高考化学一轮复习第4章非金属及其重要化合物第3讲氮及其重要化合物集训含解析

第3讲 氮及其重要化合物

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．(2021·许昌一中模拟)下列叙述与氮元素的循环无关的是(　　)

A．工业合成氨的过程是固氮的过程

B．自然界中，氨是动植物体腐败后的产物

C．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气做保护气

D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收

解析：选C。C项中由于N2很不活泼，故可以做保护气，不参与化学反应，也就不参与氮的循环。

2．铜粉放入稀硫酸中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是(　　)

A．FeCl3　　　　　　　　　 B．NaCl

C．KNO3   D．Cu(NO3)2

解析：选B。 A项的离子反应方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，铜粉溶解；C、D项的离子反应方程式均为8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜粉溶解；B项不反应。

3．如图所示是NH3的两个性质实验，下列有关说法中正确的是(　　)

A．两个实验均表现了NH3极易溶于水

B．两个实验均表现了NH3易挥发

C．两个实验均表现了NH3是碱性气体

D．两个实验均表现了NH3是还原性气体

解析：选C。实验一是氨的喷泉实验，喷泉实验证明氨极易溶于水，溶于水形成一水合氨弱碱溶液，滴加酚酞溶液变红色，证明氨是碱性气体。实验二中浓氨水挥发出的氨分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成白色氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，氨遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨是碱性气体。

4．氮及其化合物的转化关系如图所示。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．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：选D。氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。

5．(2021·广东省选择考模考)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．a可经催化氧化生成b

B．b为红棕色，可转化为c

C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4

D．d的溶液与Cu反应可生成b或c

解析：选B。A.根据图像，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A说法正确；B.b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO2，B说法错误；C.＋4价的含氮氧化物有NO2、N2O4，密闭体系中，c存在2NO2N2O4，C说法正确；D.d为硝酸，Cu与稀硝酸反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。

6．(2021·运城高三模拟)对如图所示实验的有关分析错误的是(　　)

A．NaOH溶液中的反应：4NO＋3O2＋4OH－===4NO＋2H2O

B．液面上方慢慢地出现红棕色气体

C．小试管中的反应：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O

D．试纸上I被氧化，试纸变蓝色

解析：选C。Cu和稀硝酸反应生成NO，NO和空气中的氧气反应生成红棕色气体NO2，NO2遇湿润的淀粉碘化钾试纸，先生成硝酸，硝酸会氧化试纸上的I元素，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。A.NaOH溶液中的反应为4NO＋3O2＋4OH－===4NO＋2H2O，A正确；B.由上述分析可知，B正确；C.Cu和稀硝酸反应生成NO，反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，C错误；D.由上述分析可知，D正确。

7．(2021·昆明第三中学模拟)如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　)

A．3∶2   B．2∶3

C．8∶3   D．3∶8

解析：选C。该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO，则可知体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

  4     3

      n

4∶＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。

8．(2021·大连高三月考)已知甲、乙、丙三种物质均含有同种元素X，其转化关系如下：

下列说法错误的是(　　)

A．若A为NaOH溶液，乙为白色沉淀，则X可能为短周期金属元素

B．若A为硝酸，X为金属元素，则甲与乙反应可生成丙

C．若A为氧气，丙在通常状况下为红棕色气体，则甲可能为非金属单质

D．若乙为NaHCO3，则甲或丙可能是CO2

解析：选B。A项，若A为NaOH溶液，则甲是AlCl3，乙是Al(OH)3白色沉淀，丙是NaAlO2，X为短周期金属元素铝，A正确；B项，若A为硝酸，X为金属元素，X应是变价金属，则甲是Fe，乙是Fe(NO3)2，丙是Fe(NO3)3，甲与乙不反应，B错误；C项，若A为氧气，丙在通常状况下为红棕色气体，即丙为NO2，则甲是N2，乙是NO，C正确；D项，若乙为NaHCO3，甲是CO2，A是NaOH，丙是Na2CO3；或甲是Na2CO3，乙是NaHCO3，A是HCl，丙是CO2，D正确。

二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

9．(2021·三亚一中模拟)下列由相关实验现象推出的结论正确的是(　　)

A．NH4Cl和NH4HCO3受热都能分解，说明可以用加热NH4Cl和NH4HCO3固体的方法制取氨

B．向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定含有SO

C．Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应

D．NH3遇到浓盐酸产生白烟，说明二者发生反应生成白色固体

解析：选D。NH4Cl受热分解生成氨和氯化氢，冷却后二者又重新化合生成NH4Cl，不能制备氨，A项错误；向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，在酸性条件下NO具有强氧化性，会把SO氧化成SO，故不能说明原溶液中一定含有SO，也可能含有SO，B项错误；Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，前者是由于Fe与稀硝酸反应生成NO，该反应不是置换反应，后者是由于Fe与稀硫酸发生置换反应生成H2，C项错误；NH3遇到浓盐酸产生白烟，说明二者发生反应生成白色固体(氯化铵)，D项正确。

10．(2021·南昌模拟)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示：

下列说法错误的是(　　)

A．稀硝酸一定被还原为NO2

B．②中溶液存在：2c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)

C．由上述实验得出结论：常温下，Cu可以与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应

D．③⑥中反应的离子方程式：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

解析：选A。A项，稀硝酸与铜发生反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成的硝酸铜溶液为蓝色，试管口NO被空气中的O2氧化生成红棕色的NO2，但硝酸被还原生成NO，故A错误；B项，②中溶液存在电荷守恒：2c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，故B正确；C项，由题述实验可得出结论：常温下，Cu可以与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，故C正确；D项，③⑥中反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故D正确。

11．(2021·长春模拟)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法正确的是(　　)

A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率

B．湿润的淀粉­KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气

C．生成固体1的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl

D．1 L气体1、2的混合气体与1 L NH3在一定条件下反应转化为对环境无害的物质，则混合气体中二者的体积之比为1∶1

解析：选CD。由图可知，气体1为NO，气体2为NO2，NO2与水反应生成硝酸；固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成的固体2为Na2CO3；1 L NO、NO2的混合气体与1 L NH3在一定条件下反应转化为对环境无害的物质，化学方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，NO、NO2的体积之比等于化学计量数之比为1∶1。

12．(2021·衡阳质检)将一定质量的镁、铜合金加入稀硝酸中，合金完全溶解，假设反应过程中还原产物全部是NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为3 mol/L的NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g，则下列有关叙述正确的是(　　)

A．反应中转移电子的总数为0.3NA

B．反应过程中，消耗硝酸的物质的量为0.3 mol

C．沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为100 mL

D．开始加入合金的质量可能为6.4 g

解析：选AD。生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g，即金属离子结合氢氧根离子的物质的量为5.1 g÷17 g/mol＝0.3 mol，合金失电子数等于金属离子结合氢氧根离子数，故反应中转移电子的总数为0.3NA，A项正确；根据上述分析，反应中转移电子的物质的量为0.3 mol，根据电荷守恒，合金与硝酸反应过程中，表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol；还原产物为NO，表现氧化性的硝酸的物质的量为0.1 mol，则消耗硝酸的总物质的量为0.4 mol，B项错误；合金完全溶解后硝酸可能有剩余，沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积大于100 mL，C项错误；反应中转移电子的物质的量为0.3 mol，则合金的物质的量为0.15 mol，利用极值法，合金的质量范围为3.6 g<m<9.6 g，D项正确。

三、非选择题

13．如图是氮元素的几种化合价与物质类别的对应关系，回答下列问题：

(1)写出N2的一种用途：_______________________________。

(2)从N元素化合价分析，N2具有氧化性和还原性，各举一例说明(用化学方程式表示)。

氧化性：________________________________________________。

还原性：________________________________________________________。

(3)HNO3与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为__________。

(4)实验室制取物质B的化学方程式为___________________________________________________________________

_____________________________________________________________。

(5)NO2与水反应生成物质A的化学方程式为____________________________________________________________________

____________________________________________________________。

(6)浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________。

答案：(1)做保护气，保存粮食(或合成氨、制硝酸等)

(2)N2＋3H22NH3(或N2＋3MgMg3N2)　N2＋O22NO

(3)AgNO3

(4)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O

(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

(6)4HNO3(浓)＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O

14．某化学兴趣小组利用图1装置制取并探究氨的有关性质。

图1

 (1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填字母)。

a．碱石灰　　　　b．浓硫酸　　　　c．生石灰

d．五氧化二磷　　e．烧碱

(2)若探究氨的溶解性，需在K2的导管末端连接图2装置中的________(填序号)装置，当装置D中集满氨后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是__________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

图2

 (3)若探究氨的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。

①用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成的气体必须依次通过盛有____________、__________的洗气瓶。

②装置D中氨与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为________________________________________________

________________________________________________________________。

③从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2，则装置C中应盛放________(填化学式)溶液，反应的离子方程式为

_________________________________________________________________。

解析：(1)在浓氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应CaO＋H2O===Ca(OH)2]或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，原理同上，都可快速制备氨。

(2)氨极易溶于水，不溶于CCl4，需选择防倒吸装置进行实验探究，因此需选择图2中的Ⅱ或Ⅲ装置。根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象，可用热毛巾将烧瓶捂热，装置D中氨受热膨胀通过导管与水接触，即产生喷泉。

(3)①用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气体和水蒸气，要得到纯净、干燥的氯气需通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气。

②探究氨具有还原性，氯气与氨反应产生白烟，联系NH3＋HCl===NH4Cl可知，“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨的氧化产物，可推知为氮气。

③氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。

答案：(1)ace　(2)Ⅱ或Ⅲ　用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)

(3)①饱和食盐水　浓硫酸

②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2

③NaOH　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

15．(2021·首都师范大学附属中学高三检测)含氮化合物是重要的化工原料。存在如下转化关系：

(1)转化Ⅱ中发生的系列反应，在工业上可以用来制备硝酸，写出①中反应的化学方程式：___________________________________________________________

________________________________________________________________。

(2)①工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏，若泄漏则可看到白烟，用化学方程式解释检验原理：________________________________________________

_______________________________________________________________。

②向固体氧化钙中滴加浓氨水，可用于实验室制取少量氨，请结合化学用语简述原理：_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

________________________________________________________________。

(3)现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨为原料制备纯碱。

①向一水合氨中通入过量的CO2，该反应的离子方程式为___________________________________________________________________。

②某工业纯碱样品中含少量NaCl和NaHCO3，为测定该样品中NaHCO3的质量分数，某同学设计方案如下：准确称取100.00 g样品，反复加热、冷却、称量，直至所称量的固体质量几乎不变为止，此时所得固体的质量为99.38 g。样品中NaHCO3的质量分数为________。

解析：(1)转化Ⅱ中反应①是氨发生催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。

(2)①工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏，是因为氨和氯气反应生成氯化铵和氮气，若泄漏则可看到白烟，化学方程式是8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。

②氧化钙与水反应放热，生成的氢氧化钙溶于水增大了OH－浓度，氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，OH－浓度增大使平衡向左移动，氨挥发出来。

(3)①向一水合氨中通入过量的CO2生成碳酸氢铵，该反应的离子方程式为NH3·H2O＋CO2===NH＋HCO。

②设样品中NaHCO3的质量为x g，

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑　Δm

  168          106                  62

  x g                            (100.00－99.38) g

＝，解得x＝1.68 g。

故样品中NaHCO3的质量分数为×100%＝1.68%。

答案：(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O

(2)①8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl

②氧化钙与水反应放热，生成的氢氧化钙溶于水增大了OH－浓度，氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，OH－浓度增大使平衡向左移动，氨挥发出来

(3)①NH3·H2O＋CO2===NH＋HCO　②1.68%