高中化学第3节 氮的循环练习题

氨的转化与生成

1．下列关于氨气的说法，不正确的是(　　)

A．氨气易液化，汽化时吸热，可用作制冷剂

B．氨气既可以用浓硫酸干燥也可以用碱石灰干燥

C．用水吸收氨气可用图1所示装置防止倒吸

D．氨气密度比空气密度小，可用图2所示装置收集NH3

解析：选B　氨气易液化，汽化时吸热，可用作制冷剂，A正确；氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵，所以不能用浓硫酸干燥氨气，B错误；氨气在水中的溶解度大，而在四氯化碳中的溶解度小，四氯化碳的密度比水的密度大，所以通入下层，可防止倒吸，C正确；氨气密度比空气密度小，可采用向下排空气法收集，即短管进、长管出，D正确。

2．下列方法适合实验室制取氨气的是(　　)

A．N2和H2催化加热制取氨气

B．加热NH4HCO3制取氨气

C．将浓氨水向生石灰固体上滴加

D．将NH4Cl稀溶液和NaOH稀溶液混合

解析：选C　氮气与氢气化合生成氨气为可逆反应，不能进行到底，得到的产物不纯净，且条件要求高，适合工业制备氨气，不适合实验室制备，故A错误。NH4HCO3受热分解生成氨气和二氧化碳，二氧化碳影响氨气的收集，所以不适合实验室制备，故B错误。将NH4Cl溶液和NaOH溶液混合，生成一水合氨和氯化钠，得不到氨气，故D错误。

3.如图是喷泉实验装置图，下列有关说法正确的是(　　)

A．烧瓶中的溶液呈红色，则原气体一定是SO2

B．形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压

C．烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气

D．若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，则CO、CO2均能形成喷泉

解析：选C　烧瓶中的溶液呈红色，说明气体溶于水呈酸性，则原气体可能是HCl、SO2等酸性气体，A错误；烧瓶中的气体溶于烧杯内的液体中，使烧瓶内压强小于外界大气压而形成喷泉，B错误；烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体溶于水一定显碱性，因此可能是氨气，C正确；CO不溶于氢氧化钠溶液，也与氢氧化钠溶液不反应，若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，CO不能形成喷泉，D错误。

4．给装有下列少量固体物质的试管加热，试管底部物质不可能完全消失的是(　　)

A．NH4HCO3　　　　　　 B．NaHCO3

C．NH4Cl D．(NH4)2CO3

解析：选B　A、D是由不稳定性酸形成的铵盐，受热分解成NH3、CO2和水；C中NH4Cl是由挥发性酸形成的铵盐，受热后全部分解为气体；B中，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

5．下列各组溶液中分别加入足量氨水，观察到的现象相同的是(　　)

A．FeCl3、AlCl3　　　　　　 B．FeCl3、FeSO4

C．NaNO3、BaCl2 D．MgSO4、CuSO4

解析：选C　铁离子、铝离子和氨水反应分别生成红褐色沉淀、白色沉淀，反应现象不同，故A错误；亚铁离子和氨水反应生成白色沉淀，氢氧化亚铁不稳定，易被氧气氧化生成红褐色沉淀，铁离子和氨水反应直接生成红褐色沉淀，其反应现象不同，故B错误；氨水和NaNO3、氯化钡都不反应，加入氨水后溶液均无变化，现象相同，故C正确；镁离子和氨水反应生成白色沉淀，铜离子和氨水反应生成蓝色沉淀，反应现象不同，故D错误。

6．现有Na2SO4、(NH4)2SO4、NaCl、NH4Cl四瓶无色溶液，能将其鉴别开来的试剂是(　　)

A．稀盐酸 B．BaCl2溶液

C．NaOH溶液 D．Ba(OH)2溶液

解析：选D　Na2SO4、NaCl、NH4Cl、(NH4)2SO4与稀盐酸均不反应，现象相同，不能鉴别，故A不选；Na2SO4、(NH4)2SO4均与氯化钡反应生成白色沉淀，现象相同，不能鉴别，故B不选；NH4Cl、(NH4)2SO4均与氢氧化钠反应生成刺激性气体NH3，现象相同，不能鉴别，故C不选；NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4、NH4Cl与Ba(OH)2溶液反应的现象分别为无明显现象、生成白色沉淀、生成白色沉淀和刺激性气体、生成刺激性气体，现象不同，可鉴别，故D符合题意。

7．探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　)

A．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水

B．将湿润的红色石蕊试纸放入集有氨气的集气瓶中，试纸由红色变为蓝色，说明氨水呈碱性

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：选D　A项，将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水，使试管内的压强迅速减小，水充满试管，正确；B项，氨气可溶于水，当试纸变蓝说明氨水呈碱性，正确；C项，加热NH4HCO3固体，固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明有水生成，因此可以说明NH4HCO3受热不稳定，分解为氨气、二氧化碳和水，正确；D项，挥发的氨气在红热的Pt丝做催化剂的条件下和O2发生催化氧化反应，生成的NO遇到O2又在瓶口生成红棕色的NO2，错误。

8．已知：CCl4是一种液体，其密度比水的密度大、不溶于水，NH3不溶于CCl4。下列装置用于实验室制氨气或验证氨气的化学性质，其中不能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲不能制取氨气

B．用装置乙除去氨气中的水蒸气

C．用装置丙验证氨气具有还原性

D．用装置丁吸收尾气

解析：选B　实验室采用装置甲制取氨气时，分液漏斗中盛装浓氨水，圆底烧瓶中盛放氢氧化钠固体或生石灰，图示药品使用不正确，不能用来制取氨气，A正确；氨气能与浓硫酸反应生成硫酸铵，不能用浓硫酸干燥氨气，B错误；丙装置中发生反应：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O，可以验证氨气具有还原性，C正确；氨气不与水直接接触，能起防倒吸的作用，D正确。

9．下图所示是某同学鉴别NH4HCO3、NH4Cl、KCl三种化肥的过程，其中试剂甲和乙分别可能是(　　)

A．甲：Ca(OH)2　乙：稀盐酸

B．甲：水　乙：NaOH溶液

C．甲：NaOH溶液　乙：水

D．甲：稀盐酸　乙：NaCl溶液

解析：选A　NH4HCO3和NH4Cl均能与碱反应产生NH3，所以试剂甲不可能是H2O或稀盐酸，排除B、D；NH4HCO3、NH4Cl中只有NH4HCO3能与稀盐酸反应产生气泡(CO2)，故A符合。

10．氨是一种重要的化工产品，也是重要的化工原料。某化学兴趣小组在实验室制备氨并完成相关性质实验。

Ⅰ.实验室制取氨气通常有两种方法：①固体氢氧化钙与氯化铵共热制备氨气(装置如图甲)；②在锥形瓶中加入NaOH固体，在分液漏斗中加入浓氨水制备氨气(装置如图乙)。请回答：

(1)用方法①制备并收集NH3。装置甲中生成NH3的化学方程式为________________。用圆底烧瓶收集NH3的方法为________(填“向上排空气法”或“向下排空气法”)，检验圆底烧瓶中已收集满氨气的方法是_________________________________________________。

(2)利用装置乙可用方法②制取氨气，利用该装置还可制取________(填字母)等气体。

a．H2　　 b．CO2　　　c．Cl2　

Ⅱ.该化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置模拟工业生产制备少量硝酸。

(1)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后移走酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上，由此可知该反应是____________反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)B中试剂为 ________，NaOH溶液的作用是__________________。

(3)控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。当比例不合适时，A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟，白烟的化学式是______________。欲使氨气尽可能完全转化为________，理论上n(NH3)∶n(O2)的最佳比例为________。

解析：Ⅰ.(1)用固体氢氧化钙与氯化铵共热制备氨气的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O；氨气的密度比空气的密度小，所以在收集气体时采用向下排空气法；氨气是碱性气体，所以在验证氨气是否集满时，可将湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，若试纸变蓝色，则证明氨气已集满；(2)利用装置乙可用方法②制取氨气，属于固液混合不加热型发生装置，制取氢气、二氧化碳、氯气(高锰酸钾与浓盐酸)也可采用一样的发生装置，MnO2固体和浓盐酸制备氯气需要加热。

Ⅱ.该小组要制备硝酸，原料是氨气和氧气，实验时先用酒精喷灯预热催化剂，当催化剂红热后移走酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃以上，说明该反应放热保持温度恒定，整个过程中会发生下列反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O ；在A、B中再与氧气及水充分反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，氢氧化钠是吸收前面生成的酸性气体，所以最后一个装置是尾气处理装置；硝酸和氨气可生成硝酸铵，所以A中的白烟是硝酸铵；要使氨气全部转化为硝酸，则中间产物一氧化氮全部反应，由两化学方程式叠加，可得4 mol氨气参与反应会消耗8 mol氧气，故n(NH3)∶n(O2)的最佳比例为1∶2。

答案：Ⅰ.(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O　　向下排空气法　将湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，试纸变蓝色则说明气体已收集满　(2)abc　Ⅱ.(1)放热　(2)水　吸收尾气　(3)NH4NO3　硝酸　1∶2

11．NH3和NO2反应：8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O。若还原产物比氧化产物少0.2 mol，下列判断正确的是(　　)

A．转移电子7.2NA

B．生成气体的体积为33.6 L(标准状况)

C．还原剂比氧化剂多0.4 mol

D．被还原的氮原子是55.2 g

解析：选C　根据反应的化学方程式可知，氨气中N元素的化合价升高，是还原剂，二氧化氮中N元素的化合价降低，是氧化剂；根据N原子守恒可知，若生成7 mol N2,3 mol为还原产物，4 mol为氧化产物，同时转移24 mol e－，根据题意，还原产物比氧化产物少0.2 mol，可知产生1.4 mol N2；转移电子的物质的量为4.8 mol，转移的电子数为4.8NA，A项错误；生成气体N2为1.4 mol，标况下的体积为31.36 L，B项错误；产生1.4 mol N2，消耗还原剂1.6 mol，消耗氧化剂1.2 mol，还原剂比氧化剂多0.4 mol，C项正确；被还原的氮原子的物质的量为1.2 mol，其质量为16.8 g，D项错误。

12．“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，关于如图所示三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法错误的是(　　)

A．加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体

B．加热时，②中溶液红色变浅，冷却后又变为红色

C．加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红，体现了SO2的漂白性

D．三个“封管实验”中所发生的化学反应都不是氧化还原反应

解析：选C　加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体，是由于氯化铵不稳定，受热易分解，分解生成的NH3与HCl遇冷重新反应生成氯化铵，A项正确。加热时氨气逸出，②中溶液红色变浅，冷却后氨气溶解，溶液又变为红色，B项正确。SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，受热品红溶液恢复原色，所以加热时，③中溶液变红，冷却后又变为无色，C项错误。三个实验中的化学反应都不是氧化还原反应，D项正确。

13．“价—类”二维图是学习元素化合物知识的好方法，依据图中氮元素及其化合物的转化关系，回答问题：

(1)图中，X的化学式为________，从N元素的化合价角度看，X具有________(填“氧化”或“还原”)性。

(2)回答下列关于NH3的问题：

①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

②下列试剂不能用于干燥NH3的是______(填字母)。

A．浓硫酸　　 B．碱石灰　　　C．NaOH固体

③请写出NH3→NO的化学方程式：_____________________________________。

④工业生产中利用氨水吸收SO2和NO2，原理如下图所示：

请写出反应2中NO2被吸收过程反应的化学方程式：______________________________________________。

(3)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。SCR(选择性催化还原)工作原理如图所示：

①已知尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，请写出SCR催化反应器中NH3还原NO2的化学方程式________________________________________________。

②尿素水溶液的浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素(M＝60 g·mol－1)含量的方法如下：取a g尿素水溶液，将所含的氮元素完全转化为NH3，所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L－1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L－1 NaOH溶液恰好中和，则尿素水溶液中溶质的质量分数是________。

解析：(1)X为氮的氧化物，其中氮元素的化合价为＋5价，所以X的化学式为N2O5；其含有的氮元素处于最高价，具有氧化性；

(2)①氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O；

②氨气属于碱性气体，不能用浓硫酸干燥。故选A；

③氨气的催化氧化反应生成一氧化氮，反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O；

④从图示分析知，二氧化氮中的氮元素化合价降低，亚硫酸铵中的硫元素化合价升高，反应的化学方程式为2NO2＋4(NH4)2SO3===N2＋4(NH4)2SO4；

(3)①从图分析知，氨气和二氧化氮反应生成氮气和水，其反应的化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O；

②根据关系式CO(NH2)2～2NH3～H2SO4分析知，和氨气反应的硫酸的物质的量为×10－3 mol，则尿素的物质的量为×10－3 mol，尿素水溶液中溶质的质量分数为×100%＝%。

答案：(1)N2O5　氧化

(2)①Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O　②A　③4NH3＋5O24NO＋6H2O　

④2NO2＋4(NH4)2SO3===N2＋4(NH4)2SO4

(3)①8NH3＋6NO27N2＋12H2O

②%

14．某课外活动小组欲利用CuO与NH3的反应研究NH3的某种性质并测定该反应的反应产物，设计了如图实验装置(夹持装置未画出)进行实验。

请回答下列问题：

(1)仪器a的名称为____________；仪器b中可选择的试剂为________________。

(2)实验室中，利用装置A，还可制取的无色气体是________(填字母)。

A．Cl2 B．O2

C．CO2 D．NO2

(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管内有无色无味的气体，上述现象证明NH3具有________性，写出相应的化学方程式：___________________

________________________________________________________________________。　　　　　　　　　　

(4)E装置中浓硫酸的作用：_______________________________________________。

(5)读取气体体积前，应对装置F进行的操作：______________________________

________________________________________________________________________。

(6)实验完毕，若测得干燥管D增重m g，装置F测得气体的体积为n L(已折算成标准状况)，则氨分子中氮、氢的原子个数比值为________(用含m、n字母的代数式表示)。

解析：(1)装置中仪器a为分液漏斗；装置A中是利用分液漏斗滴加的浓氨水使锥形瓶中的固体溶解放热促进一水合氨分解生成氨气，锥形瓶中的固体可以选用氢氧化钠固体、氧化钙固体、碱石灰固体等。

(2)利用装置A制取无色气体，氯气为黄绿色气体，A不符合；可以制备O2，利用固体过氧化钠和水的反应，B符合；可以制备CO2气体，利用稀盐酸和大理石的反应，C符合；NO2是红棕色气体，D不符合。

(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管内有无色无味的气体，说明氨气和氧化铜在加热条件下反应生成铜、氮气和水，氨气被氧化铜氧化，表现出还原性，结合原子守恒写出化学方程式：3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2。

(4)依据流程分析，E中浓硫酸吸收过量的氨气，阻止F中的水蒸气进入D影响实验结果。

(5)读取气体体积前，应对装置F进行的操作是慢慢上下移动右边漏斗，使左右两管液面相平，保持压强平衡再读数。

(6)干燥管D增重m g，则反应生成的水的物质的量＝，装置F测得气体(N2)的体积为n L(已折算成标准状况)，则反应生成的N2的物质的量＝，依据元素守恒得到氨分子中氮原子和氢原子的物质的量之比＝∶＝，则氨分子中氮、氢的原子个数比值为。

答案：(1)分液漏斗　生石灰(或氢氧化钠固体或碱石灰)

(2)BC　(3)还原　3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2

(4)吸收未反应的氨气，防止F中水蒸气进入D

(5)慢慢上下移动右边漏斗，使左右两管液面相平

(6)