(zhì)的，電子只能“肩并肩”重疊，由于ClO2中配位O原子的排斥作用，而使ClO2不能雙聚。45.NF3中化學(xué)鍵的極性與原子的極性方向相反，所以分子的極性很小(0)，即NF3穩(wěn)定；而NCl3中化學(xué)鍵的極性與原子的極性方向一致()，NCl3的極性很大，不穩(wěn)定，易爆炸。46. N2H4是二元堿，堿性弱于NH3，還原性強(qiáng)于NH3，熱穩(wěn)定性不如NH3。47. Kb3.0106，Ka3.33109。49.從(I)、(II)看，N(a)N(b)之間的鍵級(jí)為1.5，N(b)N