1、第4讲氮及其重要化合物课时集训测控导航表考点基础题组能力题组挑战题组氮气及氮的氧化物1,2712硝酸的性质和应用38,911氨和铵盐5综合应用46,101.(2015北京卷,8)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是(A)A.氮元素均被氧化B.工业合成氨属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环解析:人工固氮时,N2NH3过程中氮元素由0价变为-3价,被还原。2.(2016湖北武汉质检)已知化学反应:2NO+2CON2+2CO2,NO2+SO2NO+SO3。下列说法正确的是(C)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
2、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,能达到保护环境的要求解析:反应的产物是NO和SO3,都是大气污染物,D错误。3.下列关于浓硝酸的叙述正确的是(B)A.浓硝酸有氧化性,稀硝酸无氧化性B.常温下能用铝制容器盛放浓硝酸C.浓硝酸在常温下可迅速与铜片反应放出一氧化氮气体D.浓硝酸不需要用棕色试剂瓶保存解析:浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性,A错误;浓硝酸常温下与金属铜反应生成NO2气体,C错误;硝酸不稳定,易挥发易分解,需要用棕色试剂瓶盛装,D错误。4.关于氮的变化关系图如下:则下列说法不正确的是(D)A.路线是工业生产硝酸的
3、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.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2解析:氮气与氧气反应生成一氧化氮,与氧气的量无关。5.某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是 (填字母)。A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是。(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集
4、方法无关的是(填序号)。密度颜色溶解性热稳定性与氧气反应(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是,集气的原理是 。解析:(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气,用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量;NH4HCO3受热分解产生的H2O、CO2可被碱石灰吸收,从而收集到NH3;NH3易溶于水,可用浓的NH4Cl与NaOH固体反应制取。(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体制氨气用C装置,将碳酸氢铵加热分解,产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用D装置。(3)收集气体可采用排空气法(密度与空气相差较大、气体不能被氧
5、气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。(4)氨气极易溶于水,密度比空气小,故采用向下排空气法收集。答案:(1)BC(2)CD(3)(4)d利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨气6.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,观察下面四个实验(夹持装置未画出),判断下列说法正确的是(C)A.加热时,上部汇集了固体NH4Cl,说明NH4Cl的热稳定性比较好B.加热时,、中溶液均变红,冷却后又都变为无色C.中,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,浸泡在冷水中的容器内气体颜色变浅D.四个实验中所发生的化学反应都是可逆反应解析:中氨水显碱性,使酚酞变红,加热时
6、,氨气逸出,冷却后,氨气又和水反应,溶液又变成红色;SO2能使品红褪色,加热后SO2逸出,溶液又显红色,B错误。中,2NO2(g)N2O4(g)正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO2浓度增大,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,C正确。氯化铵受热分解、氨气和氯化氢反应生成氯化铵不是可逆反应,D错误。7.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为(B)A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、N2解析:因是无色混
7、合气体,则NO2一定不存在,A、C错误;又经过系列实验的处理得酸性溶液且通过足量Na2O2后显红棕色,最后通入水中无气体剩余,证明甲气体中无N2,应存在NH3、NO、CO2,B正确。8.(2016河北衡水高三调研)铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成四等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应,在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO):编号稀硝酸体积/mL100200300400剩余金属/g18.09.600NO体积/mL2 2404 4806 720V下列计算结果错误的是(D)A.实验中溶解了8.4 g FeB.原混合物总质量为105.6 gC.硝酸的浓度为4 m
8、ol/LD.实验中V=6 720解析:实验都有金属剩余,则溶液中金属离子为+2价,实验中再加入100 mL稀硝酸,参加反应的金属的质量为18.0 g-9.6 g=8.4 g,生成的NO:=0.1 mol,根据得失电子守恒可知,参加反应的金属的物质的量为=0.15 mol,参加反应的金属的平均摩尔质量为=56 g/mol,故该过程只有Fe参与反应,即实验中8.4 g Fe参加反应,故原混合物的质量为:(18.0+8.4)g4=105.6 g,A、B正确;实验发生反应3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO+4H2O,生成NO的物质的量为0.1 mol,根据方程式可知,参加反应的HNO3的物质
9、的量为0.1 mol4=0.4 mol,故HNO3的物质的量浓度为0.4 mol/0.1 L=4 mol/L,C正确;实验中再加入 100 mL稀硝酸,参加反应的金属的质量为9.6 g,生成NO的体积为6 720 mL-4 480 mL=2 240 mL,NO的物质的量为0.1 mol,若该过程只有Cu参加反应,根据得失电子守恒,则Cu的质量为64 g/mol=9.6 g,等于参加反应金属的质量,故该过程只有Cu反应,且Cu恰好完全反应,故加入200 mL稀硝酸时,Fe的存在形式是硝酸亚铁,在实验的基础上再加入100 mL稀硝酸,硝酸与溶液中的Fe2+反应生成NO,则V6 720,D错误。9.
10、将13.0 g Al、Fe、Cu组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,产生气体6.72 L(标准状况);另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中生成6.72 L(标准状况)NO,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,得到沉淀的质量是(B)A.11.85 gB.12.7 gC.27.45 gD.28.3 g解析:合金溶于足量的NaOH溶液中,金属铝和氢氧化钠反应产生氢气0.3 mol,根据得失电子守恒可知n(Al)=0.2 mol,合金中Al的质量为0.2 mol27 g mol-1=5.4 g,金属铝失去电子的物质的量是0.6 mol,将该合金溶于过量稀硝酸中,分别生成Al3+、Fe3+、Cu2+,
11、根据得失电子守恒,金属共失去的电子的物质的量为3=0.9 mol,故Fe、Cu共失去的电子的物质的量为0.9 mol-0.6 mol=0.3 mol,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,铝离子全部转化为偏铝酸根离子,所得沉淀为氢氧化铁、氢氧化铜,由电荷守恒可知,反应中金属铁、铜失去的电子的物质的量等于参加反应的氢氧根离子的物质的量,即 n(OH-)=0.3 mol,所以反应后沉淀的质量等于13.0 g-5.4 g+0.3 mol17 g/mol=12.7 g。10.某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律,探究NO2、NO与Na2O2反应的情况,提出假设并进行相关实验。.从理论上分析Na2
12、O2和NO2都既有氧化性又有还原性,于是提出如下假设:假设1:Na2O2氧化NO2;假设2:NO2氧化Na2O2。(1)甲同学设计如图1装置进行实验:试管A中反应的离子方程式是 。待试管B中充满红棕色气体,关闭旋塞a和b;取下试管B,向其中加入适量Na2O2粉末,塞上塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃。仪器C兼有防倒吸的作用,仪器C的名称为 。结论:甲同学认为假设2正确。(2)乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷,为达到实验目的,在A、B之间应增加一个装置,该装置的作用是。乙同学用改进后的装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速
13、消失;带火星的木条未复燃,得出结论:假设1正确。则NO2和Na2O2反应的化学方程式是 。.该研究性学习小组同学还认为NO易与O2发生反应,应该更易被Na2O2氧化。查阅资料:2NO+Na2O22NaNO2;2NaNO2+2HCl2NaCl+NO2+NO+H2O;酸性条件下,NO能与Mn反应生成N和Mn2+。(3)丙同学用如图2所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。在反应前,打开止水夹,通入一段时间N2,目的是 。B中观察到的主要现象是(填字母编号)。a.铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色b.有红棕色气泡产生c.有无色气泡产生C、E中所盛装的试剂不能是(填字母编号)。a.无水硫酸铜b.
14、无水氯化钙c.碱石灰d.生石灰F中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。充分反应后,检验D装置中产物的方法是:取D装置中产物少许, ,则产物是NaNO2。解析:(1)Cu与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2O;仪器C为球形干燥管。(2)Cu与浓硝酸反应生成的二氧化氮中含有水蒸气,水蒸气能与过氧化钠反应生成氧气,所以要在A、B之间增加一个干燥装置,除去生成NO2气体中混有的水蒸气;若过氧化钠氧化二氧化氮,则生成硝酸钠,其反应的化学方程式为Na2O2+2NO22NaNO3。(3)空气中的氧气能氧化NO,实验时要排尽装置中的空气,所以反应前,打开止水夹,通入一段时
15、间N2;在B装置中二氧化氮与水反应生成稀硝酸,稀硝酸与Cu反应生成NO,所以B中观察到的主要现象是铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生;无水硫酸铜只能检验水不能吸收水;F中为吸收一氧化氮的反应,其氧化剂为高锰酸钾,被还原生成二价锰离子,降低5价,还原剂为NO,被氧化成硝酸根,升高3价,则根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为35;检验D装置中物质的方法为取D装置中产物少许,加入稀盐酸,若产生红棕色气体,说明产物是亚硝酸钠。答案:(1)Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2O球形干燥管(2)除去NO2气体中混有的水蒸气Na2O2+2NO22NaNO3(3)将装置中的空气排出ac
16、a35加入稀盐酸,产生红棕色气体11.导学号 16972112一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体V L(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和S)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤、洗涤、灼烧,得到CuO 12.0 g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为11,则V可能为(A)A.9.0 B.13.5C.15.7D.16.8解析:若混合物全是CuS,其物质的量n(CuS)=n(CuO)=0.15 mol,转移电子的物质的量为0.15 mol6-(-2)=1.2 mol。NO和NO2的体积相等,设NO的物质的量为x mol、NO2的物质的量为x mo
17、l,则3x+x=1.2,解得x=0.3,故气体体积为0.6 mol22.4 L/mol=13.44 L;若混合物全是Cu2S,其物质的量n(Cu2S)=n(CuO)=0.15 mol=0.075 mol,转移电子的物质的量为0.075 mol10=0.75 mol,设NO为x mol、NO2为 x mol,3x+x=0.75,计算得x=0.187 5,气体体积为 0.187 5 mol222.4 L/mol=8.4 L,介于8.4 L13.44 L 的只有A。12.导学号 16972113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
18、较大的威胁。(1)工业上可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:4xNH3+6NOx(2x+3)N2+6xH2O某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如下:装置A中发生反应的化学方程式为 。装置D中碱石灰的作用是 。(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx。已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2()2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2()当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是 (填字母)。A.1.9 B.1.7 C.1.2将1 mol NOx通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的N、N两种离子的
19、物质的量随x变化关系如图所示:图中线段a表示的物质的量随x值变化的关系;若用溶质质量分数为42.4%的Na2CO3溶液吸收,则需要Na2CO3溶液至少 g。用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4 L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44 g,则NOx中的x值为。解析:(1)在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O;碱石灰能吸收水分而作干燥剂,氨气属于碱性气体,所以能用碱石灰干燥。(2)当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)n(NO),当n(NO2)=n(NO)时x值最小,为=1.5,因为混有NO,所以x最大值2,故x的取值范围为1.5x8,说明 NH3H2O为弱碱C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3受热不稳定D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,说明氨气的氧化产物为NO2解析:D项发生4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O22NO2,NH3的氧化产物应为NO。
