化学奥赛无机元素化学习题氮族元素含答案

1、【高中化学奥林匹克竞赛辅导】无机元素化学习题第十三章氮族元素1 .试写出硝酸或硝酸盐被还原为六种不同产物的化学方程式。2 .写出下列各种硝酸盐的热分解化学方程式：(1) NaNO 3 (2) NH 4NO3 (3) LiNO 3 (4) Cu(NO 3)2 (5) AgNO 33 .试写出下列各物质的热分解方程式：(1) NH 4C1 (2) NH 4NO2(3) (NH 4”Cr2O7(4) (NH 4”SO4(5) (NH 4)2CO3(6) NH 4clO4(7) NH4NO3(8) NH4HCO34 .指出下列各分子或离子中氮的氧化数：N2, NH4+, NaNO3, N2H4, NH

2、2OH, NO2, N2O4,NH4NO3, N2O, NCl3, Li 3N, HN35 .为什么硝酸能用于从 Na2CO3制备CO2而不能用于从Na2SO3制备SO2?写出相应的反应 方程式。6 .什么叫同素异形体？磷有几种主要的同素异形体？它们的性质主要区别表现在哪些方面？7 .计算下列各分子中磷的氧化数：PH3, H3PO2, H3PO3, H3PO4, H4P2O7, PH4I, P4, PCl38 .写出NaH2P。4、NaNH4HPO4和NH4MgPO4的热分解方程式。9 .试从HO-P-OH的缩水过程表明焦磷酸，偏磷酸，链状三磷酸，环状三偏磷酸的结构 式。10 .已知H3PO2

3、是一元酸，你能推断出此酸的结构式吗？11 .为什么NCl3不稳定，易爆炸，而 PCl3则不然？写出它们与水反应的化学方程式。12 .估计下列各酸的 pK1 值：H2CrO4, HBrO4, HClO , H5IO6, HNO313 .试写出下列各物质的反应方程式(1) Mg + N2(2) NH 3 + cuO光或热(3) HNO 3(4) Pcl 3 + H 2O(5) NaBiO 3 + Mncl 2 + Hcl(6) AsH3 + AgNO 3 + H2O(7) As2s3 + HNO3(浓)(8) H 3AsO 4 + KI+ Hcl14 .为什么用浓硝酸处理固体 As、Sb和Bi只能

4、分别生成 H3AsO4溶液、Sb2O5白色沉淀和 Bi3+离子溶液？15 .试说明为何无 NX 5和BiI5存在。16 .试解释神分族的硫化物皆有色且难溶于水的原因。17 .为什么Ag3PO4黄色沉淀既能溶于醋酸又能溶于浓氨水？18 .下面的排列顺序是碱性减少的顺序：NH3>N 2H4>NH2OH ,根据分子结构来解释此顺序。19 .试解释：为什么有 SF6化合物，而OF6不存在；为什么有 PC15化合物而NC15不存在？20 .试解释：(1) N2比02、C12稳定 (2)红磷比白磷不活泼(3) Bi的熔点特别低(4)氮的最高共价为4,磷的最高共价为 621 .在由神酸盐在酸性介

5、质中与H2s反应制备硫化神(III)时，为什么说I可以作为催化剂？用相应的反应方程式说明。22 .试比较 Mg3N2, NCl3, PCl3, BiCl 3的水解产物并从中找出规律性。23 .试解释为何N2比N2+有较大的离解能，而 。2比O2+的离解能低。24 .有一白色固体，溶于水，显弱酸性，加碱中和，再加入I2,则颜色消失，酸化后又有I2的棕黄色出现，试判断固体为何物，并写出反应方程式。25 .如何鉴别某无色晶体是否为NaNO3、NaNO2或NH4NO3?26 .某溶液中可能有 As3+、Sb3+、Bi3+,如何鉴别？27 .如何区别下列各组物质：(1)硝酸盐溶液及亚硝酸盐溶液(2)磷酸

6、溶液及亚磷酸溶液(3)固体氯化镂和硝酸镂28 .如何将含有 H3P。4、H3AsO4和Bi3+离子的混合溶液，彼此分离成含有H3P。4、H3AsO4和Bi3+离子的三个溶液？29 .联氨的标准生成热为+50.88kJ mol 1，试计算联氨的燃烧热。N2H4(l) + O2(g)N2(g) + 2H2O(l)30 .活泼金属能使NO3还原到NH3O现有25cm3、含有NO3离子的溶液与活泼金属反应， 放出的氨气通入 50.00cm3、0.1500mol dm 3盐酸溶液中，过量的HCl需要32.10cm3、 0.1000mol dm 3的NaOH完全中和，问此原始溶液中，NO3离子的浓度为多少

7、？31 .在酸性条件下，联氨(H2NNH2)被IO3氧化成N2, IO3成为I (注意：联氨是一种弱 碱，在酸性溶?中主要以N2H5+离子存在)(1)写出此离子反应方程式(2)假设10.00cm3的联氨溶液，氧化后可以得到 30.7cm3的N2 (在标准状况下)，问联氨的摩尔浓度是多少？在此氧化 反应中需要的KIO 3的最小量为多少克？32 .写出下面的离子反应方程式：(1)在酸性的亚硝酸溶液中，分别用Br2、MnO4和Cr2O72氧化亚硝酸。(2)硝酸根离子被离子还原到NO,而离子变成了卜一；被HSO3还原到NH3。(3)亚硝酸与氨水反应得到N2。(4)用附表的数据计算 Br2(液)与HNO

8、2反应的平衡常数。33.硝酸钠和亚硝酸钠的混合物，溶于水，配成250cm3 的溶液。用 25.00cm3含 KMnO 43.16g dm 3的溶液滴定31.35cm3的上述溶液，恰好使此高镒酸钾溶液退色。另取25cm3原始溶液加入过量的 Devarde合金和氢氧化钾蒸储，把储出物收集在 50.00cm3、0.1mol dm_3的硫酸溶液中，需32.50cm3、0.2mol dm-3NaOH溶液中和过量的硫酸，计算原始溶液中硝酸钠和 亚硝酸钠的重量(Devarde合金含：45%Al、5%Zn、50%Cu)34 .已知在酸性条件下：HNO2 + H+ + e = NO + H2O-=+1.00VN

9、O3+ 3H+ + 2e = HNO2 + H2Or=+0.94V试根据标准电极电势判断HNO2能否与Fe2+, SO32 , MnO4发生氧化还原反应， 若能反应，写出离子反应方程式，并指出HNO 2是氧化剂还是还原剂？35 .计算工业上用氨氧化法制硝酸时，在 700C、0.99atm下，每消耗1m3氨气，理论上可 以制得多少千克 70%硝酸？36 . 1atm, 25c时，2NH3 N2 + 3H2反应达到平衡，有 3%氨气分解，求此反应的平衡常数Kc及Kp。37 .为了测定钱态氮肥中的含氮量， 称取固体样品0.2471g,加足量NaOH溶液，并进行蒸 储，用50.00cm3、0.105m

10、ol dm-3的盐酸吸收，再用 0.1022mol dm3NaOH溶液滴定。“吸收 液”中剩余的HCl,消耗了 11.69cm3NaOH溶液，计算肥料中氮的百分含量。38 .取1.55g红磷与充足的空气反应，可生成 P2O5多少克？将生成的 P2O5溶于250cm3热 水中(设体积不变)所得溶液的摩尔浓度是多少？溶液中的H+=?可置换的H+离子物质的量浓度是多少？ (Ki=7.52X 10 3)39 .试求：25c时下面反应的平衡常数：3HNO2(aq) = H3O+(aq) + 2NO(g) + NO 3 (aq)40 .用1g硫完全溶于过量的液态氨中得到一种气体和一种仅含氮、硫两种元素的化

11、合物， 此气体能使醋酸铅试纸变黑色。收集反应中生成的气体，体积为418cm3(在标准状态)推断出此固体的经验式，并写出此反应的方程式。41 .已知在 OH 溶液中，AsO43 + 2H2O + 2e = AsO 2 + 4OH , 6 = -0.71V, I2 + e = 2I , / = +0.535V ,求反应：AsO2 + I2 + 4OH = AsO43 + 2I + 2H 2O 的 K 值。42 . 一般说来，连续的各级电离常数之间相差104或105因子，但是当各个质子来源于分子键上各个不同的部位， 这个规则就被打破了。 例如聚酸H4P2O7是一个四元酸，离解常数分别 为 Ki=i.

12、4X 10 22=1.11 X10 3、K3=2.9X 10 7、K4=3.6X 10 9。已知有 0.250mol dm 3 H4P2O7, 试计算平衡时H3O+,H4P2O7,H3P2O7,H2P2O72,HP2O73和P2O74 等离子浓度。43 .化合物A是一种无色液体，在其水溶液中加入HNO3和AgNO3时，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时B重新沉淀出来。将 A的水溶液以硫化 氢饱和，得黄色沉淀 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时D又重新沉淀出来。D又能溶解于KOH和H2O2的水溶液中，得溶液 F

13、。F 用Mg(NO3)2和NH4NO3的混合溶液处理时得白色沉淀G, G溶于醋酸，所得溶液以 AgNO 3溶液处理时，得红棕色沉淀Ho试鉴别各字母所表示的物质，并用化学方程式说明各反应过程。44 .试解释：NO2容易形成二聚物，C1O2和NO则不能形成二聚物。45 .试解释：NF3比较稳定，约在 250c时才能发生化学反应，而NC1 3却是极其危险的易爆炸的油状物。46 . N 2H 4是几元碱？比较 N2H 4和NH3的碱性、还原性及热稳定性大小？47 . 25c时水溶液中肿与强酸反应结合一个质子的平衡常数为3.0X 108,求N2H4的碱式电离常数Kb及其共轲酸的酸式电离常数Kao48 .

14、 PC15在加压下于148 c液化，形成一种能导电的熔体，测得P C1的键长为198Pm和206Pm两种，PBr5的熔体也能导电，测得 PBr只有一种键长(1)试解释PCl5(l)和PBr5(l)为什么会导电？(2)试解释PCl5(l)为什么会存在两种键长，而PBr5(l)为什么只存在一种键长？(3)画出所有分子、离子的几何构型。49 . HN 3有哪些可能的共振结构？标明每个共振结构中所有原子的形式电荷。讨论HN3分子中三个氮原子的杂化方式并比较它们之间的N-N键的键长的长短。50 .在常温下把NO气体缩到100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到50 C,发现气体的压强迅速下降。已知其中

15、一种产物为N2O,写出反应的化学方程式，并解释为什么最后的气体总压略小于原压的2/3 ?51 .近期报导了用三甲基铝Al(CH 3)32(A)和2,6 二异丙基苯胺(B)为原料，通过两步反应， 得到一种具有与苯相似结构的环铝氮烷的衍生物(D):第一步：A + 2B = C + 2CH4第二步：口 C 170CDD + DCH4 (口中需填入适当的系数)请回答下列问题：(1)分别写出两步反应的配平的化学方程式(2)写出D的结构式(3)设在第一步反应中，A与过量的B完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应的混合物进行元素分析，得到其质量分数如下：C(碳)：73.71%N(氮)：6.34%试求混合物

16、中B和C的质量分数？52 .金属钠溶解在熔融的BiCl3中，得到一个组成为Bi24Cl28的黑色固体，其结合方式为(Bi9)xa(BiCl 5)yb(Bi 2cl8)zc。试确定x、y、z和a、b、c的值并画出各单元的结构式。53 .在P4O10中两种P-O键的键长之差为 0.23?，而在P4s10中P-S键的相应差别为 0.13?, 试说明之。答案1. Cu + 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 + 2NO2 T + 2HO3Cu + 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 + 2NO T + 4H2O4Zn + 10HNO3(稀)=N2O + 4Zn(NO3)2 + 5H2O3HCl +

17、HNO 3=Cl2 + NOCl + 2H 2O4Zn + NO3 + 6H2O=4Zn2+ + NH3 + 9OH 2. (1) 2NaNO3 2NaNO2 + O2(2) NH 4NO3 N2O + 2H2O一八一八一八一八(3) 4LiNO 32L12O + 4NO2 + O2(4) 2Cu(NO 3)22CuO + 4NO2 + O2 2AgNO 3 2Ag + 2NO2 + O28. xNaH2PO4(NaPO3)x + XH2OxNaNH4HPO4一 .2MgNH 4PO4Mg2P2O7 + H2O + 2NH3OOO9. 2HOPOH - h- HO-P-O-P-OH焦磷酉OHO

18、HOHOOHOPOH - h2。. ho PO偏磷酉OHOOO-2H2O _I3H3PO4H HO-P- O-P一O- P一OH 链状三OH OHOHO, OH 3h,oP-OFp°3H3P。4Ofp_/P，oh环状三HO，、O二 （NaPO3）x + xH2O + xNH3爰（H4P2。7）爰（HPO3）三磷酸（H5P3。10）三偏磷酸（H3P3。9） N2NH4+NaNO3N2H4NH2OHNO2N2O4NH4NO3N2ONCl3Li3NHN30-3+3-21+44-3 +5+ 1-3-31/35. CO2基本无还原性而 SO2有还原性，硝酸可以把 SO32一氧化成SO42一而不

19、会放出SO2 K2HNO3+ Na2CO3=2NaNO3 + CO2 T + HO2HNO3+ 3Na2SO3=3Na2SO4 + 2NO + H2O6.由同种元素组成的不同单质，称为同素异形体。磷的同素异形体有白磷、红磷和黑磷。白 磷化学性质活泼，易溶于 CS2中，必须盛放在水中，有毒；红磷化学性质稳定，不溶 于CS2中，毒性小；黑磷具有片层结构，有导电性等等。7.PH3H3PO2H3 PO3H3PO4H4P2O7PH4IP4PCl3-3+ 1+3+5+50+3-310.H - P OH11.对NC13W言，N为3氧色态，而Cl为+1氧化态，+1氧化态的Cl非常不稳定，另外 NC13分子中(

20、分子)(N-C1) +(原子)(N。)方向一致，偶极矩增加，分子的活性增强，故NC13不稳定，易爆炸；PC13中P的氧化数为+3, C1的氧化数为一1, PC13分子的极性又小,PC13比NC13稳定，不会发生爆炸。NC13 + 3H2O=NH3 + 3HOC112.H2CrO4HBrO4CrO2(OH)2BO3(OH)pK1-3-814. As(III)、Sb(III)都有还原性，浓硝酸可以继:Bi3+的还原性非常弱，即从Bi(III) Bi(V)要PC13+ 3H2O=P(OH)3 + 3HC1 HC1OH5IO6HNO3(HO)C1IO(OH)5NO2(OH)72-3把 As(III)、

21、Sb(III)氧化成 H3AsO4 和 Sb2O5,而去6s2惰性电子对，.浓硝酸不可能再氧化Bi3+,故浓硝酸与Bi反应只能生成Bi3+离子溶液。15. N元素是第二周期元素，其最大共价配位数为4,所以无NX 5存在，因为在NX5中N的配位数为五。BiI 5之所以不存在是因为 Bi(V)是强氧化剂而 离子是还原剂，它们之间会发生 反应 2Bi(V) + 2I -2Bi3+ + I2,故 BiI 5不存在。16. As20-Sb2s3*Bi2S3,极化作用依次增强，颜色逐渐加深，溶解度依次减小。17. Ag3PO4 + 6NH3=3Ag(NH3)2+ PO43 ,所以 Ag3PO4 溶于浓氨水

22、；Ag3PO4 + 2HAc=2AgAc + AgH 2PO4,所以 Ag3PO4溶于醋酸。N.N H H ,1H HHO h H18. 把N2H4和 NH20H看作由一NH2和一OH分别取代 NH 3 一一，八一 一N中的一个H原子，而NH2和OH可以削弱N原子到孤电子/H H H对的原子偶极，给出电子对的能力从 NH3、N2H4至lJ NH20H依次减弱。sp3d2和sp3d杂化形成SF6和19. 对S和P元素而言，价轨道有3s、3p、3d,分别可以采取PC15,但O和N元素的价轨道只有 2s、2p,只能采取sp3杂化，不能形成 OF6和NC15。20. (1) N2、。2、C12键级分别

23、为3、2、1,由于N2的键级最大， N2比。2、C12稳定。(2)白磷为P4正四面体分子结构，/ PPP= 60°,此结构中存在着张力，P4不稳定。(3) Bi的价电子为6s26p3,但6s2是惰性电子对，6p3又是半充满(p轨道半充满)稳定结构, .Bi的金属键很弱，故 Bi的熔点特别低。(4)见19题答案。21. 2I + AsO43 + 8H+=As3+ + I2 + 4H2O(1)I2 + H2S=2H+ + 2I + S(2)2As3+ + 3H2S=As2S3 + 6H+(3)-(1) 2+(2) 2+(3)得：2AsO43 + 5H2S+ 6H+上As2s3 + 2S

24、+ 8H2O22. Mg3N2 + 6H2O=3Mg(OH) 2 + 2NH3 NCI3+ 3H2O=NH3 + 3HOCI PCI3+ 3H2O=H3PO3 + 3HCIBiCI 3+ H2O=BiOCI J + 2HCI23.N2N2+O2。2+键级32.522.5键级越大，键能越大，离解能也越大，N2的离解能大于 N2+,而。2的离解能小于。2+。24 .此固体为 AS4O6。6H2。+ As4O6=4H3AsO3 ohAsO33AsO33 + I2 + 2OH=AsO43 + 2I + H2OAsO43 +2I + 5H+=H3AsO3 + I2 + H2O25 .加热该晶体，(1)若

25、放出气体，使余烬木条复燃，为NaNO3： 2NaNO32NaNO2 + O2(2)若无气体放出，为 NaNO2, NaNO2稳定不易分解；(3)若放出气体,26, As3+| h2sSb3Bi3+不能支持燃烧的是AS2s3.Sb2s3 T Bi 2s3 T色色色黄橙黑NH4NO3： NH4NO3 N2O + 2H2。A 3, 3 /IN"； AsS3 (aq)，HQ 过量)SbS33 (aq) *Bi2s3 1As2s31 Sb3+27. (1)力口入 AgNO3(aq), Ag+ + NO2=AgNO2展黄色，可区别 NO3 和 NO2 (2)加入KMnO4(aq),使KMnO4(

26、aq)褪色的是亚磷酸(H3PO3)溶液。28.配成溶液后加 AgNO3(aq),有白色沉淀者原 固体为氯化钱，无白色沉淀的是硝酸俊。H3PO4 ' H3ASO4Bi3+nh3，h2o(NH4)3PO4 (aq) 饱和(NH4)2MoO4(NH4)3AsO4(aq)浓 HNO3+Bi(OH) 34过滤、分离Bi+(NH4)3PO4，12MoO3, 6H2O, 1 nhac可溶H3PO4 .(NH4)3AsO4.12MoO3 , 6H2O* .1(NH4)3AsO4,12MoO3，6H2O+kHH3AsO4 AsO4 329. -622.33 kJ mol 130. 0.1716 mol

27、dm 331, N 2H5+=0.137 mol dm 3, 0.195 g。32. (1) Br2 + HNO2 + H2O=NO3 +2Br +3H +2MnO4 + 5HNO2 + H+=2Mn2+ + 3H2O + 5NO3Cr2O72 + 3HNO2 + 5H+=2Cr3+ + 4H2O + 3NO3(2) 9I + 2NO3 + 8H+=3I3 + 2NO + 4H2O NO3 + 4HSO3 + H2O=NH3+ 3H+ + 4SO42 HNO2 + NH3=N2+ 2H2O(4) 1,73 10433. WNaNo2 = 0.69 g； WNaNO3=2.13 go34. HN

28、O2 能氧化 Fe2+和 SO32 , HNO2 能还原 MnO4 :HNO2 + Fe2+ + H+=Fe3+ + NO + H 2O-2HNO2 + S。/ 至 Sd + 2NO + H2O 卜为氧化林5HNO2 + 2MnO 4 + H+=2Mn2+ + 5NO3 + 3H2。，HNO2是还原剂。35. 0.744 kg (不考虑反应中 NO的再转化)36. Kc=2.29 10 9； Kp= 1.37 10 6。37. 22.6%38. H3PO4=0.20 mol dm 3; H+(可置换的)=0.60 mol dm 3;溶液中H+取决于 H3PO4的 第一级电离，H+= 0.035

29、2 mol dm 3。1. .1.08 10240. N4s4, 10S + 4NH3=N4s4 + 6H2s41.1.60 104242. H 3O+=0.14 mol dm 3； H4P2O7 =0.12 mol dm 3； H 3P2O7 =0.12 mol dm 3；H 2P2O72 =0.01 mol dm 3； HP2O73 =2.07 10 8 mol dm 3； P2O74 =5.32 10 16 mol dm 3。43. AAsCl3, BAgCl , CAg(NH 3)2Cl , DAs2s3 , E-KaAsSs , FK3ASO4 ,GMg(NH 4)AsO4, H-A

30、g3AsO4o44. NO2分子上的单电子在 b轨道上，是 b性质的，两个 NO2分子可以“头碰头”双聚,而ClO2上的单电子是在 兀轨道上，是 兀性质的，兀电子只能“肩并肩”重叠，由于ClO2中配位O原子的排斥作用，而使 ClO2不能双聚。45. NF3中化学键的极性与原子的极性方向相反，所以分子的极性很小uv uv(12 -。)，即NF3稳定；而NCl3中化学键的极性与原子的极性方uv uuv向一致(12 ),，NCl3的极性很大，不稳定，易爆炸。46. N2H4是二元碱，碱性弱于 NH 3,还原性强于 NH 3,热稳定性不如 NH3。47. Kb=3.0 10 6, Ka=3.33 10 9。H(a) (b) (c) H0 N N -N(III)不稳定，舍去。49.0、N=N=N0 N -N=N0*-10(I)(II)从(I)、(II)看，N (a)N(b)之间的键级为 1.5, N (b)N