化学自然界中的氮循环优秀综合训练题

这是一份化学自然界中的氮循环优秀综合训练题，文件包含33硫循环和氮循环分层练习原卷版docx、33硫循环和氮循环分层练习解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共19页， 欢迎下载使用。


1.北京时间2022年1月15日,南太平洋岛国汤加境内发生了“21世纪至今最剧烈的火山喷发”,对该国造成了严重的破坏。火山喷发是硫元素在自然界中转化的重要途径,部分过程如图所示。下列说法错误的是
A.SO2、SO3均是酸性氧化物
B.火山喷发易诱发酸雨
C.以上硫的转化过程涉及的反应均为氧化还原反应
D.火山口可能发生的反应有2H2S+SO2===3S+2H2O
【答案】C
【解析】SO2、SO3均能与碱反应生成盐和水,则均是酸性氧化物,A正确;火山喷发能够产生大量的SO2,则易诱发硫酸型酸雨,B正确;SO2→H2SO3,SO3→H2SO4,为非氧化还原反应,C错误;由图示可知,火山口放出的气体有H2S、SO2,故火山口可能发生的反应有2H2S+SO2===3S+2H2O,D正确。
2．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( )
A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环
【答案】A
【解析】A项，人工固氮合成氨反应中，氮元素的化合价降低被还原，错误；B项，工业合成氨属于人工固氮，正确；C项，硝酸盐转化为蛋白质及经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐，实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化，正确；D项，碳、氢、氧三种元素也参加了氮的循环，正确。
3.下列物质在氧化还原反应中,硫元素只表现还原性的是( )
A.H2S B.SO2C.H2SO3D.H2SO4
【答案】A
【解析】S有-2、0、+4、+6价,-2价是硫的最低价态,只表现还原性。0、+4价既可以表现还原性,也可以表现氧化性,+6价仅表现氧化性。
4.实验室常用热的NaOH溶液洗去试管壁上沾有的硫,其反应方程式为6NaOH+3S2Na2S+Na2SO3+3H2O。在此反应中硫表现的性质是( )
A.氧化性
B.还原性
C.既无氧化性又无还原性
D.既有氧化性又有还原性
【答案】D
【解析】依据反应的化学方程式知硫元素的价态变化是S-2S0S+4,故S既有氧化性又有还原性。
5.图为含硫物质之间的转化关系,其中属于氧化还原反应的有( )
A.1个 B.2个C.3个D.4个
【答案】B
【解析】H2S转化为S单质,S元素化合价由-2价变为0价,属于氧化还原反应;S单质转化为SO2,S元素化合价由0价变为+4价,属于氧化还原反应;SO2转化为H2SO3及Na2SO3,S元素化合价始终为+4价,属于非氧化还原反应。
6.酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是( )
A.酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
B.酸雨能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀
C.向煤中加入适量石灰石,在燃烧时SO2最终生成CaSO3,可减少酸雨
D.汽车排气管上装有“催化转化器”,使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2,但不利于酸雨的防治
【答案】B
【解析】酸雨主要是由SO2、NO2等气体引起的,正常雨水由于溶解了CO2,其pH约为5.6,而SO2、NO2溶于雨水分别生成H2SO3(进一步氧化可生成H2SO4)和HNO3,使雨水pH<5.6,即为酸雨,故A错误;向煤中加入生石灰,CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,故C错误;2CO+2NO2CO2+N2,防止发生NONO2HNO3,利于酸雨的防治,故D错误。
7.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为“价类二维图”。如图是硫元素的“价类二维图”。
(1)X是 (填化学式)。
(2)可选取Y的浓溶液和Cu反应来制备SO2,该反应原理是 (填化学方程式);将SO2排入大气中会引起 。
(3)Na2S2O5是一种食品添加剂,其应与图中 (填化学式)在同一位置,其具有 (填“氧化性”或“还原性”)导致Na2S2O5中不可避免地存在Na2SO4。实验室中检验SO42-的常用方法是 。
【答案】(1)H2S (2)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 酸雨 (3)Na2SO3 还原性 取适量样品,先加稀盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明含有SO42-
【解析】(1)由图可知:X中硫元素化合价处于最低价,从二维图可知,X为H2S。
(2)由图可知:Y为S呈+6价的酸,应为H2SO4,浓H2SO4和Cu反应制备SO2的反应为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;将SO2排入大气中会引起硫酸型酸雨。(3)Na2SO3中硫元素的化合价为+4价,属于盐,与Na2SO3位置相同;Na2S2O5转变成Na2SO4时S元素化合价升高,Na2S2O5为还原剂,具有还原性。实验室中检验SO42-的常用方法:先滴加稀盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,确定含有SO42-。
8.某实验小组采集硫酸型酸雨样品,随着时间的推移,多次测定该样品的pH,得到了表中数据:
(1)酸雨样品放置时pH变化的主要原因是(用化学方程式表示) 。
(2)如果将刚取样的上述酸雨和自来水(用Cl2杀菌消毒)混合,pH将
(填“增大”“减小”或“不变”),原因是(用化学方程式表示) 。
(3)你认为减少酸雨产生可采取的措施是 。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高
③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰
⑤开发新能源
A.①②③ B.②③④⑤
C.①③⑤ D.①③④⑤
【答案】(1)SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O2===2H2SO4(或2SO2+2H2O+O2===2H2SO4) (2)减小 H2SO3+Cl2+H2O===2HCl+H2SO4 (3)C
【解析】(1)酸雨放置时pH变小,其原因是雨水中的H2SO3被空气中的O2氧化所致。
(2)雨水和自来水混合,应考虑H2SO3与自来水中的Cl2发生氧化还原反应而生成硫酸和盐酸,使酸性增强。
(3)减少酸雨的形成必须减少SO2的排放,减少煤等化石燃料的使用,燃料脱硫、固硫,开发不含硫的新能源(如氢能、核能等),都是有效措施。
9.硫及其部分化合物的转化关系如图所示。
SSO2AH2SO4CuSO4BaSO4
(1)通常状况下硫单质的颜色为 。
(2)SO2可以使品红溶液褪色,说明SO2具有 性。
(3)反应②的化学方程式为 ;
反应⑤的离子方程式为 。
(4)反应④中,当32 g Cu完全反应时,被还原的H2SO4的物质的量为 ml。
【答案】(1)淡黄色 (2)漂白
(3)2SO2+O22SO3 Ba2++SO42-===BaSO4↓ (4)0.5
【解析】依据转化关系图分析可知,反应②是二氧化硫催化氧化生成三氧化硫,A为SO3。(1)通常状况下硫单质的颜色为淡黄色;(2)SO2可以使品红溶液褪色,生成不稳定的无色物质,说明SO2具有漂白性;(3)反应②是二氧化硫与氧气在催化剂、加热条件下生成三氧化硫,化学方程式为2SO2+O22SO3;反应⑤是硫酸铜和氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀,离子方程式为Ba2++SO42-===BaSO4↓;(4)反应④中,铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,n(Cu)=32g64g·ml-1=0.5 ml,当Cu完全反应时,被还原的H2SO4的物质的量为0.5 ml。
10．非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：
eq \x(A)eq \(――→,\s\up10(O2))eq \x(B)eq \(――→,\s\up10(O2))eq \x(C)eq \(――→,\s\up10(H2O))eq \x(D)
(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是________；
②在工业生产中，B气体的大量排放被雨水吸收后会形成________而污染环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是：A________________；C________________。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式：_______________________。该反应________(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
【答案】(1)①H2SO4 ②酸雨
(2)①N2 NO2 ②Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 属于
【解析】(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，则B是SO2，C是SO3，D是H2SO4；若大量排放SO2，则会形成酸雨。
(2)若C是红棕色气体，则C为NO2，B为NO，A为N2，D为HNO3，浓硝酸可与Cu反应：4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。此反应有元素化合价升降变化，属于氧化还原反应。
11.科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关,转化关系如图所示。
回答下列问题:
(1)从物质分类的角度看,图中的物质属于酸性氧化物的有 (写化学式)。
(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是 。
(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式: 。
(4)工业上利用氨气制备一氧化氮,反应的化学方程式为 。
(5)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质,该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)N2O5、SO2、SO3 (2)NH3
(3)2SO2+O22SO3
(4)4NH3+5O24NO+6H2O
(5)4NH3+6NO5N2+6H2O
【解析】(1)酸性氧化物是指与碱反应只生成一种盐和水的氧化物,SO2、SO3和N2O5都是酸性氧化物。(4)NH3在催化剂作用下被O2氧化生成NO和H2O,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式并配平。(5)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质,结合原子守恒推知,产物为N2和H2O,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式并配平。
12．将SO2和H2S混合，有淡黄色固体出现，该反应中SO2表现出( )
A．还原性B．碱性 C．酸性 D．氧化性
【答案】D
【解析】SO2和H2S混合所得淡黄色固体为S，反应的化学方程式为SO2＋2H2S===3S＋2H2O，H2S中硫元素化合价升高(－2→0)，故H2S做还原剂，表现出还原性，SO2做氧化剂，表现出氧化性，故D正确。
13.含硫元素的几种化合物存在下列转化关系:
浓硫酸SO2Na2SO3溶液Na2S2O3S
下列判断不正确的是( )
A.反应①中浓硫酸作氧化剂
B.反应②表明SO2有酸性氧化物的性质
C.反应③中硫元素既被氧化又被还原
D.反应④中稀硫酸作还原剂
【答案】D
【解析】Cu与浓硫酸反应时,Cu单质被氧化为硫酸铜,浓硫酸表现出氧化性,作氧化剂,A正确;SO2与NaOH反应产生亚硫酸钠和水,表明SO2有酸性氧化物的性质,B正确;反应③中硫元素分别由0价和+4价变为+2价,则硫元素既被氧化又被还原,C正确;Na2S2O3与稀硫酸发生反应,产生S单质、二氧化硫、硫酸钠和水,硫酸起酸的作用,不作还原剂,D错误。
14.中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了《中央生态环境保护督察工作规定》。可见国家对环境保护的重视程度。
酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是( )
A．酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
B．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林，加速桥梁的腐蚀
C向煤中加入适量石灰石，在燃烧时SO2最终生成CaSO3，可减少酸雨
D．汽车排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2，但不利于酸雨的防治
【答案】B
15.元素的价类二维图是学习元素及其化合物的重要模型和工具。如图为硫元素的价类二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是( )
A.附着有X的试管常用酒精清洗
B.Y使溴水褪色体现了其漂白性
C.加热条件下,Z的浓溶液与碳单质反应能实现转化②
D.Y与H2S气体混合能实现转化①
【答案】C
【解析】X为硫元素的单质,硫单质易溶于CS2,微溶于酒精,难溶于水,硫单质附着在试管上常用CS2清洗,故A错误; Y为+4价氧化物,所以Y为SO2,SO2具有还原性,使溴水褪色是发生了氧化还原反应,故B错误;Y为SO2,Z为H2SO4,H2SO4的浓溶液与碳单质反应能实现转化②,故C正确;Y为SO2,与H2S气体反应生成硫单质,不能生成H2SO4,故D错误。
16.下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是( )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.①②③④ C.②③⑥ D.①④⑤
【答案】A
【解析】根据物质类别及其与N元素化合价的关系可知:a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2、e是N2O5、f是HNO3、g是HNO2、h是NH3·H2O、i是铵盐,其中氮元素显-3价和+5价,则i为NH4NO3。在雷电作用下N2与O2反应产生NO,属于氮的固定,①正确;N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,因此反应不需要加入氧化剂就可以实现,②错误;NH3与O2在催化剂存在条件下加热发生反应产生NO,NO与O2发生反应产生NO2,NO2与H2O反应产生HNO3、NO,均发生了N元素被氧化的反应,③正确;g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,属于中间价态,因此既具有氧化性,也具有还原性,同时也能与碱发生中和反应产生盐和水,④错误;d是NO2,f是HNO3,浓硝酸具有强氧化性,可与Cu、C等还原剂发生氧化还原反应产生NO2气体,将HNO3转化为NO2,⑤正确;f是HNO3,h是NH3·H2O,i是NH4NO3,HNO3与NH3·H2O发生反应产生NH4NO3和水,⑥正确。
17.下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是( )
A.若A为硫单质,则Y可能是H2O2
B.若A为氮气,则D是硝酸
C.若B为一氧化氮,则A一定是氮气
D.若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠
【答案】C
【解析】若A为硫单质,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸,二氧化硫具有还原性,H2O2具有氧化性,二者可发生氧化还原反应生成硫酸,A正确;若A为氮气,则B为一氧化氮,C为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D是硝酸,B正确;若B为一氧化氮,氨气发生催化氧化可生成一氧化氮,则A可能为氨气,C错误;若B为氧化钠,则C为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故D一定是氢氧化钠,D正确。
18.如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是( )
A.操作Ⅱ发生反应的离子方程式为2Fe2++4H++O22Fe3++2H2O
B.溶液b中阳离子只有Fe2+
C.溶液a转化为溶液b的反应中,SO2被氧化
D.加入FeO可以使溶液c转化为溶液a
【答案】C
【解析】Fe3+有氧化性,SO2有还原性,Fe2(SO4)3被SO2还原为FeSO4,溶液b主要溶质为FeSO4、H2SO4,可能含Fe2(SO4)3或SO2,空气中氧气将FeSO4及可能存在的SO2氧化。操作Ⅱ发生反应的离子方程式为4Fe2++4H++O24Fe3++2H2O,A错误;操作Ⅰ中发生反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+,溶液中阳离子有Fe2+、H+,若SO2少量,则还有Fe3+,B错误;溶液a转化为溶液b的反应中,SO2被Fe3+氧化,C正确;溶液c中含有Fe2(SO4)3、H2SO4等物质,加入FeO后会生成FeSO4,D错误。
19.某小组同学设计如下实验实现几种价态硫元素间的转化。
任务Ⅰ.从以下试剂中选择合适的试剂实现S(+6)→S(+4)的转化。
试剂:①浓H2SO4 ②稀H2SO4 ③酸性KMnO4溶液 ④Na2SO3溶液 ⑤Cu
⑥品红溶液
(1)写出实现转化的化学方程式:___________________________
(2)设计实验,证明实现了该转化(写出操作和现象): 。
任务Ⅱ.实现硫元素在0、+2、+4价之间的转化。
查阅资料:+2价硫元素在酸性条件下不稳定,自身易发生氧化还原反应。
SO2Na2SO3溶液Na2S2O3X
(3)①中加入的物质是 ,该转化利用的是SO2 的性质。
(4)写出③的离子方程式: 。
【答案】(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)将产生的气体通入品红溶液中,溶液褪色
(3)NaOH溶液 酸性氧化物
(4)2H++S2O32-===S↓+SO2↑+H2O
[延伸思考]S2O32-与H+是否可以大量共存?
提示:由题干+2价硫元素在酸性条件下不稳定,自身易发生氧化还原反应知S2O32-与H+不能大量共存,反应的离子方程式为S2O32-+2H+===S↓+SO2↑+H2O。
【解析】(1)由题意知实现该转化的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。 (2)要证明实现了该转化,只需要证明产生了二氧化硫,结合二氧化硫的漂白性可将反应后产生的气体通入品红溶液中,若溶液褪色,即实现了该转化。(3)二氧化硫转变为亚硫酸钠的过程中硫元素化合价没有发生变化,完成该转化体现二氧化硫酸性氧化物的性质,二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和H2O。(4)根据题干信息,+2价硫元素在酸性条件下不稳定,自身易发生氧化还原反应,即发生歧化反应,+2价的硫元素化合价既升高又降低,结合步骤②中亚硫酸钠和X反应生成硫代硫酸钠分析可得X中硫元素的化合价应低于+2价,则X为硫单质,③的离子方程式为2H++S2O32-===S↓+SO2↑+H2O。
20.氮氧化物会严重污染大气,所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应化学方程式如下:
①NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O
②2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
(1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为 。
(2)在反应②中,氧化产物是 ,还原产物是 (填化学式)。
(3)在反应①②中,参加反应的NaOH均为2 ml时,两个反应转移电子数的关系是① ②(填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)23∶15 (2)NaNO3 NaNO2 (3)=
【解析】(1)根据反应①可知,氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1,质量之比为23∶15。(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化,所以NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化产物为NaNO3,还原产物为NaNO2。(3)反应①中2 mlNaOH参加反应时,转移1 ml电子,反应②中2 mlNaOH参加反应时,转移1 ml电子。
时间/h
0
8
16
24
32
40
48
pH
5.0
4.8
4.5
4.3
4.2
4.0
4.0