1、第四讲 氮及其化合物一、选择题1盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是 ()A1.2 mL B2.4 mLC3.6 mL D4.8 mL解析根据题意，剩余的气体可能是O2，也可能是NO。当剩余气体是O2时，由于剩余2 mL O2，则有12 mL2 mL10 mL气体按反应式4NO2O22H2O=4HNO3中量的关系进行反应，则原气体中O2的体积V(O2)10 mL2 mL4 mL。当剩余气体是NO时，即剩余NO为2 mL，而NO来源于NO2与水的反应，根据反应3NO2H2O=2HNO3NO，生成NO的NO2的体积
2、为2 mL36 mL。则有12 mL6 mL6 mL的混合气体按4NO2O22H2O=4HNO3中量的关系进行反应，故原气体中氧气体积V(O2)6 mL1.2 mL。答案A2将22.4 L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2 L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化物的化学式为 ()ANO2 BN2O3 CN2O DN2O4解析氮氧化合物与灼热铜粉反应的化学方程式为2NOx2xCu2xCuON2。根据来源:Zxxk.Com题目给定的数据可判断氮氧化合物为NO2。答案A3无色的混合气体甲，可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL甲气体经过如图
3、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 ()ANH3、NO2、N2 BNH3、NO、CO2CNH3、NO2、CO2 DNO、CO2、N2解析由题意，无色混合气体中一定无NO2,100 mL气体通入浓H2SO4后，体积变为80 mL，一定有NH3，经Na2O2后变为红棕色，则含有CO2和NO，最后无气体剩余，则不含N2。答案B4下列实验过程中，始终无明显现象的是 ()ANO2通入FeSO4溶液中BCO2通入CaCl2溶液中CNH3通入AlCl3溶液中DSO2通入已酸化的Ba(NO3)2，溶液中解析A项，NO2通入水中生成HNO3，能将Fe2氧化为Fe3，溶液颜色由浅绿色
4、变为黄色；B项，CO2与CaCl2不反应，无明显现象；C项，生成Al(OH)3白色沉淀；D项，SO2被HNO3氧化为H2SO4，生成BaSO4白色沉淀。答案B5已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。右图所示为气体扩散速度的实验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于物质甲、乙的判断正确的是 ()A甲是浓氨水，乙是浓硫酸B甲是浓盐酸，乙是浓氨水C甲是浓氨水，乙是浓盐酸D甲是浓硝酸，乙是浓氨水解析A项中浓H2SO4不是挥发性酸，不会产生白色烟环；B、C、D三项中由于NH3的摩尔质量小，扩散速度快，所以离白色烟环远的甲为浓氨水，故C正确。答案C6如下图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固
5、体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是 ()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与浓盐酸挥发的HCl气体反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析B项，浓H2SO4易与NH3发生反应；C项，该溶液也可能是MgCl2溶液等；D项NH3H2O是碱，而NH3不属于碱。答案A7“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是 ()实验室收集氨气采用图1所示装置；实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置
6、；实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验；实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应A B C D解析“绿色化学”的思想是尽量使用无毒、无害的原料，采取合理安全的工艺合成产物，原子利用率为100%，无污染，对环境友好。的做法可防止氨气对空气的污染；的做法对尾气进行吸收处理，有效防止氯气对空气的污染；的做法中铜丝可以活动，能有效地控制反应的发生与停止，用气球收集反应产生的污染性气体，待反应完成后处理，也防止了对空气的污染，以上三种做法均符合“绿色化学”的思想。而的做法中氨气与氯化氢气体直接散发到空气中，对空气造成污染，不符合“绿色化学”的思想。答案C8某稀硫酸和稀硝酸的
7、混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是 ()A原混合酸中NO物质的量为0.1 molBOA段产生的是NO，AB段的反应为Fe2Fe3=3Fe2，BC段产生氢气C第二份溶液中最终溶质为FeSO4DH2SO4浓度为2.5 molL1解析关键看图，铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图看出(注意只是第二份100 mL)OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe2Fe3=3Fe2，BC段产生氢气，反应为Fe2H=Fe2H2，可知NO反应完了
8、，第二份中NO应为330.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14 g，即0.25 mol，故原混合酸中H2SO4浓度为2.5 molL1，NO物质的量为0.2 mol。所以选A。答案A 二、非选择题9氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用。根据题意完成下列计算：(1)联氨用亚硝酸氧化生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，计算确定该氢化物的分子式。该氢化物受撞击则完全分解为氮气和氢气。4.30 g该氢化物受撞击后产生的气体在标准状况下的体积为_L。(2)联氨和四氧化二氮可用作火箭推进剂
9、，联氨是燃料，四氧化二氮作氧化剂，反应产物是氮气和水。由联氨和四氧化二氮组成的火箭推进剂完全反应生成72.0 kg水，计算推进剂中联氨的质量。(3)氨的水溶液可用于吸收NO与NO2混合气体，反应方程式为：6NO4NH35N26H2O6NO28NH37N212H2ONO与NO2混合气体180 mol被8.90103g氨水(质量分数0.300)完全吸收，产生156 mol氮气。吸收后氨水密度为0.980 gcm3。 计算：该混合气体中NO与NO2的体积比。吸收后氨水的物质的量浓度(答案保留1位小数)。(4)氨和二氧化碳反应可生成尿素CO(NH2)2。尿素在一定条件下会失去氨而缩合，如两分子尿素失去
10、一分子氨形成二聚物：已知常压下120 mol CO(NH2)2在熔融状态发生缩合反应，失去80 mol NH3生成二聚物(C2H5N3O2)和三聚物。测得缩合产物中二聚物的物质的量分数为0.60，推算缩合产物中各缩合物的物质的量之比。解析本题为一道综合计算题。(1)分子中N原子数3分子中H原子数1得出分子式为HN3。产生气体体积：0.20 mol22.4 Lmol14.48 L。(2)依据氢守恒进行计算设N2H4的质量为m。m72.0 kg，解得m64 kg。(3)设混合气体中NO和NO2物质的量分别为x、y。6NO4NH35N26H2O6 5xx6NO28NH37N212H2O67y y解得
11、x162 moly18 mol故V(NO)V(NO2)1621891。依据反应方程式计算出消耗NH3的物质的量为162 mol18 mol132 mol 吸收后剩余NH3的物质的量为132 mol25.06 mol 吸收后溶液的质量原溶液的质量吸收氮的氧化物的质量放出氮气的质量8.90103 g(162 mol30 gmol118 mol46 gmol1)156 mol28 gmol110 220 g，c2.4 molL1 (4)三聚产物有两种分子式，一种为环状物A(C3O3N3H3)，结构简式为，来源:Z,xx,k.Com ，另一种为链状物B(C3O3N4H6)。 设缩合物中含二聚物a mo
12、l，三聚物A为b mol，三聚物B为c mol。解得a30，b10，c10故三种聚合物的物质的量之比为311。答案(1)HN34.48(2)64 kg(3)V(NO)V(NO2)912.4 molL1(4)31110某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 molL1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(1)实验应避免有害气体排放到空
13、气中。装置、中盛放的药品依次是_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。(3)装置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用是_，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)_。a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸
14、与铜反应产生的气体，观察颜色变化来源:学科网解析实验题要先看目的，即要验证什么，由此再来理解或设计实验。“目的决定过程！”本题要证明浓HNO3能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。产生NO2，而非NO，所以中盛水与NO2反应生成NO。而NO极易与O2反应产生NO2，故反应前应用CO2将装置中的空气排尽。(6)的思路是从溶液中赶出NO2，或在Cu(NO3)2溶液中通入NO2，不能采用稀释绿色溶液的方案，是因为Cu(NO3)2溶液稀释后，颜色也会发生相应的变化，而不能得出正确的结论。答案(1)3 molL1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入
15、倒置的烧瓶内来源:Zxxk.Com(3)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O(4)将NO2转化为NO3NO2H2O=2HNO3NO(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd11硫氮化合物是现代无机化学研究最活跃的领域之一。某硫氮化合物X，其相对分子质量为184，S、N两元素的质量比为167。(1)X的分子式为_。(2)X在常温下还算稳定，但研磨、摩擦、撞击、震动和迅速加热时，会剧烈分解并引起爆炸，生成非常稳定的单质A、单质B，A、B的相对分子质量之比为764，则X在研磨时发生反应的化学方程式为_；B与浓硫酸在加热条件下反应，该反应的氧化产
16、物为_。(3)氯化铵作用于S2Cl2的四氯化碳溶液时，可发生反应生成X、单质B和化合物C，C遇浓氨水可生成氯化铵。试写出氯化铵与S2Cl2反应生成X的化学方程式：_。答案(1)S4N4 (2)2S4N44N2S8SO2(3)4NH4Cl6S2Cl2=S4N416HClS812在50 mL a molL1的硝酸溶液中，加入6.4 g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO2和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得c(NO)3 molL1。(1)求稀释后的溶液pH_。(2)若a9，则生成的气体中NO2的物质的量为_mol。(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反
17、应原理如下：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O若将上述的NO2和NO的混合气体通入1 molL1的NaOH恰好被吸收，NaOH溶液的体积为_mL。解析(1)HNO3根据溶液中的电荷守恒：(忽略OH)c(H)2c(Cu2)c(NO)c(Cu2)1 molL1c(NO)3 molL1c(H)1 molL1pHlg c(H)0。(2)设生成气体中NO2的物质的量为x，NO的物质的量为y，根据氧化还原反应中转移电子数相等得出x3y0.12解得：x0.125 moly0.025 mol(3)由化学方程式知1 mol N对应1 mol NaOHn(N)0.125 mol0.025 mol0.15 mol所以V(NaOH)0.15 L。答案(1)0(2)0.125(3)150