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苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 含氮化合物的合理使用复习练习题
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这是一份苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 含氮化合物的合理使用复习练习题，共39页。试卷主要包含了用加热法可以分离的一组物质是，利用下图所示装置及药品制取氨气，01 ml电子等内容，欢迎下载使用。
第三单元 含氮化合物的合理使用
基础过关练
题组一 铵盐的性质
1.(2020山东济南历城二中高一上期末)试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是( )
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞试剂
D.加氢氧化钠溶液,加热,滴入紫色石蕊试剂
2.(2019天津和平高一检测)用加热法可以分离的一组物质是( )
A.氯化铵和消石灰
B.碳酸氢铵和过氧化钠
C.氯化铵和氯化钠
D.碘和氯化铵
题组二 实验室制备氨气
3.(2020四川乐山高一上教学质量检测)实验室可用下图所示装置干燥、收集某气体R,则R可能是( )
A.SO2 B.NH3 C.HCl D.O2
4.(2019北京西城高一上期末)利用下图所示装置及药品制取氨气。
(1)A中制氨气的化学方程式是 。
(2)B中碱石灰的作用是 。
(3)C处是用集气瓶收集氨气的装置,请绘出装置图。
题组三 常见氮肥及其使用
5.施用氮肥能促进作物生长,并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是( )
A.尿素CO(NH2)2是一种氮肥
B.储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处
C.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用
D.氮肥溶于水,其中的氮元素均以铵根离子形式存在
6.NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法正确的是( )
A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D.图中所涉及的O2都要用纯氧
7.(2020安徽六安一中高一月考)为检验一种氮肥的成分,某学习小组的同学进行了以下实验:①加热氮肥样品生成两种气体(室温下),其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。②取少量该氮肥样品溶于水,并加入少量BaCl2溶液,没有明显变化。由此可知该氮肥的主要成分是( )
A.NH4HCO3 B.NH4Cl
C.(NH4)2CO3 D.NH4NO3
题组四 氮氧化物的无害化处理
8.氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还能形成光化学烟雾。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:①NO2+NO+2NaOH 2NaNO2 +H2O,②2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O。
在反应①中,氧化剂是 ,还原剂是 。
(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳,消除这两种大气污染物的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成氮气和二氧化碳,该反应的化学方程式为 。
(3)在一定条件下氨气亦可将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式: 。
能力提升练
题组一 氨气的实验室制法
1.(2020安徽师大附中高一下线上质量评估,)已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色,D中出现无色液体。下列有关说法正确的是 ( )
A.装置C中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
B.装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙
C.装置D中液体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝
D.装置A中加入的固体,可以是NH4HCO3或NH4Cl
2.(2020河北石家庄第二中学高一下期中,)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )
选项
a中的物质
b中的物质
c中的物质
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
70%浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
题组二 氮氧化物的无害化处理
3.(2019河北衡水中学高三上期中,)现用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是( )
图1 氨气喷泉实验
图2 喷泉实验中瓶内压强变化曲线
A.制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2
B.NH3可使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.关闭a,将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧瓶口c,打开b,完成喷泉实验,电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2,则E点时喷泉最剧烈
D.工业上,若出现液氨泄漏,喷稀盐酸比喷洒NaHCO3溶液处理效果好
4.(2020四川成都高一期末调研,)氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一。其中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂设计如下流程处理氨氮废水:
(1)过程①的目的是将NH4+转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出。生成NH3的离子方程式为 。
(2)过程②加入NaClO可将废水中的NH4+和NH3·H2O转化为无毒气体,该反应是 (“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”),反应后含氮元素、氯元素的物质分别为 、 (写化学式)。
(3)余氯废水中主要含NaClO以及HClO,过程③中去除余氯的溶液X可能是 (填序号)。
a.KOH溶液 b.Na2SO3溶液 c.Na2S溶液
写出用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式 。
专题强化练3 氮及其化合物的性质与转化
1.(2019北京门头沟一模,)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法中不正确的是( )
A.X是N2O5
B.可用排空气法收集NO
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.从原理上看,NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
2.(2020江苏锡山高级中学4月检测,)对下列事实的解释正确的是( )
A.不用浓硝酸和铜屑反应制硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性
B.久置的浓硝酸溶液呈黄色,说明浓硝酸具有不稳定性
C.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
D.锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸酸性太弱
3.(2020辽宁鞍山第八中学高一下期中,)已知Fe2+易被氧化,下列有关氮元素的单质及其化合物的说法错误的有( )
①氮气与氧气在放电的条件下可直接生成NO2 ②铵盐都不稳定,受热分解都生成氨气 ③向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸,无明显变化 ④实验室加热氯化铵固体制备氨气
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
4.(2020山东济宁实验中学高一开学检测,)下列有关说法不正确的是( )
A.实验室不可用中性干燥剂CaCl2干燥氨气
B.实验室可用NaOH溶液处理NO2和HCl废气
C.实验室用氯化铵溶液和氢氧化钙溶液混合制取氨气
D.实验室利用废铜屑制取CuSO4溶液的理想方法是:将废铜屑在空气中灼烧后再溶于稀硫酸
5.(2020河北石家庄第二中学高一下期中,)如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是( )
A.N2与NO2的混合气体
B.O2与NO2的混合气体
C.NO与NO2的混合气体
D.NO2一种气体
6.(2020甘肃张掖高一上期末,)现将1.92 g Cu投入一定量的浓HNO3中,Cu完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下672 mL的混合气体,可用NOx表示,将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的O2,恰好使气体完全溶于水,则通入标准状况下的O2的体积为( )
A.504 mL B.336 mL C.224 mL D.168 mL
7.(2020湖北沙市中学高一上期末,)某同学采用如图装置进行实验,证明了铜与稀硝酸反应生成了NO。实验时,先向注射器内加入一定量的稀硝酸,排净注射器内的空气,迅速将带有铜丝的橡皮帽盖上,一段时间后,注射器内有无色气体产生。
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为
。
(2)NO是大气污染物之一。目前有一种治理方法是在400 ℃左右,有催化剂存在的情况下,用氨气把NO还原为氮气和水。该反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O,每有10 mol N2生成,氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。
(3)N2O4(l)为氧化剂,可以与火箭燃料偏二甲肼(C2H8N2)反应,放出巨大能量,把火箭送入太空,同时产生两种无毒气体,反应的化学方程式为
。
(4)①写出实验室由NH4Cl和Ca(OH)2加热制取氨气的化学方程式 。
②进行氨气的喷泉实验,若在水中加入酚酞,得到红色喷泉。该实验体现了氨气的两个重要性质分别是 、 。
第三单元综合拔高练
五年选考练
考点1 铵盐的性质及应用
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
2.(高考组编,)下列说法正确的是( )
A.(2018江苏单科,6C)NH4Cl 与Ca(OH)2 混合加热可生成NH3
B.(2019江苏单科,7C)室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2NO3-+2H+ Cu2++2NO2↑+H2O
C.(2017江苏单科,7D)NH3 NO HNO3
D.(2019江苏单科,3A)NH4HCO3受热易分解,可用作化肥
考点2 氮氧化物的无害化处理
3.(2019江苏单科,16,12分,)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。其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
三年模拟练
应用实践
1.(2020广东揭阳、汕头名校联考,)工业上常采用生物硝化法将NH4+转化为NO3-来处理氨氮废水,工作流程如图,下列说法错误的是( )
A.生物硝化法处理废水,会导致水体酸性增强:NH4++2O2NO3-+2H++H2O
B.长期过量使用NH4Cl等铵态化肥,会使水体富营养化
C.检验NH4+所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D.可以加入石灰石来调节水体的pH
2.(2019甘肃玉门一中高一下期末,)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质,其中能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨气
B.用装置乙除去氨气中的水蒸气
C.丙的原理为NH3+HClNH4Cl
D.用装置丁吸收尾气
3.(2020江西南昌二中月考,)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如下图所示,下列说法正确的是( )
A.X是N2
B.汽车尾气中含有的氮氧化合物是由于汽油燃烧产生的
C.NH4+中含有非极性共价键
D.上述历程的总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O
4.()氨气广泛应用于生产化肥、作制冷剂等方面。回答下列问题:
(1)实验室可用下图所示装置合成氨气。
①亚硝酸钠与氯化铵溶液反应的离子方程式为 。
②锥形瓶中盛有一定量水并滴有几滴酚酞溶液。反应一段时间后,锥形瓶中溶液变红,则气体X的成分为N2、水蒸气、 和 。(填化学式)
(2)最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统,可持续合成氨气,其原理如图所示。
图中反应Ⅱ属于 ,反应Ⅲ属于 。(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)
迁移创新
5.(2020北京昌平高一上期末,)从元素化合价和物质类别两个角度学习、研究物质的性质,是一种行之有效的方法。以下是氮元素形成物质的“价—类”二维图。
(1)①是一种人工固氮的重要途径,该反应的化学方程式是 。
(2)②的化学方程式是 。
(3)⑤的化学方程式是 。(任写一种)
(4)R可与NaOH溶液反应:HNO2+NaOHNaNO2+H2O,该反应体现了R的 性。
(5)Q的化学式是 ,Q属于酸性氧化物,写出Q与水反应的化学方程式 。
(6)L在水体中过多蓄积会导致水体富营养化。将水体调节为酸性后加入适量NaClO,可将L中阳离子转化为无污染气体以去除。写出L与NaClO反应的离子方程式: 。
本专题复习提升
易混易错练
易错点1 对铵盐的性质固化理解
1.(2020大庆外国语学校高一月考,)下列关于铵盐的叙述中正确的是( )
①所有铵盐中的N均呈-3价
②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用
④铵盐都是离子化合物
⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
⑥所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
⑦向NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热,反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O
⑧NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
A.①③④
B.②③④⑦
C.①②③④
D.①②③④⑤
易错点2 误认为钝化是没有反应
2.(2019黑龙江四校联合高一期末,)对下列事实的解释错误的是( )
A.在蔗糖中加入浓硫酸后出现黑色物质,说明浓硫酸具有脱水性
B.浓硝酸在光照下颜色变黄,说明浓硝酸不稳定
C.常温下,浓硝酸可以用铝罐贮存,说明铝与浓硝酸不反应
D.浓HNO3与浓H2SO4露置于空气中,溶液浓度均降低
易错点3 忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性
3.()在浓硝酸中放入铜片:
(1)开始反应的离子方程式为 ,实验现象为 。
(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的离子方程式为 。
(3)待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,原因是 。
(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生气体5.6 L(标准状况下),则所消耗硝酸的物质的量是 。
易错点4 忽视守恒法的应用
4.(2020安徽全国示范高中名校联考,)向含有0.01 mol Cu,a mol Cu2O、b mol CuO的混合物中滴加6 mol·L-1的稀硝酸溶液至10 mL时,固体恰好完全溶解,得到标准状况下224 mL气体(纯净物)。下列说法正确的是( )
A.反应过程中转移0.01 mol电子
B.a=0.05 mol
C.a∶b=1∶1
D.被还原的硝酸为0.06 mol
易错点5 忽视实验原理导致错解
5.(2020安徽安庆高三期末教学质量监测,)某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。
已知:2NaOH+2NO2NaNO3+NaNO2+H2O
2NaOH+NO2+NO2NaNO2+H2O
请回答下列问题:
Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO。
(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为
。
(2)装置C的作用为 。
(3)乙同学认为用装置F代替B更合理,理由为 。
Ⅱ.探究NO与Na2O2反应
已知:NaNO2既有氧化性,又有还原性;
J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。
(4)检验上图装置气密性的方法为 。
(5)实验结束后,设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成: 。(可供选择的试剂:蒸馏水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)
思想方法练
守恒思想在硝酸与金属有关计算中的应用
1.(2020黑龙江哈尔滨第六中学期末,)将3.84 g铜粉与一定量浓硝酸反应,当铜完全作用时,溶液中的NO3-减少0.1 mol,则所消耗硝酸的物质的量是( )
A.0.1 mol B.0.11 mol
C.0.16 mol D.0.22 mol
2.(双选)(2020山东济南中学高一选科调研,)将2.56 g Cu和200 mL某浓度的浓HNO3混合,随着反应的进行生成气体的颜色逐渐变浅,当Cu反应完全时,共收集到气体1.12 L(标准状况)。下列关于该反应的分析错误的是( )
A.该反应生成的NO2与NO的体积比为7∶3
B.该反应转移电子数为0.04NA
C.该反应消耗HNO3的物质的量为0.13 mol
D.反应结束后所得溶液中(忽略反应前后溶液体积的变化)c(NO3-)=0.4 mol·L-1
3.(2020甘肃西北师范大学附属中学高一上期末,)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中逐滴加入1.0 mol/L NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是( )
A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1
B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L
C.得到2.54 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600 mL
D.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%
4.(2019湖南株洲二中高一检测,)7 g 铜锌合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其在标准状况下的体积为2.24 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中NO3-的浓度为 ( )
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
5.()锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水,当生成1 mol硝酸锌时,参加反应的硝酸的物质的量是( )
A.1 mol B.1.5 mol
C.2 mol D.2.5 mol
6.()足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L(标准状况)O2混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1氢氧化钠溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL
7.()将22.4 g铁粉逐渐加入含HNO3 0.8 mol的稀HNO3中,反应生成气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)的变化关系如图所示,其中正确的是( )
8.()有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸,其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4 mol·L-1和2 mol·L-1,取10 mL此混合酸,向其中加入过量的铁粉,待反应结束后,可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中HNO3被还原成NO)( )
A.0.448 L B.0.672 L
C.0.896 L D.0.224 L
9.()Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物,这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,反应过程及有关数据如图所示:
下列有关判断正确的是( )
A.若铜片为51.2 g,则生成0.2 mol NaNO3
B.常温下,Cu遇浓硝酸钝化,不可能发生上述反应
C.标准状况下收集的氮的氧化物的体积为20.16 L
D.生成的Cu(NO3)2既是氧化产物,又是还原产物
10.()将6.4 g铜加入50 mL a mol·L-1的硝酸溶液中,铜全部溶解,得到NO2和NO的混合气体。将反应后溶液稀释至100 mL,测得NO3-的浓度为3 mol·L-1。
(1)混合气体中NO2和NO的总物质的量为 mol(用含a的式子表示)。
(2)稀释后的溶液中H+的物质的量浓度为 mol·L-1。
(3)若a=9,则收集到NO2和NO混合气体在标准状况下体积为 L。
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020江苏淮安高中教学协作体高二上学期联考)2018年8月7日,科学家在线发表了关于玉米生物固氮的研究,为减少化肥使用和发展绿色农业提供重要的理论指导,固氮通常指将氮元素从游离态转化为化合态的过程。下列变化属于固氮的是( )
A.NH3→NO B.N2→NH3
C.NO→NO2 D.NO2→HNO3
2.(2020吉林长春六中、八中、十一中12月联考)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物,形成过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.光化学烟雾中各成分都具有强还原性
B.汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质
C.燃油汽车安装尾气转化装置有利于遏制光化学烟雾的排放
D.同一地区,相同条件下,冬季比夏季更易出现光化学烟雾
3.(2020江苏苏州高一下期中)化学与生活息息相关,下列关于生活中的化学,说法错误的是( )
A.近期,全球爆发了新型冠状病毒肺炎,从化学角度,可用含氯的消毒剂、75%酒精、过氧化氢等进行病毒的杀灭
B.汽车的排气管上装有催化转化器有望使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
C.燃烧化石燃料排放的废气中含大量SO2,造成大气污染,从而使雨水pH=5.6
D.应积极推广太阳能、风能、地热能等,减少化石燃料的使用
4.(2020江西宜春高三第三次月考)中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,下列有关说法不正确的是( )
A.用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而形成喷泉
B.选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验
C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验
D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸
5.(2019湖南长郡中学高一下期末)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中少量水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
6.(2020湖北汉阳一中高一期中)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.还原过程中生成0.1 mol N2,转移电子数为0.5 NA
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
7.(2020陕西延安一中高一摸底)氮的转化关系图如下:
则下列说法不正确的是( )
A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
D.上述所有反应都是氧化还原反应
8.(2020四川阆中中学高一开学考试)氨能被氧气氧化,经一系列反应得到硝酸。分析如图实验所得结论错误的是( )
A.浓氨水具有挥发性
B.浓氨水中含有NH3·H2O
C.若Pt丝始终保持红热,则该反应放热
D.锥形瓶口有少量红棕色气体出现,图中涉及的化学反应为4NH3+7O24NO2+6H2O
9.(2020重庆江北中学高一上期末)N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂,下列反应能产生N2O:3CO+2NO23CO2+N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是( )
A.上述反应中每生成1 mol N2O,消耗67.2 L CO
B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数
C.N2O只有氧化性,无还原性
D.上述反应中若有3 mol的CO被还原,则转移6NA个电子
10.(2020辽宁抚顺第一中学期中)绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大构想,某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
已知:NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O
下列说法正确的是( )
A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO4
B.X可以是空气,且需过量
C.处理含NH4+废水时,发生的反应为NH4++5NO2-+4H+6NO↑+4H2O
D.捕获剂所捕获的气体主要是CO
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
11.(2020天津静海第一中学高一下期中)根据下列实验事实得出的相应结论正确的是( )
选项
实验事实
结论
A
NH3的水溶液可以导电
NH3是电解质
B
SO2通入硝酸钡溶液出现白色沉淀
BaSO3不溶于强酸
C
浓硝酸久置发黄
硝酸不稳定
D
浓硫酸能使蓝色胆矾晶体变成白色
浓硫酸具有脱水性
12.(2020江苏南京高一上期末统测)下列有关化学反应的叙述正确的是( )
A.用酒精喷灯加热CaCO3生成CaO
B.实验室加热NH4Cl固体制备NH3
C.SO2和过量氨水反应生成(NH4)2SO3
D.Na在空气中燃烧制取Na2O
13.汽车尾气催化转化装置的工作原理如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.汽车尾气中含氮氧化物,是雾霾成因之一
B.该过程中NO2是生成物
C.该过程中氧元素被还原,氮元素只被氧化
D.该过程中会发生反应:2NO2+4CO4CO2+N2
14.(2019江苏扬州高一下学期期末调研)废水中的氨氮(NH3、NH4+)采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去,具体原理如下:
①微生物脱氮法:NH4+NO3-N2
②化学沉淀法:向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀从而去除氨氮,下列有关说法正确的是( )
A.含氨氮的废水直接大量排放,对水体的影响不大
B.微生物脱氮时可在高温下进行,以加快脱氮的速率
C.步骤a发生反应:NH4++2O2NO3-+H2O+2H+
D.化学沉淀法脱氮时,溶液的碱性过强,氨氮的去除率将下降
15.将一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量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SO42-)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1∶1,则V可能为 ( )
A.9.0 B.13.5 C.15.7 D.16.8
三、非选择题(本题共5个小题,共60分)
16.(10分)(2020河南郑州高一上期末)氨在人类的生产和生活中有着广泛的应用。利用下图装置某化学兴趣小组在实验室制备氨气并进行氨的催化氧化实验。
Ⅰ.制备并收集干燥的氨气
(1)A中反应的化学方程式为 。
(2)B装置的作用为 ,C装置用于收集氨气,则装置中导管的连接顺序为a→ → →b。
(3)氨气的尾气处理装置不能选用(填字母)。
Ⅱ.氨的催化氧化实验
将铂丝烧至红热,放入盛有氨气和空气的锥形瓶中,请回答:
(4)氨的催化氧化反应的化学方程式为 。
(5)锥形瓶内铂丝始终保持红热状态,说明该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
(6)锥形瓶内的实验现象为 。
17.(12分)已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示,回答下列问题。
(1)①~④各步转化中,属于氮的固定的是 (填序号)。
(2)实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气。
①化学方程式是 。
②干燥氨气不可选用的试剂是 (填字母)。
a.浓硫酸 b.碱石灰 c.NaOH固体
(3)工业上用氨气制备NO的化学方程式是 。
(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2,可用以下方法吸收:
①水吸收法。结合化学方程式说明用水吸收NO2的缺陷 。
②NaOH溶液吸收法。发生的反应有:2NaOH+NO+NO2 2NaNO2+H2O,NaOH+NO2 +NaNO2+H2O(填化学式,不需要配平方程式)。
③用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如下图:(α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量)
ⅰ.根据上图得知 (填字母)。
a.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
b.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
ⅱ.当α小于50%时,加入H2O2能提高氮氧化物的吸收率,原因是
。
18.(16分)(2020山东济南高一选科调研)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段,氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。
(1)从氮元素化合价的角度分析,X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有 (填化学式)。
(2)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 。尾气中的NO用酸性NaClO溶液吸收,其原理是HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中,观察到的现象为 。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为 。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3,则50 mL 0.01 mol·L-1NaNO2溶液与10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液恰好完全反应时,还原产物中Mn的化合价为 。
19.(12分)(2020山东潍坊高一上期末)亚硝酸(HNO2)是一种不稳定的酸,易分解为NO2和NO;亚硝酸钠是一种重要的化工原料,酸性条件下能氧化碘离子等还原性物质,常用作漂白剂、媒染剂。回答下列问题:
(1)亚硝酸钠会与人体中的血红蛋白作用,将二价铁氧化为三价铁,从而使血红蛋白丧失输送氧气的功能而使人体中毒。一旦发生亚硝酸盐中毒,立即注射美蓝溶液进行治疗,推断美蓝溶液具有 (填“氧化”或“还原”)性。
(2)亚硝酸钠外观极像食盐,和食盐一样有咸味。工业上常用下列两种方法检验食盐中是否混有亚硝酸钠。
①取样品,加稀硫酸,若观察到 (填现象),说明样品中含有亚硝酸钠。
②取样品,加 溶液(填试剂名称),酸化后溶液变蓝,说明样品中含有亚硝酸钠。
(3)研究发现不同条件下保存萝卜,亚硝酸钠含量随时间变化如图所示,若要保证在亚硝酸钠含量低于1 mg·kg-1时食用,则三种条件下保存时间由长到短的顺序是 (填序号)。
(4)鱼塘中亚硝酸钠浓度过高会使鱼不吃食甚至死亡。可用适量二氧化氯(ClO2)处理亚硝酸钠,ClO2被还原为Cl-,反应的离子方程式为 ;若有3 mol ClO2参与反应,则转移电子的物质的量是 。
20.(10分)(2020江苏淮安高中教学协作体高二学测科目联考)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:
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②装置D中碱石灰的作用是 。
(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收处理NOx。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2 (Ⅰ)
2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2 (Ⅱ)
①将1 mol NOx通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的NO3-、NO2-两种离子的物质的量随x变化关系如下图所示,则图中线段a表示 (填离子符号)随x值变化的关系。
②为了检测吸收液中NaNO2含量,某兴趣小组取100 mL该吸收液,用0.005 mol·L-1的高锰酸钾(酸性)溶液滴定,消耗高锰酸钾溶液的体积为16.00 mL。(已知:2MnO4-+5NO2-+6H+2Mn2++5NO3-+3H2O)则吸收液中NaNO2的物质的量浓度为 。
第三单元 含氮化合物的合理使用
基础过关练
1.B
2.C
3.B
5.D
6.C
7.A
1.B 向固体中加入NaOH溶液,加热,发生离子反应:NH4++OH-NH3↑+H2O,产生的气体若能将湿润的红色石蕊试纸变蓝,则证明该白色固体是铵盐。
2.C 铵盐可与碱反应,选项A在加热时发生反应2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2,不能用加热法分离两者的混合物。选项B中的NH4HCO3受热分解,且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应,也无法达到分离的目的。碘在受热时升华,NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合,故选项D无法达到分离的目的。选项C,NH4Cl受热分解后可从体系中脱离,遇冷又重新化合为NH4Cl晶体,从而达到与NaCl分离的目的。
3.B R气体可以使用碱石灰干燥,使用向下排空气法收集,这说明R是碱性气体或中性气体且密度小于空气,二氧化硫和氯化氢均是酸性气体,氧气密度大于空气,氨气为碱性气体且其密度小于空气,可以使用向下排空气法收集,B项正确。
4.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)干燥NH3 (3)
解析 (1)由装置图可知,该实验用氯化铵和氢氧化钙加热制氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气为碱性气体,反应过程中产生了水,氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。
(3)由于氨气密度比空气小、易溶于水,所以不能采用排水法收集,只能用向下排空气法收集。
5.D 尿素CO(NH2)2是一种常用的高效的氮肥,故A正确;由于碳酸氢铵在温度较高时易分解,则储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处,故B正确;铵态氮肥与碱性物质混合使用会生成氨气,会使铵态氮肥的肥效降低,故C正确;尿素中的氮元素不是以铵根离子形式存在,故D错误。
6.C NaHCO3不是常用的化肥,A项不正确;Na2CO3受热不易分解,B项不正确;NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应,C项正确;氨的催化氧化用空气就可以,不一定要用纯氧,D项不正确。
7.A 一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体是氨气,即该氮肥中含有NH4+。另一种气体能使澄清石灰水变浑浊,该气体可能是CO2。取少量该氮肥样品溶于水,并加入少量氯化钡溶液,没有明显变化,这说明该氮肥中没有SO42-和CO32-,因此该氮肥应该是碳酸氢铵;A项正确。
8.答案 (1)NO2 NO
(2)2CO+2NO N2+2CO2
(3)6NO2+8NH3 7N2+12H2O
解析 (1)根据NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O可知,NO2中氮元素的化合价从+4价降低到+3价,作氧化剂,NO中氮元素的化合价从+2价升高到+3价,作还原剂。
(2)一氧化氮和一氧化碳反应生成氮气和二氧化碳,该反应的化学方程式为2CO+2NO N2+2CO2。
(3)根据题意可知,生成物应该是氮气和水,反应的化学方程式为6NO2+8NH3 7N2+12H2O。
能力提升练
1.C
2.B
3.D
1.C 装置C中氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气、H2O和金属铜,氮元素化合价由-3价升高为0价,铜元素化合价由+2价降低为0价,根据得失电子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,A项错误;无水氯化钙能与NH3反应,所以装置B中加入的物质不能是无水氯化钙,B项错误;装置D中液体是氨水,可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C项正确;NH4Cl加热分解为NH3和HCl,试管口温度降低,NH3和HCl化合生成NH4Cl,不能用加热NH4Cl来制备NH3,D项错误。
2.B 用图示排空气法收集NH3时,导管应短进长出,A项错误;Na2SO3与70%的H2SO4反应可制取SO2,用NaOH吸收尾气,B项正确;不能用排空气法收集NO,C项错误;MnO2与浓盐酸在加热条件下才能反应生成Cl2,D项错误。
3.D CaO能与水反应,同时放出大量的热,有利于氨气的逸出,而CaCl2溶于水时热量的变化很小,与水不反应,A错误;氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,B错误;三颈烧瓶内气体压强与外界大气压的差值越大,喷泉越剧烈,由图2可知,C点的压强最小、大气压不变,所以C点的压强差最大,喷泉最剧烈,C错误;盐酸显酸性,碳酸氢钠溶液显碱性,氨水显碱性,氨气在酸性溶液中被吸收的效率高于碱性溶液,D正确。
4.答案 (1)NH4++OH-NH3↑+H2O
(2)氧化还原反应 N2 NaCl
(3)bc HClO+SO32-Cl-+SO42-+H+(或HClO+2SO32-Cl-+SO42-+HSO3-)
解析 (1)从流程图中可知,过程①中加入NaOH溶液,大部分NH4+与OH-作用,生成NH3和H2O。反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O。(2)过程②中加入NaClO,可与废水中的NH4+和NH3·H2O发生氧化还原反应。(3)余氯废水中含NaClO以及HClO,过程③中去除余氯,可利用还原剂,将氯元素转化为Cl-。KOH溶液具有碱性,能与HClO反应,但产物仍具有强氧化性,a不符合题意;Na2SO3具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-、SO42-等,b符合题意;Na2S溶液具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-、S等,c符合题意;用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式为HClO+SO32-Cl-+SO42-+H+或HClO+2SO32-Cl-+SO42-+HSO3-。
专题强化练3 氮及其化合物的性质与转化
1.B
2.B
3.D
4.C
5.A
6.B
1.B NO遇空气中的氧气会被氧化为NO2,不能用排空气法收集NO,故B错误。
2.B Cu+4HNO32NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O,1 mol铜反应需要消耗4 mol浓硝酸,同时生成二氧化氮会污染环境,通常利用硝酸与氧化铜反应制取硝酸铜,不产生有害气体,不用浓硝酸和铜屑反应制硝酸铜,与浓硝酸的挥发性无关,故A错误。浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶,久置的浓硝酸溶液呈黄色,说明浓硝酸具有不稳定性,故B正确。在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,在酸溶液中硝酸根离子具有强氧化性,铜粉溶解,故C错误。硝酸为氧化性酸,与锌反应不能生成氢气,与其酸性强弱无关,HNO3为强酸,故D错误。
3.D 在放电条件下,氮气和氧气反应生成一氧化氮而不是二氧化氮,①错误;NH4NO3受热分解不一定生成氨气,②错误;向硝酸亚铁溶液中滴加稀盐酸,酸性条件下,硝酸根离子具有强氧化性,能把亚铁离子氧化生成铁离子,溶液颜色有变化,同时生成的NO遇空气会被氧化为红棕色的二氧化氮,③错误;氯化铵受热易分解,冷却时又生成氯化铵,所以得不到氨气,④错误;D项正确。
4.C 实验室不可用中性干燥剂CaCl2干燥氨气,A项正确;2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,HCl+NaOHNaCl+H2O,因此实验室可用NaOH溶液处理NO2和HCl废气,B项正确;实验室用氯化铵固体和氢氧化钙固体混合制取氨气,C项错误;实验室利用废铜屑制取CuSO4溶液的理想方法是将废铜屑在空气中灼烧后再溶于稀硫酸,避免生成污染性气体,D项正确。
5.A 由于常温下N2不能与氧气反应,若试管中是N2与NO2的混合气体,则试管不能完全被水充满,因此A项符合题意。
6.B 1.92 g Cu的物质的量为n(Cu)=1.92g64g/mol=0.03 mol,反应时失去电子的物质的量为2×0.03 mol=0.06 mol,整个反应过程为HNO3NOxHNO3,反应前后HNO3的物质的量不变,而化合价变化的只有铜和氧气,则Cu失去电子数目等于O2得到电子的数目,所以消耗氧气的物质的量为n(O2)=0.06mol4=0.015 mol,标准状况下V(O2)=0.015 mol×22 400 mL/mol=336 mL,故答案为B。
7.答案 (1)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)2∶3 (3)C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O
(4)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②氨气易溶于水 氨气与水反应生成碱
解析 (1)铜和稀硝酸反应会生成NO气体,反应的化学方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(2)反应4NH3+6NO5N2+6H2O中,NO为氧化剂,NH3为还原剂,N2既是氧化产物又是还原产物,氧化产物和还原产物物质的量之比为4∶6=2∶3。
(3)N2O4与偏二甲肼(C2H8N2)反应得到两种无毒气体,所以二者反应的气体产物是氮气、二氧化碳,另外还生成了水,反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O。
(4)实验室制备氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。进行氨气的喷泉实验,若在水中加入酚酞,得到红色喷泉,可说明氨气极易溶于水且氨气与水反应生成的一水合氨呈碱性。
第三单元综合拔高练
五年选考练
1.C
2.A
1.C 雾和霾的分散剂均为空气,A正确;由题图可知雾霾中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B正确;NH3应是形成无机颗粒物的反应物,C错误;过度施用氮肥会增加大气中NH3的含量,D正确。
2.A NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3,A正确;稀HNO3与Cu反应生成NO,B错误;NO不与H2O反应,C错误;NH4HCO3受热易分解与其用作化肥没有关系,D错误。
3.答案 (1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
解析 (1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。
(2)①若要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液的浓度,二者均能加快反应速率;A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使NO和NO2去除率降低。②据题给反应:2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O可知,NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。
(3)①据得失电子守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2NO3-,据电荷守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2NO3-+5H+,据原子(质量)守恒可得:3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+。②NaClO溶液的初始pH越小,c(H+)越大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。
三年模拟练
1.C
2.C
3.D
1.C A项,根据流程图可知NH4+与氧气反应生成硝酸根离子、H2O和氢离子,溶液的酸性增强,不符合题意;B项,铵态氮肥会导致水体富营养化,不符合题意;C项,检验NH4+应使用红色石蕊试纸,符合题意;D项,石灰石与H+反应来调节水体的pH,不符合题意。
2.C 没有加热装置,生成的是一水合氨,A项错误;氨气易与硫酸反应,浓硫酸不能干燥氨气,B项错误;用装置丁吸收尾气会倒吸,D项错误。
3.D 根据原子守恒可知X为N2和H2O,故A错误;汽车尾气中含有的氮氧化合物是由空气中的N2与O2反应产生的,故B错误;NH4+中含有四个N—H极性共价键,而不是非极性键,故C错误;由题图可知,氨气、二氧化氮和一氧化氮是反应物,氮气与水是生成物,所以总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O,故D正确。
4.答案 (1)①NO2-+NH4+ N2↑+2H2O ②H2 NH3
(2)非氧化还原反应 氧化还原反应
解析 (1)①亚硝酸钠具有强氧化性,与氯化铵发生氧化还原反应生成氮气,反应的离子方程式为NO2-+NH4+ N2↑+2H2O。②锌与稀硫酸反应生成的氢气与亚硝酸钠和氯化铵反应生成的氮气在催化剂作用下反应生成了氨气,因此锥形瓶中溶液变红,则气体X的成分为N2、水蒸气、H2和NH3。
(2)反应Ⅱ是Li3N与水反应生成氨气和LiOH,反应中没有元素化合价发生变化,属于非氧化还原反应。反应Ⅲ中氢氧化锂分解生成锂、氧气和水,Li、O元素的化合价发生变化,属于氧化还原反应。
5.答案 (1)N2+3H22NH3
(2)4NH3+5O24NO+6H2O
(3)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(合理即可)
(4)酸
(5)N2O5 N2O5+H2O2HNO3
(6)2NH4++3ClO-N2↑+3Cl-+3H2O+2H+
解析 已知图中物质中都含氮元素,过程①中A为单质,D为氢化物,A生成D是人工固氮的反应,则为氮气和氢气在高温、高压、催化剂的条件下生成氨气的反应,则A为氮气,D为氨气;过程②中E为氮的氧化物且氮元素为+2价,则E为一氧化氮,则发生的反应为氨气催化氧化反应生成一氧化氮和水;G也是氮氧化物且氮元素的化合价为+4价,由E转变为G的反应为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮和H2O,则G为二氧化氮;J为含氮元素的酸且氮元素为+5价,由二氧化氮转变为酸的反应为二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,则J为硝酸;过程⑤为硝酸转化为二氧化氮,反应较多;氨气转变为M,M为碱,即M为一水合氨;一水合氨也可转化为L,则L为铵盐,过程⑥为硝酸转变为L,则L为硝酸铵;另外Q为氮氧化物且氮元素的化合价为+5价,则Q为五氧化二氮;R为含氮元素的另一种酸,且氮元素化合价为+3价,则R为亚硝酸。(1)根据分析,A为氮气,D为氨气,氮气和氢气在高温、高压、催化剂的条件下生成氨气,化学方程式是N2+3H22NH3。(2)过程②中E为氮的氧化物,则发生的反应为氨气催化氧化生成一氧化氮和水,发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(3)过程⑤为硝酸转化为二氧化氮,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O符合。(4)R为亚硝酸,R可与NaOH溶液反应HNO2+NaOHNaNO2+H2O,该反应属于酸碱中和反应,体现了HNO2的酸性。(5)根据分析,Q为五氧化二氮,化学式是N2O5;Q属于酸性氧化物,五氧化二氮与水反应生成硝酸,化学方程式为N2O5+H2O2HNO3。(6)根据分析知L为硝酸铵,调节为酸性后加入适量NaClO,可将L中阳离子转化为无污染气体以去除,则该无污染气体为氮气,硝酸铵与NaClO反应的离子方程式为2NH4++3ClO-N2↑+3Cl-+3H2O+2H+。
本专题复习提升
易混易错练
1.B
2.C
4.C
1.B 铵盐中,氮元素化合价不一定都是-3价,如NH4NO3中,N的化合价除了-3价,还有+5价,①错;所有铵盐都溶于水,②对;铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用,③对;铵盐一般由铵根离子和酸根离子构成,含有离子键,是离子化合物,④对;某些铵盐也可以与酸反应,如NH4HCO3,⑤错;硝酸铵在某条件下分解不生成氨气,NH4NO3N2O↑+2H2O,⑥错误;向NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时,会发生反应产生氨气和水,NH4+OH-NH3↑+H2O,⑦正确;NH4Cl和NaCl的固体混合物可用加热法分离,不是升华法,⑧错误。
易错提醒 ①⑤除了考虑NH4+的性质外,还需要考虑阴离子的性质,如①中该铵盐可能为NH4NO3;⑤中弱酸的铵盐可以与酸反应,如NH4HCO3、(NH4)2CO3。
2.C 在蔗糖中加入浓硫酸后出现黑色物质,体现了浓硫酸的脱水性,A项正确;浓硝酸受热或见光易分解生成二氧化氮、水和氧气,浓硝酸在光照下颜色变黄,是分解产生的二氧化氮在溶液中所致,B项正确;常温下铝遇浓硝酸钝化,它们之间发生了氧化还原反应,故C错误;浓HNO3与浓H2SO4露置于空气中,浓硝酸挥发,浓硫酸具有吸水性,溶液浓度均降低,D项正确。
易错提醒 常温下铁、铝等金属遇浓硝酸、浓硫酸钝化,钝化是化学变化,不能认为常温下铁、铝与浓硝酸、浓硫酸不反应。
3.答案 (1)Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O 铜片逐渐溶解,溶液逐渐变蓝色,有红棕色气体产生
(2)3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)加入稀硫酸后,H2SO4电离出H+,与原溶液中的NO3-构成强氧化性条件反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O
(4)0.65 mol
解析 (1)浓硝酸同铜片反应时有红棕色气体产生,且铜片逐渐溶解,溶液逐渐变成蓝色,其离子方程式为Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O。(2)铜有剩余,说明硝酸不足,即将结束时为铜与稀硝酸反应生成NO,直至无H+,其离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。(3)反应停止后,溶液中存在Cu(NO3)2,当加入H2SO4后,H2SO4电离出H+,原溶液中的NO3-会继续同剩余的铜发生反应,即铜与稀硝酸反应。(4)由反应可知,最终产物为Cu(NO3)2、NO2,还可能有NO,由N守恒可知,n(HNO3)=2n(Cu2+)+n(NO)+n(NO2)=2×12.8 g64 g·mol-1+5.6 L22.4 L·mol-1=2×0.2 mol+0.25 mol=0.65 mol。
4.C 得到的气体为NO,HNO3中氮元素的化合价从+5价降低到+2价,每生成1 mol NO,转移3 mol电子,因此生成标准状况下224 mL NO时,转移0.03 mol电子,A项错误;Cu的化合价从0价升高到+2价,Cu2O中的Cu的化合价从+1价升高到+2价,转移电子的总物质的量为0.03 mol,根据得失电子守恒有a=0.01×3-0.01×22=0.005,由Cu原子守恒有b=6.0×0.01-0.012-0.01-0.005×2=0.005,则a∶b=1∶1,B项错误,C项正确;被还原的硝酸的物质的量等于生成NO的物质的量,为0.01 mol,D项错误。
易错提醒 忽视得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒的应用。
5.答案 (1)C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
(2)除去反应生成的CO2
(3)装置F可以起到防倒吸的作用
(4)关闭K,由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶,一段时间后液面差不变则气密性良好
(5)取少量反应后的固体溶于蒸馏水,滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液,溶液褪色则证明有NaNO2生成
解析 (1)碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,该反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O。(2)碳与浓硝酸反应生成的NO2、CO2通入B装置的水中,NO2与水反应可生成NO,再将混合气体通入装置C的NaOH溶液中,可以除去NO气体中混有的CO2。(3)F装置可防倒吸。(4)检验该装置气密性的方法为关闭装置后端的弹簧夹K,由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶,一段时间后液面的高度差不变,则气密性良好。(5)J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3,因NaNO3在酸性条件下也具有强氧化性,则不能使用还原性的试剂如KI-淀粉溶液检验,可根据NaNO2具有还原性而NaNO3没有还原性来检验,取少量反应后的固体溶于蒸馏水,滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液,若溶液褪色证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成。
易错提醒 不理解F装置的工作原理导致解题错误。
思想方法练
1.D
2.BD
3.C
4.B
5.D
6.A
7.C
8.B
9.A
1.D Cu完全反应,与硝酸反应的HNO3分为2部分,一部分体现酸性,生成Cu(NO3)2,另一部分体现出氧化性,生成氮氧化物;体现出酸性的n(HNO3)=2n(Cu)=2×3.84 g64 g/mol=0.12 mol,体现出氧化性的n(HNO3)=0.1 mol,则消耗HNO3的总物质的量为0.12 mol+0.1 mol=0.22 mol。
2.BD 铜和硝酸反应,随着硝酸浓度的减小,硝酸的还原产物的价态降低,铜和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,故生成的气体有NO2和NO,则n(NO2)+n(NO)=1.12 L22.4 L/mol=0.05 mol,即被还原的硝酸的物质的量为0.05 mol;n(Cu)=2.56 g64 g/mol=0.04 mol,则生成n[Cu(NO3)2]=0.04 mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.04 mol×2=0.08 mol,则参加反应的硝酸的物质的量为0.05 mol+0.08 mol=0.13 mol。由分析知n(NO2)+n(NO)=0.05 mol,n(NO2)×1+n(NO)×3=n(Cu)×2=0.08 mol,解得n(NO2)=0.35 mol、n(NO)=0.15 mol,则该反应生成的NO2与NO的体积比为0.35∶0.15=7∶3,A项正确;n(Cu)=2.56 g64 g/mol=0.04 mol,则该反应转移电子数为0.08 NA,B项错误;由分析知该反应消耗HNO3的物质的量为0.13 mol,C项正确;反应结束后所得溶液中除生成的Cu(NO3)2中的NO3-,还含有未反应的HNO3,而未反应的HNO3的物质的量未知,则无法计算反应后溶液中c(NO3-),D项错误。
3.C 金属离子全部沉淀时,得到的2.54 g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁,故沉淀中氢氧根离子的质量为2.54 g-1.52 g=1.02 g,氢氧根离子的物质的量为1.02 g17 g/mol=0.06 mol,根据电荷守恒可知,金属失去电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量,设铜镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为x mol、y mol,则2x+2y=0.06、64x+24y=1.52,解得x=0.02,y=0.01,故合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1,A项正确;该浓硝酸的密度为1.40 g/mL、质量分数为63%,则该浓硝酸的物质的量浓度为1000×1.4×63%63mol/L=14.0 mol/L,B项正确;标准状况下,NO2和N2O4混合气体的物质的量为1.12 L22.4 L/mol=0.05 mol,设二氧化氮的物质的量为a mol,则四氧化二氮的物质的量为(0.05-a) mol,根据得失电子守恒可知,a×1+(0.05-a)×2×1=0.06,解得:a=0.04,NO2的体积分数为0.04mol0.05mol×100%=80%,D项正确。金属离子全部沉淀时,反应后溶质为硝酸钠,根据N守恒可知,硝酸钠的物质的量为0.05 L×14 mol/L-0.04 mol-(0.05-0.04) mol×2=0.64 mol,根据Na守恒可知n(NaOH)=n(NaNO3)=0.64 mol,故需要氢氧化钠溶液的体积为0.64mol1mol/L=0.64 L=640 mL,C项错误。
4.B n(NO)=2.24 L22.4 L·mol-1=0.1 mol,转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol,n(Cu)+n(Zn)=0.3mol2=0.15 mol,n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]=0.15 mol,硝酸盐中所含n(NO3-)=0.3 mol;溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,n(HNO3)=0.1 mol,则溶液中NO3-的总浓度为0.4 mol·L-1。
5.D 由题给信息得化学方程式为4Zn+10HNO3NH4NO3+4Zn(NO3)2+5H2O,由化学计量关系可得当生成1 mol Zn(NO3)2时,参加反应的HNO3的物质的量为2.5 mol。
6.A 由题意可知HNO3 NO2N2O4NO,由关系式分析可得:Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)=2n(O2)=2×1.68 L22.4 L·mol-1=0.15 mol。根据NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式:n(NaOH)=2n[Cu(NO3)2]=2n(Cu)=0.3 mol,则V(NaOH溶液)=0.3mol5mol·L-1=0.06 L=60 mL。
7.C n(Fe)=22.4 g56 g·mol-1=0.4 mol,铁粉加入稀HNO3中,首先被氧化为Fe3+,即:
Fe + 4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
0.2 mol 0.8 mol 0.2 mol 0.2 mol
HNO3完全反应后,过量的铁还会被Fe(NO3)3氧化,则:
2Fe(NO3)3+Fe 3Fe(NO3)2
0.2 mol 0.1 mol
所以共溶解铁粉0.3 mol,但后来没有气体放出。
8.B 由离子方程式3Fe+8H++2NO3- 3Fe2++2NO↑+4H2O(铁过量,产物为Fe2+)知,反应中Fe和H+过量,生成的NO的量以NO3-为准来计算,共得0.448 L NO(标准状况),过量的铁还可以和溶液中过量的H+反应产生H2,即Fe+2H+ Fe2++H2↑,生成0.224 L H2(标准状况),则气体体积共计0.672 L(标准状况下)。
9.A 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化,即Cu→Cu2+,NO3-→NO2-,51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol,共失去0.8 mol×2=1.6 mol电子,由得失电子守恒可知,NO3-→NO2-得到1.6 mol电子,故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol,由Na原子守恒可知另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol,A正确;常温下,Cu遇浓硝酸不发生钝化,B错误;N2O4在标准状况下不是气体,C错误;生成的Cu(NO3)2是氧化产物,不是还原产物,D错误。
10.答案 (1)0.05a-0.3 (2)1.0 (3)3.36
解析 因为得到NO2和NO混合气体,说明原硝酸溶液为浓HNO3。发生的反应有Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O和3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。由n(Cu)=6.4 g64 g·mol-1=0.1 mol和反应后溶液中含有n(NO3-)=0.1 L×3 mol·L-1=0.3 mol可知,反应完毕后还有HNO3剩余。剩余n(HNO3)为0.3 mol-0.1 mol×2=0.1 mol。
(1)由氮原子守恒得n(NO2)+n(NO)=n(HNO3)总-n(NO3-)余=(0.05a-0.3)mol。
(2)n(H+)=n(HNO3)剩余=0.3 mol-0.2 mol=0.1 mol,则c(H+)=0.1mol0.1 L=1.0 mol·L-1。
(3)当a=9时,硝酸的总物质的量为0.45 mol,则收集到混合气体的总物质的量为0.45 mol-0.3 mol=0.15 mol,V(NOx)=0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L。
本专题达标检测
1.B
2.C
3.C
4.D
5.D
6.D
7.C
8.D
9.B
10.D
11.C
12.AC
13.BC
14.CD
15.A
1.B NH3→NO,氮元素由化合态转化为化合态,A项不符合题意;N2→NH3,氮元素由游离态转化为化合态,B项符合题意;NO→NO2,氮元素由化合态转化为化合态,C项不符合题意;NO2→HNO3,氮元素由化合态转化为化合态,D项不符合题意。
2.C 光化学烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质,故A错误;汽车尾气中,NOx是空气中的N2和O2化合而成的,故B错误;安装尾气转化装置,可减少NO等污染物的排放,故C正确;夏季比冬季更易出现光化学烟雾,故D错误。
3.C 含氯消毒剂、75%酒精、过氧化氢均能使蛋白质发生变性,从而可以将新型冠状病毒杀灭,A项正确;汽车的排气管上装有催化转化器,有望使有毒的CO和NO发生氧化还原反应转化为N2和CO2,从而减少空气中污染物的含量,B项正确;酸雨的pH小于5.6,C项错误;积极推广太阳能、风能、地热能等,既满足了人类对能源的需要,同时也减少了对化石燃料的开采及使用,D项正确。
4.D 用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,导致瓶内压强小于外界压强,大气压将烧杯内的液体压入烧瓶,形成喷泉,A正确;若烧瓶内为CO2,烧杯内为NaOH等强碱浓溶液,二者发生反应,使烧瓶内气体压强减小,也可形成喷泉,B正确;HCl、NH3和SO2均可用该装置做喷泉实验,C正确;NO2和N2O4之间存在可逆反应,NO2和水反应生成HNO3和NO,NO不溶于水也不与水反应,有气体存在,所以烧瓶中不能充满稀硝酸,D错误。
5.D NH4Cl和Ca(OH)2反应时有水生成,为防止试管炸裂,试管口应略向下倾斜,故A错误;浓硫酸与氨气能够反应,不能用浓硫酸干燥氨气,故B错误;应用双孔塞,该装置中气体不能进入烧瓶中,故C错误;氨气极易溶于水,利用丁装置能防倒吸,故D正确。
6.D 根据图中信息可知,NOx被氧气氧化得到硝酸盐,氮元素化合价升高,被氧化,A错误;催化剂参与储存和还原过程,但反应前后质量和化学性质不变,B错误;还原过程中氮元素从+5价降为0价,生成0.1 mol N2,转移电子1.0 mol,C错误;三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,转化为无污染的气体再排放,D正确。
7.C 在工业上采用氨催化氧化法制取硝酸,路线①②③就是工业生产硝酸的主要途径,A正确;雷电固氮是空气中的N2与O2在电火花作用下反应产生NO,NO被O2氧化产生NO2,NO2被水吸收得到硝酸,故路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,B正确;氮气与氧气在高温或放电时反应产生NO,无法一步得到二氧化氮,C错误;题图涉及反应中都存在氮元素化合价的变化,因此都是氧化还原反应,D正确。
8.D 浓氨水具有挥发性,挥发产生的氨气能不断与铂丝接触被催化氧化,A项正确;浓氨水中含有NH3·H2O,B项正确;若铂丝始终保持红热,证明该反应放热,C项正确;氨催化氧化的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,D项错误。
9.B 根据题述化学方程式知,生成l mol N2O,需要3 mol CO,由于不能确定所处状况,所以不能确定气体的体积,A项错误;每个N2O、CO2分子中都含有22个电子,等物质的量的N2O和CO2中含有的电子数相同,B项正确;N2O中N元素的化合价为+1价,处于中间价态,化合价可以升高,也可以降低,N2O既有氧化性,又有还原性,C项错误;在题述反应中CO被氧化,而不是被还原,D项错误。
10.D 二氧化碳、二氧化硫与石灰乳反应分别生成碳酸钙、亚硫酸钙,则固体1中主要含有CaCO3、CaSO3,A错误;X可以是空气,且生成的二氧化氮与一氧化氮的最小物质的量之比为1,X可以不过量,B错误;处理含NH4+废水时,应生成无污染的气体氮气,发生反应为NH4++NO2-N2↑+2H2O,C错误;CO与石灰乳、NaOH均不反应,则气体2为CO,捕获剂所捕获的气体主要是CO,D正确。
11.C NH3与H2O反应生成的NH3·H2O在水中电离而使溶液导电,而不是NH3本身电离使溶液导电,NH3·H2O是电解质,NH3是非电解质,A项错误;SO2与水反应生成亚硫酸,硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性,将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀,硫酸钡不溶于强酸,B项错误;硝酸不稳定,易分解生成二氧化氮、水和氧气,红棕色的二氧化氮溶于硝酸而使硝酸溶液变黄,C项正确;浓硫酸具有吸水性,能使蓝色胆矾晶体变成白色,D项错误。
12.AC 用酒精喷灯加热CaCO3,CaCO3分解生成CaO和CO2,A项正确;加热NH4Cl固体不能制备NH3,B项错误;二氧化硫是酸性氧化物,能和碱反应生成盐和水,所以能和过量氨水反应生成(NH4)2SO3,C项正确;室温下,钠和空气中氧气反应生成氧化钠,加热或点燃条件下和氧气反应生成过氧化钠,D项错误。
13.BC 汽车尾气中含氮氧化物,是雾霾成因之一,A正确;题述过程中一氧化氮被氧化生成二氧化氮,二氧化氮在催化剂作用下反应生成氮气,该过程中NO2既是生成物又是反应物,B错误;氧元素从0价变为-2价,化合价降低被还原,氮元素化合价从+2价升高到+4价,+4价降低到0价,氮元素既有被氧化的过程又有被还原的过程,C错误;在催化剂条件下NO2和CO反应,生成CO2和N2,反应的化学方程式为2NO2+4CO4CO2+N2,D正确。
14.CD 含氨氮的废水直接大量排放,可使水中藻类植物大量繁殖,造成水体污染,故A错误;微生物在高温下会死亡,脱氮的速率会减小,故B错误;步骤a发生的反应为在硝化细菌的作用下,氧气将废水中的铵根离子氧化为硝酸根离子,反应的离子方程式为NH4++2O2NO3-+H2O+2H+,故C正确;化学沉淀法脱氮时,若溶液的碱性过强,镁离子会生成氢氧化镁沉淀,氨氮的去除率将下降,故D正确。
15.A 12.0 g CuO的物质的量为0.15 mol。NO2和NO的混合气体,二者体积比为1∶1,则组成相当于NO1.5,N的平均化合价为+3。
①若混合物中只有CuS,则CuS的物质的量为0.15 mol。
根据关系式CuS~SO42-~8e-,n(e-)=8×0.15 mol=1.2 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×1.2 mol=0.6 mol,标准状况下体积为13.44 L。
②若混合物中只有Cu2S,则Cu2S的物质的量为0.075 mol。
根据关系式Cu2S~2Cu2++SO42-~10e-,n(e-)=10×0.075 mol=0.75 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×0.75 mol=0.375 mol,标准状况下体积为8.4 L。
因此V的取值范围为8.4
(2)干燥氨气 d c
(3)C
(4)4NH3+5O24NO+6H2O
(5)放热
(6)锥形瓶内产生红棕色气体
解析 (1)A中是固体和固体在加热条件下的反应,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)B装置盛装碱石灰,其作用为干燥氨气,C装置用于收集氨气,氨气的密度比空气小,导管需要短进长出,因此装置中导管的连接顺序为a→d→c→b。(3)氨气极易溶于水,要防倒吸,因此氨气的尾气处理装置不能选用C。(4)氨催化氧化生成一氧化氮和水,其反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(5)锥形瓶内铂丝始终保持红热状态,说明该反应是放热反应。(6)锥形瓶内生成NO,NO和氧气反应生成NO2,因此实验现象为锥形瓶内产生红棕色气体。
17.答案 (1)①
(2)①2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O ②a
(3)4NH3+5O2 4NO+6H2O
(4)①3NO2+H2O 2HNO3+NO,NO2有1/3转化成NO没有被吸收掉 ②NaNO3 ③ⅰ.b ⅱ.根据图中信息可知,氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大。当混合气体中NO2含量小于50%时,具有氧化性的H2O2能将NO氧化成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大
解析 (1)氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程,步骤①中氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气,属于氮的固定。
(2)氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气与水,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O;氨气是碱性气体,不能用酸性干燥剂干燥。
(3)工业上利用氨气与氧气发生催化氧化反应制备NO,反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。
(4)①水与NO2反应生成硝酸和NO,反应的化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO,NO2有1/3转化成NO没有被吸收掉。②NaOH和NO2发生歧化反应,NO2中+4价的N部分化合价降低为NaNO2中+3价的N,则还应有部分N化合价升高,应转化为NaNO3中+5价的N,因此方程式中的另一个产物为NaNO3。③ⅰ.根据图像可知,随着NaOH溶液浓度增大,氮氧化物的吸收率先增大后减小,故a错误;当氢氧化钠溶液浓度一定时,NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大,故b正确。ⅱ.当混合气体中NO2含量小于50%时,具有氧化性的H2O2能将NO氧化成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大。
18.答案 (1)NO、NO2
(2)2NH3+2O2N2O+3H2O 3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+
(3)试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体
(4)3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
(5)+2
解析 由题图可知X为NH3,Y为NO,Z为NO2,W为HNO3。
(2)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O和水,反应的化学方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O;在酸性NaClO溶液中,HClO与NO生成Cl-、H+和NO3-,则反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+。(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,一氧化氮是无色气体,二氧化氮是红棕色气体,二氧化氮和水反应后气体压强减小,外界大气压不变,所以外界大气压对水作用而使水进入试管中,3体积NO2与水反应生成1体积NO,所以现象为试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体。(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、H2O和NO,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。(5)50 mL 0.01 mol·L-1NaNO2溶液中n(NaNO2)=0.05 L×0.01 mol·L-1=5×10-4 mol,10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液中n(KMnO4)=0.01 L×0.02 mol·L-1=2×10-4 mol,二者恰好完全反应时,设还原产物中Mn的化合价为x,则5×10-4 mol×2=2×10-4 mol×(7-x),解得x=+2。
19.答案 (1)还原 (2)①有气泡生成 ②淀粉碘化钾 (3)③①②
(4)2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O 15 mol
解析 (1)若要解毒可将Fe3+重新还原为Fe2+,因此美蓝溶液应具有还原性。
(2)①亚硝酸钠与硫酸反应会生成HNO2,HNO2不稳定易分解生成NO和NO2,因此可以观察到气泡。
②加入淀粉碘化钾溶液,酸性条件下,亚硝酸盐可将碘离子氧化为碘单质,淀粉遇碘单质变蓝。
(3)根据题图可以看出若要达到1mg·kg-1,冷藏不密封用时最长,冷藏密封用时最短,因此保存时间由长到短为③①②。
(4)二氧化氯作氧化剂,亚硝酸钠作还原剂,离子方程式为2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O;ClO2中的Cl的化合价在反应中由+4价降低到-1价,因此每个ClO2得5个电子,3 mol ClO2参与反应,在反应中一共转移15 mol电子。
20.答案 (1)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②除去气体中含有的水蒸气 (2)①NO2- ②0.002 mol·L-1
解析 (1)①装置A中,NH4Cl与Ca(OH)2发生复分解反应,生成CaCl2、NH3、H2O,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气。
(2)①当x=1.5时,气体的平均组成为NO1.5,此时NO、NO2按体积比为1∶1混合,只发生反应(Ⅰ),随着x的不断增大,NO2的含量不断增多,此时不仅发生反应(Ⅰ),还发生反应(Ⅱ)。只有发生反应(Ⅱ)后,溶液中才生成NO3-,由此可得出图中线段a表示的离子为NO2-。
②设NaNO2的物质的量为x
2MnO4- ~ 5NO2-
2 5
0.005 mol·L-1×16×10-3L x
x=0.005mol·L-1×16×10-3L×52=0.000 2 mol,则c(NaNO2)=0.000 2mol0.1 L=0.002 mol·L-1。
第三单元 含氮化合物的合理使用
基础过关练
题组一 铵盐的性质
1.(2020山东济南历城二中高一上期末)试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是( )
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞试剂
D.加氢氧化钠溶液,加热,滴入紫色石蕊试剂
2.(2019天津和平高一检测)用加热法可以分离的一组物质是( )
A.氯化铵和消石灰
B.碳酸氢铵和过氧化钠
C.氯化铵和氯化钠
D.碘和氯化铵
题组二 实验室制备氨气
3.(2020四川乐山高一上教学质量检测)实验室可用下图所示装置干燥、收集某气体R,则R可能是( )
A.SO2 B.NH3 C.HCl D.O2
4.(2019北京西城高一上期末)利用下图所示装置及药品制取氨气。
(1)A中制氨气的化学方程式是 。
(2)B中碱石灰的作用是 。
(3)C处是用集气瓶收集氨气的装置,请绘出装置图。
题组三 常见氮肥及其使用
5.施用氮肥能促进作物生长,并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是( )
A.尿素CO(NH2)2是一种氮肥
B.储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处
C.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用
D.氮肥溶于水,其中的氮元素均以铵根离子形式存在
6.NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法正确的是( )
A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B.NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解
C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D.图中所涉及的O2都要用纯氧
7.(2020安徽六安一中高一月考)为检验一种氮肥的成分,某学习小组的同学进行了以下实验:①加热氮肥样品生成两种气体(室温下),其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。②取少量该氮肥样品溶于水,并加入少量BaCl2溶液,没有明显变化。由此可知该氮肥的主要成分是( )
A.NH4HCO3 B.NH4Cl
C.(NH4)2CO3 D.NH4NO3
题组四 氮氧化物的无害化处理
8.氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还能形成光化学烟雾。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:①NO2+NO+2NaOH 2NaNO2 +H2O,②2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O。
在反应①中,氧化剂是 ,还原剂是 。
(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳,消除这两种大气污染物的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成氮气和二氧化碳,该反应的化学方程式为 。
(3)在一定条件下氨气亦可将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式: 。
能力提升练
题组一 氨气的实验室制法
1.(2020安徽师大附中高一下线上质量评估,)已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色,D中出现无色液体。下列有关说法正确的是 ( )
A.装置C中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
B.装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙
C.装置D中液体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝
D.装置A中加入的固体,可以是NH4HCO3或NH4Cl
2.(2020河北石家庄第二中学高一下期中,)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )
选项
a中的物质
b中的物质
c中的物质
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
70%浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
题组二 氮氧化物的无害化处理
3.(2019河北衡水中学高三上期中,)现用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是( )
图1 氨气喷泉实验
图2 喷泉实验中瓶内压强变化曲线
A.制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2
B.NH3可使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.关闭a,将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧瓶口c,打开b,完成喷泉实验,电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2,则E点时喷泉最剧烈
D.工业上,若出现液氨泄漏,喷稀盐酸比喷洒NaHCO3溶液处理效果好
4.(2020四川成都高一期末调研,)氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一。其中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂设计如下流程处理氨氮废水:
(1)过程①的目的是将NH4+转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出。生成NH3的离子方程式为 。
(2)过程②加入NaClO可将废水中的NH4+和NH3·H2O转化为无毒气体,该反应是 (“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”),反应后含氮元素、氯元素的物质分别为 、 (写化学式)。
(3)余氯废水中主要含NaClO以及HClO,过程③中去除余氯的溶液X可能是 (填序号)。
a.KOH溶液 b.Na2SO3溶液 c.Na2S溶液
写出用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式 。
专题强化练3 氮及其化合物的性质与转化
1.(2019北京门头沟一模,)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法中不正确的是( )
A.X是N2O5
B.可用排空气法收集NO
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.从原理上看,NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
2.(2020江苏锡山高级中学4月检测,)对下列事实的解释正确的是( )
A.不用浓硝酸和铜屑反应制硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性
B.久置的浓硝酸溶液呈黄色,说明浓硝酸具有不稳定性
C.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
D.锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸酸性太弱
3.(2020辽宁鞍山第八中学高一下期中,)已知Fe2+易被氧化,下列有关氮元素的单质及其化合物的说法错误的有( )
①氮气与氧气在放电的条件下可直接生成NO2 ②铵盐都不稳定,受热分解都生成氨气 ③向Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸,无明显变化 ④实验室加热氯化铵固体制备氨气
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
4.(2020山东济宁实验中学高一开学检测,)下列有关说法不正确的是( )
A.实验室不可用中性干燥剂CaCl2干燥氨气
B.实验室可用NaOH溶液处理NO2和HCl废气
C.实验室用氯化铵溶液和氢氧化钙溶液混合制取氨气
D.实验室利用废铜屑制取CuSO4溶液的理想方法是:将废铜屑在空气中灼烧后再溶于稀硫酸
5.(2020河北石家庄第二中学高一下期中,)如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是( )
A.N2与NO2的混合气体
B.O2与NO2的混合气体
C.NO与NO2的混合气体
D.NO2一种气体
6.(2020甘肃张掖高一上期末,)现将1.92 g Cu投入一定量的浓HNO3中,Cu完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下672 mL的混合气体,可用NOx表示,将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的O2,恰好使气体完全溶于水,则通入标准状况下的O2的体积为( )
A.504 mL B.336 mL C.224 mL D.168 mL
7.(2020湖北沙市中学高一上期末,)某同学采用如图装置进行实验,证明了铜与稀硝酸反应生成了NO。实验时,先向注射器内加入一定量的稀硝酸,排净注射器内的空气,迅速将带有铜丝的橡皮帽盖上,一段时间后,注射器内有无色气体产生。
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为
。
(2)NO是大气污染物之一。目前有一种治理方法是在400 ℃左右,有催化剂存在的情况下,用氨气把NO还原为氮气和水。该反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O,每有10 mol N2生成,氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。
(3)N2O4(l)为氧化剂,可以与火箭燃料偏二甲肼(C2H8N2)反应,放出巨大能量,把火箭送入太空,同时产生两种无毒气体,反应的化学方程式为
。
(4)①写出实验室由NH4Cl和Ca(OH)2加热制取氨气的化学方程式 。
②进行氨气的喷泉实验,若在水中加入酚酞,得到红色喷泉。该实验体现了氨气的两个重要性质分别是 、 。
第三单元综合拔高练
五年选考练
考点1 铵盐的性质及应用
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
2.(高考组编,)下列说法正确的是( )
A.(2018江苏单科,6C)NH4Cl 与Ca(OH)2 混合加热可生成NH3
B.(2019江苏单科,7C)室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2NO3-+2H+ Cu2++2NO2↑+H2O
C.(2017江苏单科,7D)NH3 NO HNO3
D.(2019江苏单科,3A)NH4HCO3受热易分解,可用作化肥
考点2 氮氧化物的无害化处理
3.(2019江苏单科,16,12分,)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。其他条件相同,NO转化为NO3-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
三年模拟练
应用实践
1.(2020广东揭阳、汕头名校联考,)工业上常采用生物硝化法将NH4+转化为NO3-来处理氨氮废水,工作流程如图,下列说法错误的是( )
A.生物硝化法处理废水,会导致水体酸性增强:NH4++2O2NO3-+2H++H2O
B.长期过量使用NH4Cl等铵态化肥,会使水体富营养化
C.检验NH4+所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D.可以加入石灰石来调节水体的pH
2.(2019甘肃玉门一中高一下期末,)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质,其中能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨气
B.用装置乙除去氨气中的水蒸气
C.丙的原理为NH3+HClNH4Cl
D.用装置丁吸收尾气
3.(2020江西南昌二中月考,)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如下图所示,下列说法正确的是( )
A.X是N2
B.汽车尾气中含有的氮氧化合物是由于汽油燃烧产生的
C.NH4+中含有非极性共价键
D.上述历程的总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O
4.()氨气广泛应用于生产化肥、作制冷剂等方面。回答下列问题:
(1)实验室可用下图所示装置合成氨气。
①亚硝酸钠与氯化铵溶液反应的离子方程式为 。
②锥形瓶中盛有一定量水并滴有几滴酚酞溶液。反应一段时间后,锥形瓶中溶液变红,则气体X的成分为N2、水蒸气、 和 。(填化学式)
(2)最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统,可持续合成氨气,其原理如图所示。
图中反应Ⅱ属于 ,反应Ⅲ属于 。(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)
迁移创新
5.(2020北京昌平高一上期末,)从元素化合价和物质类别两个角度学习、研究物质的性质,是一种行之有效的方法。以下是氮元素形成物质的“价—类”二维图。
(1)①是一种人工固氮的重要途径,该反应的化学方程式是 。
(2)②的化学方程式是 。
(3)⑤的化学方程式是 。(任写一种)
(4)R可与NaOH溶液反应:HNO2+NaOHNaNO2+H2O,该反应体现了R的 性。
(5)Q的化学式是 ,Q属于酸性氧化物,写出Q与水反应的化学方程式 。
(6)L在水体中过多蓄积会导致水体富营养化。将水体调节为酸性后加入适量NaClO,可将L中阳离子转化为无污染气体以去除。写出L与NaClO反应的离子方程式: 。
本专题复习提升
易混易错练
易错点1 对铵盐的性质固化理解
1.(2020大庆外国语学校高一月考,)下列关于铵盐的叙述中正确的是( )
①所有铵盐中的N均呈-3价
②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用
④铵盐都是离子化合物
⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
⑥所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
⑦向NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热,反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O
⑧NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
A.①③④
B.②③④⑦
C.①②③④
D.①②③④⑤
易错点2 误认为钝化是没有反应
2.(2019黑龙江四校联合高一期末,)对下列事实的解释错误的是( )
A.在蔗糖中加入浓硫酸后出现黑色物质,说明浓硫酸具有脱水性
B.浓硝酸在光照下颜色变黄,说明浓硝酸不稳定
C.常温下,浓硝酸可以用铝罐贮存,说明铝与浓硝酸不反应
D.浓HNO3与浓H2SO4露置于空气中,溶液浓度均降低
易错点3 忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性
3.()在浓硝酸中放入铜片:
(1)开始反应的离子方程式为 ,实验现象为 。
(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的离子方程式为 。
(3)待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,原因是 。
(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生气体5.6 L(标准状况下),则所消耗硝酸的物质的量是 。
易错点4 忽视守恒法的应用
4.(2020安徽全国示范高中名校联考,)向含有0.01 mol Cu,a mol Cu2O、b mol CuO的混合物中滴加6 mol·L-1的稀硝酸溶液至10 mL时,固体恰好完全溶解,得到标准状况下224 mL气体(纯净物)。下列说法正确的是( )
A.反应过程中转移0.01 mol电子
B.a=0.05 mol
C.a∶b=1∶1
D.被还原的硝酸为0.06 mol
易错点5 忽视实验原理导致错解
5.(2020安徽安庆高三期末教学质量监测,)某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。
已知:2NaOH+2NO2NaNO3+NaNO2+H2O
2NaOH+NO2+NO2NaNO2+H2O
请回答下列问题:
Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO。
(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为
。
(2)装置C的作用为 。
(3)乙同学认为用装置F代替B更合理,理由为 。
Ⅱ.探究NO与Na2O2反应
已知:NaNO2既有氧化性,又有还原性;
J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。
(4)检验上图装置气密性的方法为 。
(5)实验结束后,设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成: 。(可供选择的试剂:蒸馏水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)
思想方法练
守恒思想在硝酸与金属有关计算中的应用
1.(2020黑龙江哈尔滨第六中学期末,)将3.84 g铜粉与一定量浓硝酸反应,当铜完全作用时,溶液中的NO3-减少0.1 mol,则所消耗硝酸的物质的量是( )
A.0.1 mol B.0.11 mol
C.0.16 mol D.0.22 mol
2.(双选)(2020山东济南中学高一选科调研,)将2.56 g Cu和200 mL某浓度的浓HNO3混合,随着反应的进行生成气体的颜色逐渐变浅,当Cu反应完全时,共收集到气体1.12 L(标准状况)。下列关于该反应的分析错误的是( )
A.该反应生成的NO2与NO的体积比为7∶3
B.该反应转移电子数为0.04NA
C.该反应消耗HNO3的物质的量为0.13 mol
D.反应结束后所得溶液中(忽略反应前后溶液体积的变化)c(NO3-)=0.4 mol·L-1
3.(2020甘肃西北师范大学附属中学高一上期末,)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中逐滴加入1.0 mol/L NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是( )
A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1
B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L
C.得到2.54 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600 mL
D.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%
4.(2019湖南株洲二中高一检测,)7 g 铜锌合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其在标准状况下的体积为2.24 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中NO3-的浓度为 ( )
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
5.()锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水,当生成1 mol硝酸锌时,参加反应的硝酸的物质的量是( )
A.1 mol B.1.5 mol
C.2 mol D.2.5 mol
6.()足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L(标准状况)O2混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1氢氧化钠溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL
7.()将22.4 g铁粉逐渐加入含HNO3 0.8 mol的稀HNO3中,反应生成气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)的变化关系如图所示,其中正确的是( )
8.()有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸,其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4 mol·L-1和2 mol·L-1,取10 mL此混合酸,向其中加入过量的铁粉,待反应结束后,可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中HNO3被还原成NO)( )
A.0.448 L B.0.672 L
C.0.896 L D.0.224 L
9.()Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物,这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,反应过程及有关数据如图所示:
下列有关判断正确的是( )
A.若铜片为51.2 g,则生成0.2 mol NaNO3
B.常温下,Cu遇浓硝酸钝化,不可能发生上述反应
C.标准状况下收集的氮的氧化物的体积为20.16 L
D.生成的Cu(NO3)2既是氧化产物,又是还原产物
10.()将6.4 g铜加入50 mL a mol·L-1的硝酸溶液中,铜全部溶解,得到NO2和NO的混合气体。将反应后溶液稀释至100 mL,测得NO3-的浓度为3 mol·L-1。
(1)混合气体中NO2和NO的总物质的量为 mol(用含a的式子表示)。
(2)稀释后的溶液中H+的物质的量浓度为 mol·L-1。
(3)若a=9,则收集到NO2和NO混合气体在标准状况下体积为 L。
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020江苏淮安高中教学协作体高二上学期联考)2018年8月7日,科学家在线发表了关于玉米生物固氮的研究,为减少化肥使用和发展绿色农业提供重要的理论指导,固氮通常指将氮元素从游离态转化为化合态的过程。下列变化属于固氮的是( )
A.NH3→NO B.N2→NH3
C.NO→NO2 D.NO2→HNO3
2.(2020吉林长春六中、八中、十一中12月联考)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物,形成过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.光化学烟雾中各成分都具有强还原性
B.汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质
C.燃油汽车安装尾气转化装置有利于遏制光化学烟雾的排放
D.同一地区,相同条件下,冬季比夏季更易出现光化学烟雾
3.(2020江苏苏州高一下期中)化学与生活息息相关,下列关于生活中的化学,说法错误的是( )
A.近期,全球爆发了新型冠状病毒肺炎,从化学角度,可用含氯的消毒剂、75%酒精、过氧化氢等进行病毒的杀灭
B.汽车的排气管上装有催化转化器有望使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
C.燃烧化石燃料排放的废气中含大量SO2,造成大气污染,从而使雨水pH=5.6
D.应积极推广太阳能、风能、地热能等,减少化石燃料的使用
4.(2020江西宜春高三第三次月考)中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,下列有关说法不正确的是( )
A.用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而形成喷泉
B.选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验
C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验
D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸
5.(2019湖南长郡中学高一下期末)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中少量水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
6.(2020湖北汉阳一中高一期中)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.还原过程中生成0.1 mol N2,转移电子数为0.5 NA
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
7.(2020陕西延安一中高一摸底)氮的转化关系图如下:
则下列说法不正确的是( )
A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2
D.上述所有反应都是氧化还原反应
8.(2020四川阆中中学高一开学考试)氨能被氧气氧化,经一系列反应得到硝酸。分析如图实验所得结论错误的是( )
A.浓氨水具有挥发性
B.浓氨水中含有NH3·H2O
C.若Pt丝始终保持红热,则该反应放热
D.锥形瓶口有少量红棕色气体出现,图中涉及的化学反应为4NH3+7O24NO2+6H2O
9.(2020重庆江北中学高一上期末)N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂,下列反应能产生N2O:3CO+2NO23CO2+N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是( )
A.上述反应中每生成1 mol N2O,消耗67.2 L CO
B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数
C.N2O只有氧化性,无还原性
D.上述反应中若有3 mol的CO被还原,则转移6NA个电子
10.(2020辽宁抚顺第一中学期中)绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大构想,某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
已知:NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O
下列说法正确的是( )
A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO4
B.X可以是空气,且需过量
C.处理含NH4+废水时,发生的反应为NH4++5NO2-+4H+6NO↑+4H2O
D.捕获剂所捕获的气体主要是CO
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
11.(2020天津静海第一中学高一下期中)根据下列实验事实得出的相应结论正确的是( )
选项
实验事实
结论
A
NH3的水溶液可以导电
NH3是电解质
B
SO2通入硝酸钡溶液出现白色沉淀
BaSO3不溶于强酸
C
浓硝酸久置发黄
硝酸不稳定
D
浓硫酸能使蓝色胆矾晶体变成白色
浓硫酸具有脱水性
12.(2020江苏南京高一上期末统测)下列有关化学反应的叙述正确的是( )
A.用酒精喷灯加热CaCO3生成CaO
B.实验室加热NH4Cl固体制备NH3
C.SO2和过量氨水反应生成(NH4)2SO3
D.Na在空气中燃烧制取Na2O
13.汽车尾气催化转化装置的工作原理如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.汽车尾气中含氮氧化物,是雾霾成因之一
B.该过程中NO2是生成物
C.该过程中氧元素被还原,氮元素只被氧化
D.该过程中会发生反应:2NO2+4CO4CO2+N2
14.(2019江苏扬州高一下学期期末调研)废水中的氨氮(NH3、NH4+)采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去,具体原理如下:
①微生物脱氮法:NH4+NO3-N2
②化学沉淀法:向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀从而去除氨氮,下列有关说法正确的是( )
A.含氨氮的废水直接大量排放,对水体的影响不大
B.微生物脱氮时可在高温下进行,以加快脱氮的速率
C.步骤a发生反应:NH4++2O2NO3-+H2O+2H+
D.化学沉淀法脱氮时,溶液的碱性过强,氨氮的去除率将下降
15.将一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量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SO42-)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1∶1,则V可能为 ( )
A.9.0 B.13.5 C.15.7 D.16.8
三、非选择题(本题共5个小题,共60分)
16.(10分)(2020河南郑州高一上期末)氨在人类的生产和生活中有着广泛的应用。利用下图装置某化学兴趣小组在实验室制备氨气并进行氨的催化氧化实验。
Ⅰ.制备并收集干燥的氨气
(1)A中反应的化学方程式为 。
(2)B装置的作用为 ,C装置用于收集氨气,则装置中导管的连接顺序为a→ → →b。
(3)氨气的尾气处理装置不能选用(填字母)。
Ⅱ.氨的催化氧化实验
将铂丝烧至红热,放入盛有氨气和空气的锥形瓶中,请回答:
(4)氨的催化氧化反应的化学方程式为 。
(5)锥形瓶内铂丝始终保持红热状态,说明该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
(6)锥形瓶内的实验现象为 。
17.(12分)已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示,回答下列问题。
(1)①~④各步转化中,属于氮的固定的是 (填序号)。
(2)实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气。
①化学方程式是 。
②干燥氨气不可选用的试剂是 (填字母)。
a.浓硫酸 b.碱石灰 c.NaOH固体
(3)工业上用氨气制备NO的化学方程式是 。
(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2,可用以下方法吸收:
①水吸收法。结合化学方程式说明用水吸收NO2的缺陷 。
②NaOH溶液吸收法。发生的反应有:2NaOH+NO+NO2 2NaNO2+H2O,NaOH+NO2 +NaNO2+H2O(填化学式,不需要配平方程式)。
③用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如下图:(α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量)
ⅰ.根据上图得知 (填字母)。
a.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
b.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
ⅱ.当α小于50%时,加入H2O2能提高氮氧化物的吸收率,原因是
。
18.(16分)(2020山东济南高一选科调研)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段,氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。
(1)从氮元素化合价的角度分析,X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有 (填化学式)。
(2)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 。尾气中的NO用酸性NaClO溶液吸收,其原理是HClO氧化NO生成Cl-和NO3-,其离子方程式为 。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中,观察到的现象为 。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为 。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3,则50 mL 0.01 mol·L-1NaNO2溶液与10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液恰好完全反应时,还原产物中Mn的化合价为 。
19.(12分)(2020山东潍坊高一上期末)亚硝酸(HNO2)是一种不稳定的酸,易分解为NO2和NO;亚硝酸钠是一种重要的化工原料,酸性条件下能氧化碘离子等还原性物质,常用作漂白剂、媒染剂。回答下列问题:
(1)亚硝酸钠会与人体中的血红蛋白作用,将二价铁氧化为三价铁,从而使血红蛋白丧失输送氧气的功能而使人体中毒。一旦发生亚硝酸盐中毒,立即注射美蓝溶液进行治疗,推断美蓝溶液具有 (填“氧化”或“还原”)性。
(2)亚硝酸钠外观极像食盐,和食盐一样有咸味。工业上常用下列两种方法检验食盐中是否混有亚硝酸钠。
①取样品,加稀硫酸,若观察到 (填现象),说明样品中含有亚硝酸钠。
②取样品,加 溶液(填试剂名称),酸化后溶液变蓝,说明样品中含有亚硝酸钠。
(3)研究发现不同条件下保存萝卜,亚硝酸钠含量随时间变化如图所示,若要保证在亚硝酸钠含量低于1 mg·kg-1时食用,则三种条件下保存时间由长到短的顺序是 (填序号)。
(4)鱼塘中亚硝酸钠浓度过高会使鱼不吃食甚至死亡。可用适量二氧化氯(ClO2)处理亚硝酸钠,ClO2被还原为Cl-,反应的离子方程式为 ;若有3 mol ClO2参与反应,则转移电子的物质的量是 。
20.(10分)(2020江苏淮安高中教学协作体高二学测科目联考)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:
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②装置D中碱石灰的作用是 。
(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收处理NOx。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2 (Ⅰ)
2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2 (Ⅱ)
①将1 mol NOx通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的NO3-、NO2-两种离子的物质的量随x变化关系如下图所示,则图中线段a表示 (填离子符号)随x值变化的关系。
②为了检测吸收液中NaNO2含量,某兴趣小组取100 mL该吸收液,用0.005 mol·L-1的高锰酸钾(酸性)溶液滴定,消耗高锰酸钾溶液的体积为16.00 mL。(已知:2MnO4-+5NO2-+6H+2Mn2++5NO3-+3H2O)则吸收液中NaNO2的物质的量浓度为 。
第三单元 含氮化合物的合理使用
基础过关练
1.B
2.C
3.B
5.D
6.C
7.A
1.B 向固体中加入NaOH溶液,加热,发生离子反应:NH4++OH-NH3↑+H2O,产生的气体若能将湿润的红色石蕊试纸变蓝,则证明该白色固体是铵盐。
2.C 铵盐可与碱反应,选项A在加热时发生反应2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2,不能用加热法分离两者的混合物。选项B中的NH4HCO3受热分解,且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应,也无法达到分离的目的。碘在受热时升华,NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合,故选项D无法达到分离的目的。选项C,NH4Cl受热分解后可从体系中脱离,遇冷又重新化合为NH4Cl晶体,从而达到与NaCl分离的目的。
3.B R气体可以使用碱石灰干燥,使用向下排空气法收集,这说明R是碱性气体或中性气体且密度小于空气,二氧化硫和氯化氢均是酸性气体,氧气密度大于空气,氨气为碱性气体且其密度小于空气,可以使用向下排空气法收集,B项正确。
4.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)干燥NH3 (3)
解析 (1)由装置图可知,该实验用氯化铵和氢氧化钙加热制氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气为碱性气体,反应过程中产生了水,氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。
(3)由于氨气密度比空气小、易溶于水,所以不能采用排水法收集,只能用向下排空气法收集。
5.D 尿素CO(NH2)2是一种常用的高效的氮肥,故A正确;由于碳酸氢铵在温度较高时易分解,则储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处,故B正确;铵态氮肥与碱性物质混合使用会生成氨气,会使铵态氮肥的肥效降低,故C正确;尿素中的氮元素不是以铵根离子形式存在,故D错误。
6.C NaHCO3不是常用的化肥,A项不正确;Na2CO3受热不易分解,B项不正确;NH3和NO2在一定条件下可以发生氧化还原反应,C项正确;氨的催化氧化用空气就可以,不一定要用纯氧,D项不正确。
7.A 一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体是氨气,即该氮肥中含有NH4+。另一种气体能使澄清石灰水变浑浊,该气体可能是CO2。取少量该氮肥样品溶于水,并加入少量氯化钡溶液,没有明显变化,这说明该氮肥中没有SO42-和CO32-,因此该氮肥应该是碳酸氢铵;A项正确。
8.答案 (1)NO2 NO
(2)2CO+2NO N2+2CO2
(3)6NO2+8NH3 7N2+12H2O
解析 (1)根据NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O可知,NO2中氮元素的化合价从+4价降低到+3价,作氧化剂,NO中氮元素的化合价从+2价升高到+3价,作还原剂。
(2)一氧化氮和一氧化碳反应生成氮气和二氧化碳,该反应的化学方程式为2CO+2NO N2+2CO2。
(3)根据题意可知,生成物应该是氮气和水,反应的化学方程式为6NO2+8NH3 7N2+12H2O。
能力提升练
1.C
2.B
3.D
1.C 装置C中氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气、H2O和金属铜,氮元素化合价由-3价升高为0价,铜元素化合价由+2价降低为0价,根据得失电子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,A项错误;无水氯化钙能与NH3反应,所以装置B中加入的物质不能是无水氯化钙,B项错误;装置D中液体是氨水,可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C项正确;NH4Cl加热分解为NH3和HCl,试管口温度降低,NH3和HCl化合生成NH4Cl,不能用加热NH4Cl来制备NH3,D项错误。
2.B 用图示排空气法收集NH3时,导管应短进长出,A项错误;Na2SO3与70%的H2SO4反应可制取SO2,用NaOH吸收尾气,B项正确;不能用排空气法收集NO,C项错误;MnO2与浓盐酸在加热条件下才能反应生成Cl2,D项错误。
3.D CaO能与水反应,同时放出大量的热,有利于氨气的逸出,而CaCl2溶于水时热量的变化很小,与水不反应,A错误;氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,B错误;三颈烧瓶内气体压强与外界大气压的差值越大,喷泉越剧烈,由图2可知,C点的压强最小、大气压不变,所以C点的压强差最大,喷泉最剧烈,C错误;盐酸显酸性,碳酸氢钠溶液显碱性,氨水显碱性,氨气在酸性溶液中被吸收的效率高于碱性溶液,D正确。
4.答案 (1)NH4++OH-NH3↑+H2O
(2)氧化还原反应 N2 NaCl
(3)bc HClO+SO32-Cl-+SO42-+H+(或HClO+2SO32-Cl-+SO42-+HSO3-)
解析 (1)从流程图中可知,过程①中加入NaOH溶液,大部分NH4+与OH-作用,生成NH3和H2O。反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O。(2)过程②中加入NaClO,可与废水中的NH4+和NH3·H2O发生氧化还原反应。(3)余氯废水中含NaClO以及HClO,过程③中去除余氯,可利用还原剂,将氯元素转化为Cl-。KOH溶液具有碱性,能与HClO反应,但产物仍具有强氧化性,a不符合题意;Na2SO3具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-、SO42-等,b符合题意;Na2S溶液具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-、S等,c符合题意;用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式为HClO+SO32-Cl-+SO42-+H+或HClO+2SO32-Cl-+SO42-+HSO3-。
专题强化练3 氮及其化合物的性质与转化
1.B
2.B
3.D
4.C
5.A
6.B
1.B NO遇空气中的氧气会被氧化为NO2,不能用排空气法收集NO,故B错误。
2.B Cu+4HNO32NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O,1 mol铜反应需要消耗4 mol浓硝酸,同时生成二氧化氮会污染环境,通常利用硝酸与氧化铜反应制取硝酸铜,不产生有害气体,不用浓硝酸和铜屑反应制硝酸铜,与浓硝酸的挥发性无关,故A错误。浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶,久置的浓硝酸溶液呈黄色,说明浓硝酸具有不稳定性,故B正确。在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,在酸溶液中硝酸根离子具有强氧化性,铜粉溶解,故C错误。硝酸为氧化性酸,与锌反应不能生成氢气,与其酸性强弱无关,HNO3为强酸,故D错误。
3.D 在放电条件下,氮气和氧气反应生成一氧化氮而不是二氧化氮,①错误;NH4NO3受热分解不一定生成氨气,②错误;向硝酸亚铁溶液中滴加稀盐酸,酸性条件下,硝酸根离子具有强氧化性,能把亚铁离子氧化生成铁离子,溶液颜色有变化,同时生成的NO遇空气会被氧化为红棕色的二氧化氮,③错误;氯化铵受热易分解,冷却时又生成氯化铵,所以得不到氨气,④错误;D项正确。
4.C 实验室不可用中性干燥剂CaCl2干燥氨气,A项正确;2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,HCl+NaOHNaCl+H2O,因此实验室可用NaOH溶液处理NO2和HCl废气,B项正确;实验室用氯化铵固体和氢氧化钙固体混合制取氨气,C项错误;实验室利用废铜屑制取CuSO4溶液的理想方法是将废铜屑在空气中灼烧后再溶于稀硫酸,避免生成污染性气体,D项正确。
5.A 由于常温下N2不能与氧气反应,若试管中是N2与NO2的混合气体,则试管不能完全被水充满,因此A项符合题意。
6.B 1.92 g Cu的物质的量为n(Cu)=1.92g64g/mol=0.03 mol,反应时失去电子的物质的量为2×0.03 mol=0.06 mol,整个反应过程为HNO3NOxHNO3,反应前后HNO3的物质的量不变,而化合价变化的只有铜和氧气,则Cu失去电子数目等于O2得到电子的数目,所以消耗氧气的物质的量为n(O2)=0.06mol4=0.015 mol,标准状况下V(O2)=0.015 mol×22 400 mL/mol=336 mL,故答案为B。
7.答案 (1)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(2)2∶3 (3)C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O
(4)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②氨气易溶于水 氨气与水反应生成碱
解析 (1)铜和稀硝酸反应会生成NO气体,反应的化学方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(2)反应4NH3+6NO5N2+6H2O中,NO为氧化剂,NH3为还原剂,N2既是氧化产物又是还原产物,氧化产物和还原产物物质的量之比为4∶6=2∶3。
(3)N2O4与偏二甲肼(C2H8N2)反应得到两种无毒气体,所以二者反应的气体产物是氮气、二氧化碳,另外还生成了水,反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O。
(4)实验室制备氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。进行氨气的喷泉实验,若在水中加入酚酞,得到红色喷泉,可说明氨气极易溶于水且氨气与水反应生成的一水合氨呈碱性。
第三单元综合拔高练
五年选考练
1.C
2.A
1.C 雾和霾的分散剂均为空气,A正确;由题图可知雾霾中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B正确;NH3应是形成无机颗粒物的反应物,C错误;过度施用氮肥会增加大气中NH3的含量,D正确。
2.A NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3,A正确;稀HNO3与Cu反应生成NO,B错误;NO不与H2O反应,C错误;NH4HCO3受热易分解与其用作化肥没有关系,D错误。
3.答案 (1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
解析 (1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。
(2)①若要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液的浓度,二者均能加快反应速率;A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使NO和NO2去除率降低。②据题给反应:2NO2+2OH- NO2-+NO3-+H2O可知,NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。
(3)①据得失电子守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2NO3-,据电荷守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2NO3-+5H+,据原子(质量)守恒可得:3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2NO3-+5H+。②NaClO溶液的初始pH越小,c(H+)越大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。
三年模拟练
1.C
2.C
3.D
1.C A项,根据流程图可知NH4+与氧气反应生成硝酸根离子、H2O和氢离子,溶液的酸性增强,不符合题意;B项,铵态氮肥会导致水体富营养化,不符合题意;C项,检验NH4+应使用红色石蕊试纸,符合题意;D项,石灰石与H+反应来调节水体的pH,不符合题意。
2.C 没有加热装置,生成的是一水合氨,A项错误;氨气易与硫酸反应,浓硫酸不能干燥氨气,B项错误;用装置丁吸收尾气会倒吸,D项错误。
3.D 根据原子守恒可知X为N2和H2O,故A错误;汽车尾气中含有的氮氧化合物是由空气中的N2与O2反应产生的,故B错误;NH4+中含有四个N—H极性共价键,而不是非极性键,故C错误;由题图可知,氨气、二氧化氮和一氧化氮是反应物,氮气与水是生成物,所以总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O,故D正确。
4.答案 (1)①NO2-+NH4+ N2↑+2H2O ②H2 NH3
(2)非氧化还原反应 氧化还原反应
解析 (1)①亚硝酸钠具有强氧化性,与氯化铵发生氧化还原反应生成氮气,反应的离子方程式为NO2-+NH4+ N2↑+2H2O。②锌与稀硫酸反应生成的氢气与亚硝酸钠和氯化铵反应生成的氮气在催化剂作用下反应生成了氨气,因此锥形瓶中溶液变红,则气体X的成分为N2、水蒸气、H2和NH3。
(2)反应Ⅱ是Li3N与水反应生成氨气和LiOH,反应中没有元素化合价发生变化,属于非氧化还原反应。反应Ⅲ中氢氧化锂分解生成锂、氧气和水,Li、O元素的化合价发生变化,属于氧化还原反应。
5.答案 (1)N2+3H22NH3
(2)4NH3+5O24NO+6H2O
(3)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(合理即可)
(4)酸
(5)N2O5 N2O5+H2O2HNO3
(6)2NH4++3ClO-N2↑+3Cl-+3H2O+2H+
解析 已知图中物质中都含氮元素,过程①中A为单质,D为氢化物,A生成D是人工固氮的反应,则为氮气和氢气在高温、高压、催化剂的条件下生成氨气的反应,则A为氮气,D为氨气;过程②中E为氮的氧化物且氮元素为+2价,则E为一氧化氮,则发生的反应为氨气催化氧化反应生成一氧化氮和水;G也是氮氧化物且氮元素的化合价为+4价,由E转变为G的反应为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮和H2O,则G为二氧化氮;J为含氮元素的酸且氮元素为+5价,由二氧化氮转变为酸的反应为二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,则J为硝酸;过程⑤为硝酸转化为二氧化氮,反应较多;氨气转变为M,M为碱,即M为一水合氨;一水合氨也可转化为L,则L为铵盐,过程⑥为硝酸转变为L,则L为硝酸铵;另外Q为氮氧化物且氮元素的化合价为+5价,则Q为五氧化二氮;R为含氮元素的另一种酸,且氮元素化合价为+3价,则R为亚硝酸。(1)根据分析,A为氮气,D为氨气,氮气和氢气在高温、高压、催化剂的条件下生成氨气,化学方程式是N2+3H22NH3。(2)过程②中E为氮的氧化物,则发生的反应为氨气催化氧化生成一氧化氮和水,发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(3)过程⑤为硝酸转化为二氧化氮,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O符合。(4)R为亚硝酸,R可与NaOH溶液反应HNO2+NaOHNaNO2+H2O,该反应属于酸碱中和反应,体现了HNO2的酸性。(5)根据分析,Q为五氧化二氮,化学式是N2O5;Q属于酸性氧化物,五氧化二氮与水反应生成硝酸,化学方程式为N2O5+H2O2HNO3。(6)根据分析知L为硝酸铵,调节为酸性后加入适量NaClO,可将L中阳离子转化为无污染气体以去除,则该无污染气体为氮气,硝酸铵与NaClO反应的离子方程式为2NH4++3ClO-N2↑+3Cl-+3H2O+2H+。
本专题复习提升
易混易错练
1.B
2.C
4.C
1.B 铵盐中,氮元素化合价不一定都是-3价,如NH4NO3中,N的化合价除了-3价,还有+5价,①错;所有铵盐都溶于水,②对;铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用,③对;铵盐一般由铵根离子和酸根离子构成,含有离子键,是离子化合物,④对;某些铵盐也可以与酸反应,如NH4HCO3,⑤错;硝酸铵在某条件下分解不生成氨气,NH4NO3N2O↑+2H2O,⑥错误;向NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时,会发生反应产生氨气和水,NH4+OH-NH3↑+H2O,⑦正确;NH4Cl和NaCl的固体混合物可用加热法分离,不是升华法,⑧错误。
易错提醒 ①⑤除了考虑NH4+的性质外,还需要考虑阴离子的性质,如①中该铵盐可能为NH4NO3;⑤中弱酸的铵盐可以与酸反应,如NH4HCO3、(NH4)2CO3。
2.C 在蔗糖中加入浓硫酸后出现黑色物质,体现了浓硫酸的脱水性,A项正确;浓硝酸受热或见光易分解生成二氧化氮、水和氧气,浓硝酸在光照下颜色变黄,是分解产生的二氧化氮在溶液中所致,B项正确;常温下铝遇浓硝酸钝化,它们之间发生了氧化还原反应,故C错误;浓HNO3与浓H2SO4露置于空气中,浓硝酸挥发,浓硫酸具有吸水性,溶液浓度均降低,D项正确。
易错提醒 常温下铁、铝等金属遇浓硝酸、浓硫酸钝化,钝化是化学变化,不能认为常温下铁、铝与浓硝酸、浓硫酸不反应。
3.答案 (1)Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O 铜片逐渐溶解,溶液逐渐变蓝色,有红棕色气体产生
(2)3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)加入稀硫酸后,H2SO4电离出H+,与原溶液中的NO3-构成强氧化性条件反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O
(4)0.65 mol
解析 (1)浓硝酸同铜片反应时有红棕色气体产生,且铜片逐渐溶解,溶液逐渐变成蓝色,其离子方程式为Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O。(2)铜有剩余,说明硝酸不足,即将结束时为铜与稀硝酸反应生成NO,直至无H+,其离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。(3)反应停止后,溶液中存在Cu(NO3)2,当加入H2SO4后,H2SO4电离出H+,原溶液中的NO3-会继续同剩余的铜发生反应,即铜与稀硝酸反应。(4)由反应可知,最终产物为Cu(NO3)2、NO2,还可能有NO,由N守恒可知,n(HNO3)=2n(Cu2+)+n(NO)+n(NO2)=2×12.8 g64 g·mol-1+5.6 L22.4 L·mol-1=2×0.2 mol+0.25 mol=0.65 mol。
4.C 得到的气体为NO,HNO3中氮元素的化合价从+5价降低到+2价,每生成1 mol NO,转移3 mol电子,因此生成标准状况下224 mL NO时,转移0.03 mol电子,A项错误;Cu的化合价从0价升高到+2价,Cu2O中的Cu的化合价从+1价升高到+2价,转移电子的总物质的量为0.03 mol,根据得失电子守恒有a=0.01×3-0.01×22=0.005,由Cu原子守恒有b=6.0×0.01-0.012-0.01-0.005×2=0.005,则a∶b=1∶1,B项错误,C项正确;被还原的硝酸的物质的量等于生成NO的物质的量,为0.01 mol,D项错误。
易错提醒 忽视得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒的应用。
5.答案 (1)C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
(2)除去反应生成的CO2
(3)装置F可以起到防倒吸的作用
(4)关闭K,由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶,一段时间后液面差不变则气密性良好
(5)取少量反应后的固体溶于蒸馏水,滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液,溶液褪色则证明有NaNO2生成
解析 (1)碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,该反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O。(2)碳与浓硝酸反应生成的NO2、CO2通入B装置的水中,NO2与水反应可生成NO,再将混合气体通入装置C的NaOH溶液中,可以除去NO气体中混有的CO2。(3)F装置可防倒吸。(4)检验该装置气密性的方法为关闭装置后端的弹簧夹K,由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶,一段时间后液面的高度差不变,则气密性良好。(5)J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3,因NaNO3在酸性条件下也具有强氧化性,则不能使用还原性的试剂如KI-淀粉溶液检验,可根据NaNO2具有还原性而NaNO3没有还原性来检验,取少量反应后的固体溶于蒸馏水,滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液,若溶液褪色证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成。
易错提醒 不理解F装置的工作原理导致解题错误。
思想方法练
1.D
2.BD
3.C
4.B
5.D
6.A
7.C
8.B
9.A
1.D Cu完全反应,与硝酸反应的HNO3分为2部分,一部分体现酸性,生成Cu(NO3)2,另一部分体现出氧化性,生成氮氧化物;体现出酸性的n(HNO3)=2n(Cu)=2×3.84 g64 g/mol=0.12 mol,体现出氧化性的n(HNO3)=0.1 mol,则消耗HNO3的总物质的量为0.12 mol+0.1 mol=0.22 mol。
2.BD 铜和硝酸反应,随着硝酸浓度的减小,硝酸的还原产物的价态降低,铜和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,故生成的气体有NO2和NO,则n(NO2)+n(NO)=1.12 L22.4 L/mol=0.05 mol,即被还原的硝酸的物质的量为0.05 mol;n(Cu)=2.56 g64 g/mol=0.04 mol,则生成n[Cu(NO3)2]=0.04 mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.04 mol×2=0.08 mol,则参加反应的硝酸的物质的量为0.05 mol+0.08 mol=0.13 mol。由分析知n(NO2)+n(NO)=0.05 mol,n(NO2)×1+n(NO)×3=n(Cu)×2=0.08 mol,解得n(NO2)=0.35 mol、n(NO)=0.15 mol,则该反应生成的NO2与NO的体积比为0.35∶0.15=7∶3,A项正确;n(Cu)=2.56 g64 g/mol=0.04 mol,则该反应转移电子数为0.08 NA,B项错误;由分析知该反应消耗HNO3的物质的量为0.13 mol,C项正确;反应结束后所得溶液中除生成的Cu(NO3)2中的NO3-,还含有未反应的HNO3,而未反应的HNO3的物质的量未知,则无法计算反应后溶液中c(NO3-),D项错误。
3.C 金属离子全部沉淀时,得到的2.54 g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁,故沉淀中氢氧根离子的质量为2.54 g-1.52 g=1.02 g,氢氧根离子的物质的量为1.02 g17 g/mol=0.06 mol,根据电荷守恒可知,金属失去电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量,设铜镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为x mol、y mol,则2x+2y=0.06、64x+24y=1.52,解得x=0.02,y=0.01,故合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1,A项正确;该浓硝酸的密度为1.40 g/mL、质量分数为63%,则该浓硝酸的物质的量浓度为1000×1.4×63%63mol/L=14.0 mol/L,B项正确;标准状况下,NO2和N2O4混合气体的物质的量为1.12 L22.4 L/mol=0.05 mol,设二氧化氮的物质的量为a mol,则四氧化二氮的物质的量为(0.05-a) mol,根据得失电子守恒可知,a×1+(0.05-a)×2×1=0.06,解得:a=0.04,NO2的体积分数为0.04mol0.05mol×100%=80%,D项正确。金属离子全部沉淀时,反应后溶质为硝酸钠,根据N守恒可知,硝酸钠的物质的量为0.05 L×14 mol/L-0.04 mol-(0.05-0.04) mol×2=0.64 mol,根据Na守恒可知n(NaOH)=n(NaNO3)=0.64 mol,故需要氢氧化钠溶液的体积为0.64mol1mol/L=0.64 L=640 mL,C项错误。
4.B n(NO)=2.24 L22.4 L·mol-1=0.1 mol,转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol,n(Cu)+n(Zn)=0.3mol2=0.15 mol,n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]=0.15 mol,硝酸盐中所含n(NO3-)=0.3 mol;溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,n(HNO3)=0.1 mol,则溶液中NO3-的总浓度为0.4 mol·L-1。
5.D 由题给信息得化学方程式为4Zn+10HNO3NH4NO3+4Zn(NO3)2+5H2O,由化学计量关系可得当生成1 mol Zn(NO3)2时,参加反应的HNO3的物质的量为2.5 mol。
6.A 由题意可知HNO3 NO2N2O4NO,由关系式分析可得:Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)=2n(O2)=2×1.68 L22.4 L·mol-1=0.15 mol。根据NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式:n(NaOH)=2n[Cu(NO3)2]=2n(Cu)=0.3 mol,则V(NaOH溶液)=0.3mol5mol·L-1=0.06 L=60 mL。
7.C n(Fe)=22.4 g56 g·mol-1=0.4 mol,铁粉加入稀HNO3中,首先被氧化为Fe3+,即:
Fe + 4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
0.2 mol 0.8 mol 0.2 mol 0.2 mol
HNO3完全反应后,过量的铁还会被Fe(NO3)3氧化,则:
2Fe(NO3)3+Fe 3Fe(NO3)2
0.2 mol 0.1 mol
所以共溶解铁粉0.3 mol,但后来没有气体放出。
8.B 由离子方程式3Fe+8H++2NO3- 3Fe2++2NO↑+4H2O(铁过量,产物为Fe2+)知,反应中Fe和H+过量,生成的NO的量以NO3-为准来计算,共得0.448 L NO(标准状况),过量的铁还可以和溶液中过量的H+反应产生H2,即Fe+2H+ Fe2++H2↑,生成0.224 L H2(标准状况),则气体体积共计0.672 L(标准状况下)。
9.A 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化,即Cu→Cu2+,NO3-→NO2-,51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol,共失去0.8 mol×2=1.6 mol电子,由得失电子守恒可知,NO3-→NO2-得到1.6 mol电子,故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol,由Na原子守恒可知另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol,A正确;常温下,Cu遇浓硝酸不发生钝化,B错误;N2O4在标准状况下不是气体,C错误;生成的Cu(NO3)2是氧化产物,不是还原产物,D错误。
10.答案 (1)0.05a-0.3 (2)1.0 (3)3.36
解析 因为得到NO2和NO混合气体,说明原硝酸溶液为浓HNO3。发生的反应有Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O和3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。由n(Cu)=6.4 g64 g·mol-1=0.1 mol和反应后溶液中含有n(NO3-)=0.1 L×3 mol·L-1=0.3 mol可知,反应完毕后还有HNO3剩余。剩余n(HNO3)为0.3 mol-0.1 mol×2=0.1 mol。
(1)由氮原子守恒得n(NO2)+n(NO)=n(HNO3)总-n(NO3-)余=(0.05a-0.3)mol。
(2)n(H+)=n(HNO3)剩余=0.3 mol-0.2 mol=0.1 mol,则c(H+)=0.1mol0.1 L=1.0 mol·L-1。
(3)当a=9时,硝酸的总物质的量为0.45 mol,则收集到混合气体的总物质的量为0.45 mol-0.3 mol=0.15 mol,V(NOx)=0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L。
本专题达标检测
1.B
2.C
3.C
4.D
5.D
6.D
7.C
8.D
9.B
10.D
11.C
12.AC
13.BC
14.CD
15.A
1.B NH3→NO,氮元素由化合态转化为化合态,A项不符合题意;N2→NH3,氮元素由游离态转化为化合态,B项符合题意;NO→NO2,氮元素由化合态转化为化合态,C项不符合题意;NO2→HNO3,氮元素由化合态转化为化合态,D项不符合题意。
2.C 光化学烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质,故A错误;汽车尾气中,NOx是空气中的N2和O2化合而成的,故B错误;安装尾气转化装置,可减少NO等污染物的排放,故C正确;夏季比冬季更易出现光化学烟雾,故D错误。
3.C 含氯消毒剂、75%酒精、过氧化氢均能使蛋白质发生变性,从而可以将新型冠状病毒杀灭,A项正确;汽车的排气管上装有催化转化器,有望使有毒的CO和NO发生氧化还原反应转化为N2和CO2,从而减少空气中污染物的含量,B项正确;酸雨的pH小于5.6,C项错误;积极推广太阳能、风能、地热能等,既满足了人类对能源的需要,同时也减少了对化石燃料的开采及使用,D项正确。
4.D 用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,导致瓶内压强小于外界压强,大气压将烧杯内的液体压入烧瓶,形成喷泉,A正确;若烧瓶内为CO2,烧杯内为NaOH等强碱浓溶液,二者发生反应,使烧瓶内气体压强减小,也可形成喷泉,B正确;HCl、NH3和SO2均可用该装置做喷泉实验,C正确;NO2和N2O4之间存在可逆反应,NO2和水反应生成HNO3和NO,NO不溶于水也不与水反应,有气体存在,所以烧瓶中不能充满稀硝酸,D错误。
5.D NH4Cl和Ca(OH)2反应时有水生成,为防止试管炸裂,试管口应略向下倾斜,故A错误;浓硫酸与氨气能够反应,不能用浓硫酸干燥氨气,故B错误;应用双孔塞,该装置中气体不能进入烧瓶中,故C错误;氨气极易溶于水,利用丁装置能防倒吸,故D正确。
6.D 根据图中信息可知,NOx被氧气氧化得到硝酸盐,氮元素化合价升高,被氧化,A错误;催化剂参与储存和还原过程,但反应前后质量和化学性质不变,B错误;还原过程中氮元素从+5价降为0价,生成0.1 mol N2,转移电子1.0 mol,C错误;三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,转化为无污染的气体再排放,D正确。
7.C 在工业上采用氨催化氧化法制取硝酸,路线①②③就是工业生产硝酸的主要途径,A正确;雷电固氮是空气中的N2与O2在电火花作用下反应产生NO,NO被O2氧化产生NO2,NO2被水吸收得到硝酸,故路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,B正确;氮气与氧气在高温或放电时反应产生NO,无法一步得到二氧化氮,C错误;题图涉及反应中都存在氮元素化合价的变化,因此都是氧化还原反应,D正确。
8.D 浓氨水具有挥发性,挥发产生的氨气能不断与铂丝接触被催化氧化,A项正确;浓氨水中含有NH3·H2O,B项正确;若铂丝始终保持红热,证明该反应放热,C项正确;氨催化氧化的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,D项错误。
9.B 根据题述化学方程式知,生成l mol N2O,需要3 mol CO,由于不能确定所处状况,所以不能确定气体的体积,A项错误;每个N2O、CO2分子中都含有22个电子,等物质的量的N2O和CO2中含有的电子数相同,B项正确;N2O中N元素的化合价为+1价,处于中间价态,化合价可以升高,也可以降低,N2O既有氧化性,又有还原性,C项错误;在题述反应中CO被氧化,而不是被还原,D项错误。
10.D 二氧化碳、二氧化硫与石灰乳反应分别生成碳酸钙、亚硫酸钙,则固体1中主要含有CaCO3、CaSO3,A错误;X可以是空气,且生成的二氧化氮与一氧化氮的最小物质的量之比为1,X可以不过量,B错误;处理含NH4+废水时,应生成无污染的气体氮气,发生反应为NH4++NO2-N2↑+2H2O,C错误;CO与石灰乳、NaOH均不反应,则气体2为CO,捕获剂所捕获的气体主要是CO,D正确。
11.C NH3与H2O反应生成的NH3·H2O在水中电离而使溶液导电,而不是NH3本身电离使溶液导电,NH3·H2O是电解质,NH3是非电解质,A项错误;SO2与水反应生成亚硫酸,硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性,将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀,硫酸钡不溶于强酸,B项错误;硝酸不稳定,易分解生成二氧化氮、水和氧气,红棕色的二氧化氮溶于硝酸而使硝酸溶液变黄,C项正确;浓硫酸具有吸水性,能使蓝色胆矾晶体变成白色,D项错误。
12.AC 用酒精喷灯加热CaCO3,CaCO3分解生成CaO和CO2,A项正确;加热NH4Cl固体不能制备NH3,B项错误;二氧化硫是酸性氧化物,能和碱反应生成盐和水,所以能和过量氨水反应生成(NH4)2SO3,C项正确;室温下,钠和空气中氧气反应生成氧化钠,加热或点燃条件下和氧气反应生成过氧化钠,D项错误。
13.BC 汽车尾气中含氮氧化物,是雾霾成因之一,A正确;题述过程中一氧化氮被氧化生成二氧化氮,二氧化氮在催化剂作用下反应生成氮气,该过程中NO2既是生成物又是反应物,B错误;氧元素从0价变为-2价,化合价降低被还原,氮元素化合价从+2价升高到+4价,+4价降低到0价,氮元素既有被氧化的过程又有被还原的过程,C错误;在催化剂条件下NO2和CO反应,生成CO2和N2,反应的化学方程式为2NO2+4CO4CO2+N2,D正确。
14.CD 含氨氮的废水直接大量排放,可使水中藻类植物大量繁殖,造成水体污染,故A错误;微生物在高温下会死亡,脱氮的速率会减小,故B错误;步骤a发生的反应为在硝化细菌的作用下,氧气将废水中的铵根离子氧化为硝酸根离子,反应的离子方程式为NH4++2O2NO3-+H2O+2H+,故C正确;化学沉淀法脱氮时,若溶液的碱性过强,镁离子会生成氢氧化镁沉淀,氨氮的去除率将下降,故D正确。
15.A 12.0 g CuO的物质的量为0.15 mol。NO2和NO的混合气体,二者体积比为1∶1,则组成相当于NO1.5,N的平均化合价为+3。
①若混合物中只有CuS,则CuS的物质的量为0.15 mol。
根据关系式CuS~SO42-~8e-,n(e-)=8×0.15 mol=1.2 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×1.2 mol=0.6 mol,标准状况下体积为13.44 L。
②若混合物中只有Cu2S,则Cu2S的物质的量为0.075 mol。
根据关系式Cu2S~2Cu2++SO42-~10e-,n(e-)=10×0.075 mol=0.75 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×0.75 mol=0.375 mol,标准状况下体积为8.4 L。
因此V的取值范围为8.4
(2)干燥氨气 d c
(3)C
(4)4NH3+5O24NO+6H2O
(5)放热
(6)锥形瓶内产生红棕色气体
解析 (1)A中是固体和固体在加热条件下的反应,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)B装置盛装碱石灰,其作用为干燥氨气,C装置用于收集氨气,氨气的密度比空气小,导管需要短进长出,因此装置中导管的连接顺序为a→d→c→b。(3)氨气极易溶于水,要防倒吸,因此氨气的尾气处理装置不能选用C。(4)氨催化氧化生成一氧化氮和水,其反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(5)锥形瓶内铂丝始终保持红热状态,说明该反应是放热反应。(6)锥形瓶内生成NO,NO和氧气反应生成NO2,因此实验现象为锥形瓶内产生红棕色气体。
17.答案 (1)①
(2)①2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O ②a
(3)4NH3+5O2 4NO+6H2O
(4)①3NO2+H2O 2HNO3+NO,NO2有1/3转化成NO没有被吸收掉 ②NaNO3 ③ⅰ.b ⅱ.根据图中信息可知,氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大。当混合气体中NO2含量小于50%时,具有氧化性的H2O2能将NO氧化成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大
解析 (1)氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程,步骤①中氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气,属于氮的固定。
(2)氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气与水,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O;氨气是碱性气体,不能用酸性干燥剂干燥。
(3)工业上利用氨气与氧气发生催化氧化反应制备NO,反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。
(4)①水与NO2反应生成硝酸和NO,反应的化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO,NO2有1/3转化成NO没有被吸收掉。②NaOH和NO2发生歧化反应,NO2中+4价的N部分化合价降低为NaNO2中+3价的N,则还应有部分N化合价升高,应转化为NaNO3中+5价的N,因此方程式中的另一个产物为NaNO3。③ⅰ.根据图像可知,随着NaOH溶液浓度增大,氮氧化物的吸收率先增大后减小,故a错误;当氢氧化钠溶液浓度一定时,NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大,故b正确。ⅱ.当混合气体中NO2含量小于50%时,具有氧化性的H2O2能将NO氧化成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大。
18.答案 (1)NO、NO2
(2)2NH3+2O2N2O+3H2O 3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+
(3)试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体
(4)3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
(5)+2
解析 由题图可知X为NH3,Y为NO,Z为NO2,W为HNO3。
(2)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O和水,反应的化学方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O;在酸性NaClO溶液中,HClO与NO生成Cl-、H+和NO3-,则反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+。(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,一氧化氮是无色气体,二氧化氮是红棕色气体,二氧化氮和水反应后气体压强减小,外界大气压不变,所以外界大气压对水作用而使水进入试管中,3体积NO2与水反应生成1体积NO,所以现象为试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体。(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、H2O和NO,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。(5)50 mL 0.01 mol·L-1NaNO2溶液中n(NaNO2)=0.05 L×0.01 mol·L-1=5×10-4 mol,10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液中n(KMnO4)=0.01 L×0.02 mol·L-1=2×10-4 mol,二者恰好完全反应时,设还原产物中Mn的化合价为x,则5×10-4 mol×2=2×10-4 mol×(7-x),解得x=+2。
19.答案 (1)还原 (2)①有气泡生成 ②淀粉碘化钾 (3)③①②
(4)2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O 15 mol
解析 (1)若要解毒可将Fe3+重新还原为Fe2+,因此美蓝溶液应具有还原性。
(2)①亚硝酸钠与硫酸反应会生成HNO2,HNO2不稳定易分解生成NO和NO2,因此可以观察到气泡。
②加入淀粉碘化钾溶液,酸性条件下,亚硝酸盐可将碘离子氧化为碘单质,淀粉遇碘单质变蓝。
(3)根据题图可以看出若要达到1mg·kg-1,冷藏不密封用时最长,冷藏密封用时最短,因此保存时间由长到短为③①②。
(4)二氧化氯作氧化剂,亚硝酸钠作还原剂,离子方程式为2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O;ClO2中的Cl的化合价在反应中由+4价降低到-1价,因此每个ClO2得5个电子,3 mol ClO2参与反应,在反应中一共转移15 mol电子。
20.答案 (1)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②除去气体中含有的水蒸气 (2)①NO2- ②0.002 mol·L-1
解析 (1)①装置A中,NH4Cl与Ca(OH)2发生复分解反应,生成CaCl2、NH3、H2O,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气。
(2)①当x=1.5时,气体的平均组成为NO1.5,此时NO、NO2按体积比为1∶1混合,只发生反应(Ⅰ),随着x的不断增大,NO2的含量不断增多,此时不仅发生反应(Ⅰ),还发生反应(Ⅱ)。只有发生反应(Ⅱ)后,溶液中才生成NO3-,由此可得出图中线段a表示的离子为NO2-。
②设NaNO2的物质的量为x
2MnO4- ~ 5NO2-
2 5
0.005 mol·L-1×16×10-3L x
x=0.005mol·L-1×16×10-3L×52=0.000 2 mol,则c(NaNO2)=0.000 2mol0.1 L=0.002 mol·L-1。
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