1、氮及其重要化合物一、选择题1.(2019威海模拟)氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化B.海洋中的氮循环中属于固氮作用的是C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D.向海洋排放含N的废水会影响海洋中N的含量【解析】选D。海洋中的氮循环起始于N2N,即起始于氮的还原,A错误;海洋中的氮循环中属于固氮作用的是,B错误;反硝化作用中氮元素化合价降低,被还原,反硝化作用是指将硝酸盐还原为氮气的过程,不一定有O2参与,C错误;转化关系图中若硝酸根离子增多,反硝化作用增强,向海洋排放含N的废
2、水会影响海洋中N的含量,D正确。2.(2019松江模拟)某同学探究氨和铵盐的性质,下列对相关实验操作及现象描述正确的是()A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较氨水和NaOH碱性强弱B.将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中,研究Al(OH)3的酸性C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒相互靠近,观察到白烟D.加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3【解析】选A。氨水的主要成分NH3H2O是弱电解质,氢氧化钠是强电解质,前者部分电离,后者完全电离,故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,可比较氨水和NaOH碱性强弱,A正确;由于NH3H2O是弱碱,Al(OH)3不能溶于氨水中,故无法验证A
3、l(OH)3的酸性,B错误;浓硫酸无挥发性,无法观察到白烟,C错误;NH4Cl受热也会分解,故不可采用加热法除杂,D错误。3.(2019成都模拟)碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示),下列有关说法不正确的是()A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡B.在Z导管出来的气体中有二氧化碳C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D.在Z导管口有红棕色气体出现【解析】选A。X是CO2和SO2的混合气体,Y是NO2气体。在BaCl2溶液中,NO2与水反应生成HNO3和NO。HNO3将SO2氧化成H2SO4,进而与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。溶液呈酸性;
4、CO2和NO两种气体从Z导管逸出,NO遇氧气生成红棕色的NO2。4.(2019烟台模拟)已知HNO2在低温下较稳定,酸性比醋酸略强,既有氧化性又有还原性,其氧化产物、还原产物与溶液pH的关系如下表。pH范围77产物NNO、N2O、N2中的一种下列有关说法错误的是()A.碱性条件下,NaNO2与NaClO反应的离子方程式为N+ClO-N+Cl-B.向冷的NaNO2溶液中通入CO2可得到HNO2C.向冷的NaNO2溶液中加入稀硫酸可得到HNO2D.向冷的NaNO2溶液中加入滴有淀粉的氢碘酸,溶液变蓝色【解析】选B。由表中数据知,碱性条件下,HNO2可被氧化为N,而ClO-有强氧化性,A正确;HNO
5、2的酸性比碳酸强但比硫酸弱,故CO2不能与亚硝酸盐作用而硫酸能,B错、C正确;酸性条件下,NaNO2有氧化性,而I-具有强还原性,N能将I-氧化成I2,D正确。二、非选择题5.(2019海南高考)干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体,化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)H0在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制备氨基甲酸铵的实验装置如图所示,回答下列问题:(1)装置1用来制备二氧化碳气体:将块状石灰石放置在试管中的带孔塑料板上,漏斗中所加试剂为_;装置2中所加试剂为_。(2)装置4中试剂为固体NH4Cl和Ca(OH)2,发生反应的化学方程式为_ _;试管口不能向上倾
6、斜的原因是_。装置3中试剂为KOH,其作用为_。(3)反应时三颈瓶需用冷水浴冷却,其目的是_。【解析】(1)实验室用石灰石与盐酸反应制取CO2,装置2中盛放浓硫酸的目的是干燥CO2。(2)实验室用铵盐与碱反应制取NH3,该反应同时有水生成,所以试管口应向下倾斜,防止水倒流使试管炸裂。NH3显碱性,故用碱性物质干燥NH3。(3)生成氨基甲酸铵固体反应的H0,反应放热,故降温有利于生成氨基甲酸铵。答案:(1)盐酸浓硫酸(2)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O防止试管口部有水凝结流回试管底部,导致试管炸裂干燥NH3(3)反应放热,降低温度,有利于反应正向进行6.氨气在工农业生
7、产中有重要应用。(1)氮气用于工业合成氨,写出氮气的电子式:_;NH3的稳定性比PH3_(填写“强”或“弱”)。(2)如图所示,向培养皿中央的NaOH固体上滴几滴浓氨水,迅速用一表面皿扣在上面,观察现象。浓盐酸液滴附近会出现白烟,发生反应的化学方程式为_。浓硫酸液滴上方没有明显现象,一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体,该固体可能是_(写化学式,一种即可)。FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀,过一段时间后变成红褐色,发生的反应包括Fe2+2NH3H2OFe(OH)2+2N和_。(3)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下,向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大,用平衡
8、移动原理解释其原因:_。(4)在微生物作用下,蛋白质在水中分解产生的氨气能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),反应的化学方程式为_,若反应中有0.3 mol电子发生转移,生成亚硝酸的质量为_g(小数点后保留两位有效数字)。【解析】(1)氮气电子式中存在三键;根据非金属性的判断依据“非金属性越强,气态氢化物越稳定”,很容易判断出NH3的稳定性强于PH3。(2)根据现象写方程式;氨气溶于浓硫酸,能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4;根据现象写方程式,氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(3)氨气在水中存在平衡:NH3+H2ONH3H2ON+OH-,
9、加入NaOH后OH-浓度增大,平衡逆向移动,故有利于氨气的逸出。(4)由方程式可看出,每当生成1 mol HNO2,转移电子数为6 mol,当有0.3 mol电子发生转移时,生成亚硝酸0.05 mol,即2.35 g。答案:(1) 强(2)NH3+HClNH4ClNH4HSO4或(NH4)2SO44Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(3)氨气在水中存在平衡:NH3+H2ONH3H2ON+OH-,加入NaOH后OH-浓度增大平衡逆向移动,故有利于氨气的脱除(4)2NH3+3O22HNO2+2H2O2.35一、选择题1.关于氮的变化关系图如下:则下列说法不正确的是()A.路线是工业生产
10、硝酸的主要途径B.路线、是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有反应都是氧化还原反应D.氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NO2【解析】选D。氮气和氧气在放电条件下反应生成NO,NO与O2转化为NO2,即氮气与氧气不能一步转化为NO2。2.(2019莱芜模拟) 已知化学反应:2NO+2CON2+2CO2,NO2+SO2NO+ SO3。下列说法正确的是()A.反应可用于汽车尾气处理,NO是还原剂,CO2是氧化产物B.反应是非氧化还原反应,反应前后气体分子总数不变C.反应中,NO2的氧化性比SO2的氧化性强D.利用上述两反应处理尾气,能达到保护环境要求【解析】选C。反应中氮元素的化合价由+2价降
11、为0,被还原NO作氧化剂,A错误;反应中,氮、硫元素的化合价均发生了变化,为氧化还原反应,B错误;反应中的产物NO、SO3均是污染物,D错误。3.(2019湘潭模拟)NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图)。下列有关表述正确的是()A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B.NO2与水反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为11C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D.利用上述关系制取NaHCO3的操作为:向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2、NH3,然后过滤得到NaHCO3【解析】选C。NaHCO3不是化肥,A项错误;氧化剂与还原剂的物质的量之比为12,B项错误;
12、制NaHCO3时是向饱和NaCl溶液中依次通入NH3和CO2,D项错误。4.(2019南宁模拟)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL NO2气体和336 mL N2O4气体(标准状况),在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为()A.9.02 gB.8.51 gC.8.26 gD.7.04 g【解析】选B。n(NO2)=0.2 mol,n(N2O4)=0.015 mol,由HNO3转变为NO2、N2O4过程中得电子数为n=0.2 mol+0.015 mol2=0.23 mol。由得失电子守恒知:2n(Cu)+ 2n(Mg)=0.23 m
13、ol,那么Cu2+和Mg2+所结合的OH-的物质的量为0.23 mol,因此沉淀的质量为m=4.6 g+0.23 mol17 gmol-1=8.51 g。【加固训练】将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应,固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况),向反应后的溶液中加入2 molL-1 NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀质量为 ()A.(m+2.28) gB.(m+2.04) gC.(m+3.32) gD.(m+4.34) g【解析】选B。利用守恒法解答当金属离子恰好沉淀时,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-),守恒的巧妙之处在
14、于,n(OH-)=n(金属失电子)=n(NO得到的电子)=3 =0.12 mol,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m g+0.1217 g=(m+2.04)g,B正确。二、非选择题5.亚硝酸钠(NaNO2)是重要的防腐剂。实验室以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制取的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示(部分夹持装置略)。已知:室温下,2NO+Na2O22NaNO2;3NaNO2+3HCl3NaCl+HNO3+2NO+H2O;酸性条件下,NO或N都能与Mn反应生成N和Mn2+。完成下列填空:(1)写出浓硝酸与木炭反应的化学方程式_。(2)B中观察到的主要现象是有无色气体产生和_,D
15、装置的作用是_。(3)检验C中产物有亚硝酸钠的方法是_。(4)经检验C产物中除亚硝酸钠外还含有副产物碳酸钠和氢氧化钠,为避免产生这些副产物应在B、C装置间增加装置,则该装置中盛放的药品名称是_。(5)将1.56 g过氧化钠完全转化成为亚硝酸钠,理论上至少需要木炭_g。【解析】(1)装置A中,浓硝酸和木炭在加热条件下反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O。(2)装置B中发生的反应是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,硝酸和铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,所以反应现象为溶液变蓝,铜片溶解;NO在
16、装置C中与Na2O2反应制备NaNO2,最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余的一氧化氮,防止污染空气。(3)将生成物置于试管中,加入稀盐酸,若产生无色气体并在液面上方变为红棕色,则C中产物有亚硝酸钠。(4)生成碳酸钠是由于二氧化碳和过氧化钠发生反应,生成氢氧化钠是由于水蒸气和过氧化钠发生反应,所以要避免生成碳酸钠和氢氧化钠,应除去二氧化碳和水蒸气,因此可在B、C装置间增加盛有碱石灰的装置。(5)1.56 g过氧化钠的物质的量是=0.02 mol,则根据2NO+Na2O22NaNO2可知需要NO 0.04 mol。浓硝酸转化为NO,得到3个电子,因此生成0.04 mol NO需要得到0.12 mol
17、电子,碳在反应中失去4个电子,所以需要碳的物质的量是0.12 mol=0.03 mol,其质量是0.03 mol12 gmol-1=0.36 g。答案:(1)C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O(2)铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色吸收未反应的NO(3)取样,加入稀盐酸,产生无色气体,遇到空气变为红棕色(4)碱石灰(5)0.366.(2019北京海淀区模拟)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体,设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应):(1)设计装置A的目的是_,为达此目的应进行的操作是_ _;A中反应的化学方程式是_。(2)在(1)中的操
18、作后将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热之,观察到装置B中的现象是_;B中反应的离子方程式是_ _。(3)装置E和F的作用是_;为实现此目的,操作方法是_。(4)D装置的作用是_。【解析】NO是无色有毒的气体,易与O2反应生成红棕色有毒的NO2,若验证生成气体是NO,则必须排尽装置中空气,A装置中产生CO2气体能将装置中空气赶尽,当C中有白色沉淀生成时,则说明前面装置中已无空气。若判断产物气体,可向E中推入空气(或氧气),若气体由无色变为红棕色,说明反应产生NO气体。答案:(1)利用生成的CO2将装置内的空气赶尽,以排除对气体产物观察的干扰打开K,当装置C中产生白色沉淀时,关闭KCaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2+H2O(2)铜丝上产生气泡,稀硝酸液面上气体仍无色,溶液变为蓝色3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(3)验证无色气体为NO将注射器F中的空气推入E中(4)吸收NO、NO2等尾气,防止污染空气
