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鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环同步训练题
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环同步训练题，共20页。试卷主要包含了喷泉实验装置如图所示，00 mL等内容，欢迎下载使用。
考点1 氮的循环
1.(2018课标Ⅱ,8,6分,)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
考点2 氮氧化物的性质
2.(2019江苏单科,16节选,)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH- 2NO2-+H2O
2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
考点3 氮及其化合物的相关实验
3.(2020课标Ⅲ,10,6分,)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液,能出现喷泉现象的是( )
4.(2020天津,6,3分,)检验下列物质所选用的试剂正确的是( )
5.(2017北京理综,12,6分,)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
6.(2018天津理综,9节选,)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
Ⅰ.采样
采样系统简图
采样步骤:
①检验系统气密性;
②加热器将烟道气加热至140 ℃;
③打开抽气泵置换系统内空气;
④采集无尘、干燥的气样;
⑤关闭系统,停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是(填序号) 。
a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是 。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO3-,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 ml·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 ml·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为 。
(7)滴定过程中发生下列反应:
3Fe2++NO3-+4H+ NO↑+3Fe3++2H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m-3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若缺少采样步骤③,会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。
考点4 元素及其化合物之间的转化
7.(2019江苏单科,9,2分,)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)
B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)
C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)
8.(2017江苏单科,7改编,)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.FeFeCl2Fe(OH)2
B.SSO3H2SO4
C.CaCO3CaOCa(OH)2
D.NH3NOHNO3
三年模拟练
1.(2020山东济宁微山一中高一测试,)如图是实验室进行氨溶于水的“喷泉实验”的装置,下列叙述不正确的是(深度解析)
A.该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体
B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色,说明氨水呈碱性
C.NH3·H2O很稳定,将烧瓶中的红色溶液加热,颜色不会发生变化
D.形成“喷泉”的主要原因是氨气溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
2.(2020山东潍坊高一期末,)氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因,可用以下流程处理:
下列说法正确的是(深度解析)
A.过程Ⅰ中发生的化学反应属于氧化还原反应
B.过程Ⅱ中NH4+→NO3-,每消耗1 ml NH4+转移6 ml电子
C.过程Ⅲ中CH3OH→CO2,甲醇做还原剂
D.过程Ⅲ中HNO3→N2,转移10 ml e-时可生成N2 11.2 L(标准状况)
3.(双选)(2020安徽蚌埠高三质检,)CuO有氧化性,能被NH3还原,为验证此结论,设计如下实验。
有关该实验的说法正确的是( )
A.反应时生成一种无污染的气体NO
B.NH3与CuO反应后生成的红色物质可能是Cu
C.装浓氨水的仪器的名称是长颈漏斗
D.烧杯中稀硫酸的主要作用是吸收NH3
4.(2020山东师大附中高三上月考,)某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.实验①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B.实验③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
C.实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+4H2O
D.由上述实验可得出结论:Cu在常温下既可以和稀硝酸反应,也可以和稀硫酸反应
5.(2021江西师大附中高一月考,)废水脱氮工艺中有一种方法是在废水中加入适量NaClO使NH4+完全转化为N2,该反应可表示为2NH4++3ClO- N2↑+3Cl-+2H++3H2O。下列说法中不正确的是( )
A.反应中NH4+被氧化,ClO-被还原
B.还原性:NH4+>Cl-
C.反应中每生成1个N2分子,转移6个电子
D.经此法处理过的废水不用再处理就可以直接排放
6.(2020福建厦门一中高一上月考,)某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应,C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。
(1)装置F中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置A中的烧瓶内固体可选用 (填字母)。
A.生石灰B.二氧化硅
C.五氧化二磷D.烧碱
(3)装置B的名称是 ,其作用为 ;装置E的作用为 。
(4)通入装置C的两导管要左边长、右边短,原因是 。
(5)装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一。请写出该反应的化学方程式: 。
(6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有有毒的黄绿色气体,为避免空气污染可将尾气通入 溶液。
7.(2020福建师大附中高三上期中,)某实验小组欲探究浓硝酸的性质。
Ⅰ.木炭与浓硝酸反应:
(1)甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明木炭与浓硝酸发生了反应。写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式: 。
(2)乙同学认为红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据,其理由是 。
(3)乙同学设计了图2装置实验,木炭能燃烧,并产生红棕色气体。针对该实验现象,乙同学做出如下假设:
假设a: ;
假设b:红热木炭使HNO3分解产生NO2,NO2可能具有助燃性,木炭燃烧;
假设c:红热木炭使HNO3分解产生O2,木炭与O2反应燃烧;
假设d:红热木炭使HNO3分解产生NO2和O2,共同影响木炭的燃烧;
……
(4)设计实验证明假设b成立,请将实验方案补充完整。
①实验方法: 。
实验现象:木炭在该气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色。
②根据实验现象写出木炭与此气体反应的化学方程式: 。
Ⅱ.设计硝酸在不同条件下分解的实验,方案如表所示:
(5)分析上述现象,得出使硝酸成功分解的关键是 。
8.()中国科学院官方微信于2017年3月发表《灰霾专题》,提出灰霾中细颗粒物的成因,部分分析如下图所示。
(1)根据图给信息可以看出,下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的 (填字母)。
a.SO2b.NOxc.VOCsd.NH3
(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示,写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式: 。
(3)SO2是气体污染物的主要成分之一。作为一种化学性质活泼的物质,它能发生多种反应。请按照下表提示,从不同角度梳理SO2的化学性质,将化学方程式填在下表中。
(4)科学家经过研究发现灰霾呈中性,其主要原因如图所示:
A为 ,判断理由: 。
答案全解全析
第3节综合拔高练
五年高考练
1.C 雾和霾的分散剂均是空气,故A正确;根据题图可知形成雾霾的无机颗粒物中含有硝酸铵和硫酸铵,故B正确;NH3作为反应物参加反应转化为铵盐,故C错误;过度施用氮肥,会导致空气中氨气的浓度增大,与雾霾的形成有关,故D正确。
2.答案 (1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+
解析 (1)NH3与O2在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成N2O和H2O,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为2NH3+2O2 N2O+3H2O。
(2)①A项,加快通入尾气的速率,导致氮氧化物不能及时被吸收,使尾气中NO和NO2的去除率降低,所以错误;B项,采用气、液逆流的方式吸收尾气,可使气、液充分接触,能提高尾气中NO和NO2的去除率,所以正确;C项,定期补加适量NaOH溶液可增大反应物浓度,能提高尾气中NO和NO2的去除率,所以正确。②由反应:NO+NO2+2OH- 2NO2-+H2O,2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O可知,反应后得到NaNO2和NaNO3混合溶液,经浓缩、结晶、过滤得到NaNO2和NaNO3晶体,因此得到的NaNO2晶体中混有NaNO3;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
(3)根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒,配平离子方程式为2NO+3HClO+H2O 2NO3-+3Cl-+5H+。
3.B 本题喷泉实验的原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口处形成喷泉。A项,H2S气体不易溶于稀盐酸,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误;B项,HCl极易溶于水,能与稀氨水迅速反应,使烧瓶内外形成较大的压强差,故可以形成喷泉,正确;C项,NO难溶于水,不能与稀硫酸反应,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误;D项,CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误。
4.C A项,淀粉遇单质碘变蓝色,海水中的碘元素不是以单质的形式存在,故不能使淀粉变蓝;B项,SO2、CO2都能使澄清石灰水变浑浊,所以不能用澄清石灰水检验SO2,可用品红溶液检验SO2;C项,向含Cu2+的溶液中滴加氨水,产生蓝色沉淀,继续滴加,沉淀溶解,可以用氨水检验Cu2+;D项,检验NH4+时应加入强碱溶液,将NH4+转化为NH3,再用湿润的红色石蕊试纸检验NH3。
5.D A项,①浓硝酸受热分解:4HNO3 O2↑+4NO2↑+2H2O,因此气体一定是混合气体,正确;B项,硝酸受热能分解产生NO2,所以②中产生的红棕色气体不一定是木炭与浓硝酸反应产生的,还有可能是硝酸分解产生的,正确;C项,③中红棕色气体的来源一定是硝酸,而硝酸并没有与红热木炭直接接触,必然是硝酸挥发后发生的变化,能体现硝酸的挥发性,不管NO2是由硝酸分解产生的,还是与红热木炭反应产生的,均为硝酸中氮元素降价后的产物(即还原产物),正确;D项,③的气体产物中检测出CO2,有可能是木炭被挥发出的硝酸氧化产生的,也有可能是红热的木炭被空气中的氧气或者硝酸分解出的氧气氧化产生的,错误。
6.答案 (1)除尘
(2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O
(7)23×(c1V1-6c2V2)3V×104
(8)偏低 偏高
解析 (1)无碱玻璃棉可吸附除去烟道气中的粉尘。(2)干燥NOx应选择酸性干燥剂。注意无水CuSO4可用于检验水,一般不用作干燥剂。(3)D相当于尾气处理装置,吸收NOx可用NaOH溶液。(5)NO被氧化为NO3-,H2O2被还原为H2O。(7)20.00 mL溶液中剩余Fe2+的物质的量为(6c2V2×10-3)ml,则参加反应的NO3-的物质的量为[(c1V1×10-3-6c2V2×10-3)×13]ml,依据氮原子守恒,V L气样中NOx折合成NO2的物质的量为[53(c1V1-6c2V2)×10-3]ml,质量为[53(c1V1-6c2V2)×10-3×46]g,含量为53×46×(c1V1-6c2V2)×10-3×1 000V1 000mg·m-3=[23×(c1V1-6c2V2)3V×104]mg·m-3。(8)若缺少采样步骤③,会使气样中含有空气,部分NOx与O2、H2O共同反应,导致测得的NOx含量偏低;若FeSO4标准溶液部分变质,则导致V2偏小,使计算出的NOx含量偏高。
7.B A项,加热条件下,铁与氯气只能生成FeCl3,错误;B项,MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2MgO+H2O,正确;C项,硫在氧气中燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,错误。
8.C Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3,A项错误;S与O2反应生成SO2,B项错误;CaCO3在高温条件下分解生成CaO和CO2,CaO与H2O反应生成Ca(OH)2,C项正确;NO与H2O不反应,D项错误。
三年模拟练
1.C 将烧瓶中的红色溶液加热,溶液颜色变浅,说明NH3·H2O不稳定,易分解,故C错误。
本题通过“喷泉实验”考查氨气、一水合氨的性质,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
2.C 过程Ⅰ向高浓度氨氮废水中加碱加热,将NH4+转变为氨气,此反应不是氧化还原反应,A项错误;反应中氮元素化合价由-3价升高到+5价,因此每消耗1 ml NH4+要转移8 ml电子,B项错误;甲醇中的碳元素是-2价,而CO2中的碳元素是+4价,因此甲醇转化成CO2的过程中甲醇被氧化,做还原剂,C项正确;硝酸中的氮元素是+5价,氮气中的氮元素是0价,因此转移10 ml电子可以得到1 ml氮气,标准状况下体积为22.4 L,D项错误。
本题结合处理氨氮废水的实验流程,考查含氮物质之间的转化,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。
3.BD NO有毒,对空气会造成污染,反应生成无污染的N2,故A不正确;CuO被NH3还原,铜元素的化合价降低,所以生成的红色物质可能是Cu,故B正确;装浓氨水的仪器的名称是分液漏斗,故C不正确;烧杯中稀硫酸的主要作用是吸收未反应的NH3,故D正确。
4.C ①中发生反应3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸被还原为NO,故A错误;③中加稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,能与Cu反应,稀硝酸的氧化性比稀硫酸强,故B错误;实验③中发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+4H2O,故C正确;Cu在常温下可以和稀硝酸反应,但不能和稀硫酸反应,故D错误。
5.D 反应2NH4++3ClO- N2↑+3Cl-+2H++3H2O中氮元素从-3价升高为0价,Cl元素从+1价降为-1价,则NH4+被氧化,ClO-被还原,故A正确;反应中NH4+是还原剂,Cl-是还原产物,则还原性:NH4+>Cl-,故B正确;反应中氮元素从-3价升高为0价,则每生成1个N2分子,转移6个电子,故C正确;经反应2NH4++3ClO- N2+3Cl-+2H++3H2O处理过的废水呈酸性,需要先中和酸,则不能直接排放,故D错误。
6.答案 (1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O (2)AD
(3)球形干燥管 除去氨气中的水蒸气(或干燥氨气) 除去氯气中的氯化氢 (4)使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合 (5)3Cl2+8NH3 N2+6NH4Cl (6)NaOH
解析 (1)根据装置图可知,装置F为实验室制取氯气的装置,实验室用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)装置A为制取氨气的装置,可以选用浓氨水与生石灰或浓氨水与氢氧化钠固体制取氨气,故选AD。(3)装置B为球形干燥管;用浓氨水与生石灰或浓氨水与氢氧化钠固体制取的氨气中含有水蒸气,所以装置B的作用是除去氨气中的水蒸气;用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气,通常用饱和食盐水除去氯化氢气体,用浓硫酸除去水蒸气,所以装置E的作用是除去氯气中的氯化氢气体。(4)由于氨气的密度比空气小、氯气的密度比空气大,为了使氯气和氨气充分混合并发生反应,装置C的导管要左边长、右边短。(5)氯气具有氧化性,与氨气混合发生氧化还原反应,根据题意可知生成氮气和氯化铵,反应的化学方程式为3Cl2+8NH3 N2+6NH4Cl。(6)氯气有毒,直接排放会引起空气污染,可以用氢氧化钠溶液进行尾气处理。
7.答案 Ⅰ.(1)C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O (2)硝酸分解也能产生红棕色的NO2气体 (3)红热木炭直接和硝酸蒸气反应 (4)①将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中 ②2NO2+2C N2+2CO2 Ⅱ.(5)光照或加热硝酸蒸气
解析 Ⅰ.(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O。(2)浓硝酸不稳定,加热易分解生成二氧化氮,所以有红棕色气体产生不能作为木炭与浓硝酸反应的证据。(3)乙同学设计了图2装置实验,木炭能燃烧,并产生红棕色气体,燃烧匙中红热的木炭可能直接与硝酸蒸气反应产生二氧化氮气体,也可能是红热木炭使HNO3分解产生红棕色的NO2气体。(4)①设计实验证明假设b成立,可将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中,观察到木炭在NO2气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色,说明假设b成立。②木炭在NO2气体中燃烧,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊则为二氧化碳,另一种无色气体遇空气不变色,则为氮气,反应的化学方程式为2NO2+2C N2+2CO2。Ⅱ.(5)根据实验现象可判断使硝酸成功分解的关键是光照或加热硝酸蒸气。
8.答案 (1)a (2)2NO+O2 2NO2 (3)SO2+2NaOH Na2SO3+H2O 2SO2+O2 2SO3
(4)SO42- 因为反应之前SO2中S元素为+4价,N元素为+4价,反应之后HONO中N元素为+3价,氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是S元素化合价升高:从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在
解析 (1)根据图中信息可以看出机动车行驶产生的气体污染物有NOx、VOCs、NH3,SO2不是由机动车行驶造成的,所以a项符合题意。
(2)稀燃过程中NO被氧气氧化生成NO2,发生的主要反应的化学方程式为2NO+O2 2NO2。
(3)SO2是酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,少量SO2与NaOH反应的化学方程式为SO2+2NaOH Na2SO3+H2O;SO2中S元素为+4价,既可以得到电子发生还原反应,也可以失去电子发生氧化反应,SO2被O2氧化的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。
(4)因为反应之前SO2中S元素为+4价,NO2中N元素为+4价,反应之后HONO中N元素为+3价,氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是S元素化合价升高,S元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在,故A为SO42-。
选项
气体
溶液
A
H2S
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
稀H2SO4
D
CO2
饱和NaHCO3溶液
待检验物质
所用试剂
A
海水中的碘元素
淀粉溶液
B
SO2气体
澄清石灰水
C
溶液中的Cu2+
氨水
D
溶液中的NH4+
NaOH溶液,湿润的蓝色石蕊试纸
①
②
③
装置
操作及
现象
先点燃ⅰ处酒精灯,溶液沸腾后没有观察到有红棕色气体产生。然后撤走ⅰ处酒精灯,点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部,很快看到有大量红棕色气体产生
光照8小时,溶液不变黄
光照几分钟后看到液面上方出现红棕色,溶液变黄
SO2性质梳理
化学方程式
物质类别
酸性氧化物
①SO2+H2O H2SO3
②SO2+CaO CaSO3
③少量SO2通入NaOH溶液中:
S元素价态
S为+4价
①SO2与O2反应:
②SO2通入H2S溶液中:SO2+2H2S 3S↓+2H2O
1.C
3.B
4.C
5.D
7.B
8.C
1.C
2.C
3.BD
4.C
5.D
考点1 氮的循环
1.(2018课标Ⅱ,8,6分,)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
考点2 氮氧化物的性质
2.(2019江苏单科,16节选,)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH- 2NO2-+H2O
2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
考点3 氮及其化合物的相关实验
3.(2020课标Ⅲ,10,6分,)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液,能出现喷泉现象的是( )
4.(2020天津,6,3分,)检验下列物质所选用的试剂正确的是( )
5.(2017北京理综,12,6分,)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
6.(2018天津理综,9节选,)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
Ⅰ.采样
采样系统简图
采样步骤:
①检验系统气密性;
②加热器将烟道气加热至140 ℃;
③打开抽气泵置换系统内空气;
④采集无尘、干燥的气样;
⑤关闭系统,停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是(填序号) 。
a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是 。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO3-,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 ml·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 ml·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为 。
(7)滴定过程中发生下列反应:
3Fe2++NO3-+4H+ NO↑+3Fe3++2H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m-3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若缺少采样步骤③,会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。
考点4 元素及其化合物之间的转化
7.(2019江苏单科,9,2分,)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)
B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)
C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)
8.(2017江苏单科,7改编,)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.FeFeCl2Fe(OH)2
B.SSO3H2SO4
C.CaCO3CaOCa(OH)2
D.NH3NOHNO3
三年模拟练
1.(2020山东济宁微山一中高一测试,)如图是实验室进行氨溶于水的“喷泉实验”的装置,下列叙述不正确的是(深度解析)
A.该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体
B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色,说明氨水呈碱性
C.NH3·H2O很稳定,将烧瓶中的红色溶液加热,颜色不会发生变化
D.形成“喷泉”的主要原因是氨气溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
2.(2020山东潍坊高一期末,)氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因,可用以下流程处理:
下列说法正确的是(深度解析)
A.过程Ⅰ中发生的化学反应属于氧化还原反应
B.过程Ⅱ中NH4+→NO3-,每消耗1 ml NH4+转移6 ml电子
C.过程Ⅲ中CH3OH→CO2,甲醇做还原剂
D.过程Ⅲ中HNO3→N2,转移10 ml e-时可生成N2 11.2 L(标准状况)
3.(双选)(2020安徽蚌埠高三质检,)CuO有氧化性,能被NH3还原,为验证此结论,设计如下实验。
有关该实验的说法正确的是( )
A.反应时生成一种无污染的气体NO
B.NH3与CuO反应后生成的红色物质可能是Cu
C.装浓氨水的仪器的名称是长颈漏斗
D.烧杯中稀硫酸的主要作用是吸收NH3
4.(2020山东师大附中高三上月考,)某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.实验①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B.实验③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
C.实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+4H2O
D.由上述实验可得出结论:Cu在常温下既可以和稀硝酸反应,也可以和稀硫酸反应
5.(2021江西师大附中高一月考,)废水脱氮工艺中有一种方法是在废水中加入适量NaClO使NH4+完全转化为N2,该反应可表示为2NH4++3ClO- N2↑+3Cl-+2H++3H2O。下列说法中不正确的是( )
A.反应中NH4+被氧化,ClO-被还原
B.还原性:NH4+>Cl-
C.反应中每生成1个N2分子,转移6个电子
D.经此法处理过的废水不用再处理就可以直接排放
6.(2020福建厦门一中高一上月考,)某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应,C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。
(1)装置F中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置A中的烧瓶内固体可选用 (填字母)。
A.生石灰B.二氧化硅
C.五氧化二磷D.烧碱
(3)装置B的名称是 ,其作用为 ;装置E的作用为 。
(4)通入装置C的两导管要左边长、右边短,原因是 。
(5)装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一。请写出该反应的化学方程式: 。
(6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有有毒的黄绿色气体,为避免空气污染可将尾气通入 溶液。
7.(2020福建师大附中高三上期中,)某实验小组欲探究浓硝酸的性质。
Ⅰ.木炭与浓硝酸反应:
(1)甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明木炭与浓硝酸发生了反应。写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式: 。
(2)乙同学认为红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据,其理由是 。
(3)乙同学设计了图2装置实验,木炭能燃烧,并产生红棕色气体。针对该实验现象,乙同学做出如下假设:
假设a: ;
假设b:红热木炭使HNO3分解产生NO2,NO2可能具有助燃性,木炭燃烧;
假设c:红热木炭使HNO3分解产生O2,木炭与O2反应燃烧;
假设d:红热木炭使HNO3分解产生NO2和O2,共同影响木炭的燃烧;
……
(4)设计实验证明假设b成立,请将实验方案补充完整。
①实验方法: 。
实验现象:木炭在该气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色。
②根据实验现象写出木炭与此气体反应的化学方程式: 。
Ⅱ.设计硝酸在不同条件下分解的实验,方案如表所示:
(5)分析上述现象,得出使硝酸成功分解的关键是 。
8.()中国科学院官方微信于2017年3月发表《灰霾专题》,提出灰霾中细颗粒物的成因,部分分析如下图所示。
(1)根据图给信息可以看出,下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的 (填字母)。
a.SO2b.NOxc.VOCsd.NH3
(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示,写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式: 。
(3)SO2是气体污染物的主要成分之一。作为一种化学性质活泼的物质,它能发生多种反应。请按照下表提示,从不同角度梳理SO2的化学性质,将化学方程式填在下表中。
(4)科学家经过研究发现灰霾呈中性,其主要原因如图所示:
A为 ,判断理由: 。
答案全解全析
第3节综合拔高练
五年高考练
1.C 雾和霾的分散剂均是空气,故A正确;根据题图可知形成雾霾的无机颗粒物中含有硝酸铵和硫酸铵,故B正确;NH3作为反应物参加反应转化为铵盐,故C错误;过度施用氮肥,会导致空气中氨气的浓度增大,与雾霾的形成有关,故D正确。
2.答案 (1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+
解析 (1)NH3与O2在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成N2O和H2O,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为2NH3+2O2 N2O+3H2O。
(2)①A项,加快通入尾气的速率,导致氮氧化物不能及时被吸收,使尾气中NO和NO2的去除率降低,所以错误;B项,采用气、液逆流的方式吸收尾气,可使气、液充分接触,能提高尾气中NO和NO2的去除率,所以正确;C项,定期补加适量NaOH溶液可增大反应物浓度,能提高尾气中NO和NO2的去除率,所以正确。②由反应:NO+NO2+2OH- 2NO2-+H2O,2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O可知,反应后得到NaNO2和NaNO3混合溶液,经浓缩、结晶、过滤得到NaNO2和NaNO3晶体,因此得到的NaNO2晶体中混有NaNO3;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
(3)根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒,配平离子方程式为2NO+3HClO+H2O 2NO3-+3Cl-+5H+。
3.B 本题喷泉实验的原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口处形成喷泉。A项,H2S气体不易溶于稀盐酸,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误;B项,HCl极易溶于水,能与稀氨水迅速反应,使烧瓶内外形成较大的压强差,故可以形成喷泉,正确;C项,NO难溶于水,不能与稀硫酸反应,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误;D项,CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液且不能与饱和碳酸氢钠溶液反应,烧瓶内外不能形成压强差,故不能形成喷泉,错误。
4.C A项,淀粉遇单质碘变蓝色,海水中的碘元素不是以单质的形式存在,故不能使淀粉变蓝;B项,SO2、CO2都能使澄清石灰水变浑浊,所以不能用澄清石灰水检验SO2,可用品红溶液检验SO2;C项,向含Cu2+的溶液中滴加氨水,产生蓝色沉淀,继续滴加,沉淀溶解,可以用氨水检验Cu2+;D项,检验NH4+时应加入强碱溶液,将NH4+转化为NH3,再用湿润的红色石蕊试纸检验NH3。
5.D A项,①浓硝酸受热分解:4HNO3 O2↑+4NO2↑+2H2O,因此气体一定是混合气体,正确;B项,硝酸受热能分解产生NO2,所以②中产生的红棕色气体不一定是木炭与浓硝酸反应产生的,还有可能是硝酸分解产生的,正确;C项,③中红棕色气体的来源一定是硝酸,而硝酸并没有与红热木炭直接接触,必然是硝酸挥发后发生的变化,能体现硝酸的挥发性,不管NO2是由硝酸分解产生的,还是与红热木炭反应产生的,均为硝酸中氮元素降价后的产物(即还原产物),正确;D项,③的气体产物中检测出CO2,有可能是木炭被挥发出的硝酸氧化产生的,也有可能是红热的木炭被空气中的氧气或者硝酸分解出的氧气氧化产生的,错误。
6.答案 (1)除尘
(2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O
(7)23×(c1V1-6c2V2)3V×104
(8)偏低 偏高
解析 (1)无碱玻璃棉可吸附除去烟道气中的粉尘。(2)干燥NOx应选择酸性干燥剂。注意无水CuSO4可用于检验水,一般不用作干燥剂。(3)D相当于尾气处理装置,吸收NOx可用NaOH溶液。(5)NO被氧化为NO3-,H2O2被还原为H2O。(7)20.00 mL溶液中剩余Fe2+的物质的量为(6c2V2×10-3)ml,则参加反应的NO3-的物质的量为[(c1V1×10-3-6c2V2×10-3)×13]ml,依据氮原子守恒,V L气样中NOx折合成NO2的物质的量为[53(c1V1-6c2V2)×10-3]ml,质量为[53(c1V1-6c2V2)×10-3×46]g,含量为53×46×(c1V1-6c2V2)×10-3×1 000V1 000mg·m-3=[23×(c1V1-6c2V2)3V×104]mg·m-3。(8)若缺少采样步骤③,会使气样中含有空气,部分NOx与O2、H2O共同反应,导致测得的NOx含量偏低;若FeSO4标准溶液部分变质,则导致V2偏小,使计算出的NOx含量偏高。
7.B A项,加热条件下,铁与氯气只能生成FeCl3,错误;B项,MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2MgO+H2O,正确;C项,硫在氧气中燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,错误。
8.C Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3,A项错误;S与O2反应生成SO2,B项错误;CaCO3在高温条件下分解生成CaO和CO2,CaO与H2O反应生成Ca(OH)2,C项正确;NO与H2O不反应,D项错误。
三年模拟练
1.C 将烧瓶中的红色溶液加热,溶液颜色变浅,说明NH3·H2O不稳定,易分解,故C错误。
本题通过“喷泉实验”考查氨气、一水合氨的性质,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
2.C 过程Ⅰ向高浓度氨氮废水中加碱加热,将NH4+转变为氨气,此反应不是氧化还原反应,A项错误;反应中氮元素化合价由-3价升高到+5价,因此每消耗1 ml NH4+要转移8 ml电子,B项错误;甲醇中的碳元素是-2价,而CO2中的碳元素是+4价,因此甲醇转化成CO2的过程中甲醇被氧化,做还原剂,C项正确;硝酸中的氮元素是+5价,氮气中的氮元素是0价,因此转移10 ml电子可以得到1 ml氮气,标准状况下体积为22.4 L,D项错误。
本题结合处理氨氮废水的实验流程,考查含氮物质之间的转化,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。
3.BD NO有毒,对空气会造成污染,反应生成无污染的N2,故A不正确;CuO被NH3还原,铜元素的化合价降低,所以生成的红色物质可能是Cu,故B正确;装浓氨水的仪器的名称是分液漏斗,故C不正确;烧杯中稀硫酸的主要作用是吸收未反应的NH3,故D正确。
4.C ①中发生反应3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸被还原为NO,故A错误;③中加稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,能与Cu反应,稀硝酸的氧化性比稀硫酸强,故B错误;实验③中发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+4H2O,故C正确;Cu在常温下可以和稀硝酸反应,但不能和稀硫酸反应,故D错误。
5.D 反应2NH4++3ClO- N2↑+3Cl-+2H++3H2O中氮元素从-3价升高为0价,Cl元素从+1价降为-1价,则NH4+被氧化,ClO-被还原,故A正确;反应中NH4+是还原剂,Cl-是还原产物,则还原性:NH4+>Cl-,故B正确;反应中氮元素从-3价升高为0价,则每生成1个N2分子,转移6个电子,故C正确;经反应2NH4++3ClO- N2+3Cl-+2H++3H2O处理过的废水呈酸性,需要先中和酸,则不能直接排放,故D错误。
6.答案 (1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O (2)AD
(3)球形干燥管 除去氨气中的水蒸气(或干燥氨气) 除去氯气中的氯化氢 (4)使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合 (5)3Cl2+8NH3 N2+6NH4Cl (6)NaOH
解析 (1)根据装置图可知,装置F为实验室制取氯气的装置,实验室用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)装置A为制取氨气的装置,可以选用浓氨水与生石灰或浓氨水与氢氧化钠固体制取氨气,故选AD。(3)装置B为球形干燥管;用浓氨水与生石灰或浓氨水与氢氧化钠固体制取的氨气中含有水蒸气,所以装置B的作用是除去氨气中的水蒸气;用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气,通常用饱和食盐水除去氯化氢气体,用浓硫酸除去水蒸气,所以装置E的作用是除去氯气中的氯化氢气体。(4)由于氨气的密度比空气小、氯气的密度比空气大,为了使氯气和氨气充分混合并发生反应,装置C的导管要左边长、右边短。(5)氯气具有氧化性,与氨气混合发生氧化还原反应,根据题意可知生成氮气和氯化铵,反应的化学方程式为3Cl2+8NH3 N2+6NH4Cl。(6)氯气有毒,直接排放会引起空气污染,可以用氢氧化钠溶液进行尾气处理。
7.答案 Ⅰ.(1)C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O (2)硝酸分解也能产生红棕色的NO2气体 (3)红热木炭直接和硝酸蒸气反应 (4)①将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中 ②2NO2+2C N2+2CO2 Ⅱ.(5)光照或加热硝酸蒸气
解析 Ⅰ.(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O。(2)浓硝酸不稳定,加热易分解生成二氧化氮,所以有红棕色气体产生不能作为木炭与浓硝酸反应的证据。(3)乙同学设计了图2装置实验,木炭能燃烧,并产生红棕色气体,燃烧匙中红热的木炭可能直接与硝酸蒸气反应产生二氧化氮气体,也可能是红热木炭使HNO3分解产生红棕色的NO2气体。(4)①设计实验证明假设b成立,可将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中,观察到木炭在NO2气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色,说明假设b成立。②木炭在NO2气体中燃烧,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊则为二氧化碳,另一种无色气体遇空气不变色,则为氮气,反应的化学方程式为2NO2+2C N2+2CO2。Ⅱ.(5)根据实验现象可判断使硝酸成功分解的关键是光照或加热硝酸蒸气。
8.答案 (1)a (2)2NO+O2 2NO2 (3)SO2+2NaOH Na2SO3+H2O 2SO2+O2 2SO3
(4)SO42- 因为反应之前SO2中S元素为+4价,N元素为+4价,反应之后HONO中N元素为+3价,氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是S元素化合价升高:从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在
解析 (1)根据图中信息可以看出机动车行驶产生的气体污染物有NOx、VOCs、NH3,SO2不是由机动车行驶造成的,所以a项符合题意。
(2)稀燃过程中NO被氧气氧化生成NO2,发生的主要反应的化学方程式为2NO+O2 2NO2。
(3)SO2是酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,少量SO2与NaOH反应的化学方程式为SO2+2NaOH Na2SO3+H2O;SO2中S元素为+4价,既可以得到电子发生还原反应,也可以失去电子发生氧化反应,SO2被O2氧化的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。
(4)因为反应之前SO2中S元素为+4价,NO2中N元素为+4价,反应之后HONO中N元素为+3价,氮元素化合价降低,必有元素化合价升高,综合推断,应是S元素化合价升高,S元素从+4价升高到+6价,在液相应以SO42-形式存在,故A为SO42-。
选项
气体
溶液
A
H2S
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
稀H2SO4
D
CO2
饱和NaHCO3溶液
待检验物质
所用试剂
A
海水中的碘元素
淀粉溶液
B
SO2气体
澄清石灰水
C
溶液中的Cu2+
氨水
D
溶液中的NH4+
NaOH溶液,湿润的蓝色石蕊试纸
①
②
③
装置
操作及
现象
先点燃ⅰ处酒精灯,溶液沸腾后没有观察到有红棕色气体产生。然后撤走ⅰ处酒精灯,点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部,很快看到有大量红棕色气体产生
光照8小时,溶液不变黄
光照几分钟后看到液面上方出现红棕色,溶液变黄
SO2性质梳理
化学方程式
物质类别
酸性氧化物
①SO2+H2O H2SO3
②SO2+CaO CaSO3
③少量SO2通入NaOH溶液中:
S元素价态
S为+4价
①SO2与O2反应:
②SO2通入H2S溶液中:SO2+2H2S 3S↓+2H2O
1.C
3.B
4.C
5.D
7.B
8.C
1.C
2.C
3.BD
4.C
5.D
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