2025年高考化学一轮复习 课时检测二十七：喷泉实验与含氮物质间的相互转化（含解析）

这是一份2025年高考化学一轮复习 课时检测二十七：喷泉实验与含氮物质间的相互转化（含解析），共8页。试卷主要包含了水合肼可用作还原剂，解析等内容，欢迎下载使用。
A．工业上模拟自然界“雷雨发庄稼”的过程生产HNO3
B．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为含氮化合物
C．氨气是重要的工业原料，可用于生产化肥和纯碱等大宗化学品
D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
2．自然界中氮的部分循环过程如图，下列有关说法正确的是( )
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
3．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的还原
B．海洋中的氮循环中属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋排放含NOeq \\al(－,3)的废水不会影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量
4．(2023·浙江1月选考)关于反应2NH2OH＋4Fe3＋===N2O↑＋4Fe2＋＋4H＋＋H2O，下列说法正确的是( )
A．生成1 ml N2O，转移4 ml电子
B．NH2OH是还原产物
C．NH2OH既是氧化剂又是还原剂
D．若设计成原电池，Fe2＋为负极产物
5.
中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉实验，来验证气体的“溶解性”，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
6．(2024·大庆高三模拟)喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。下面是某同学设计的四个不同的喷泉装置，则以下说法不正确的是( )
A．若向图1烧瓶中充满HI(与HCl水溶性相似)气体，烧杯和胶头滴管中加入AgNO3溶液，则可以产生黄色喷泉
B．若向图2烧杯中加水，烧瓶中充满NH3，引发喷泉的操作是捂热上方的圆底烧瓶
C．若向图3装置的水槽中加入冰块或慢慢滴入浓硫酸都可以形成喷泉
D．图4所示的装置，若要在该装置中产生双喷现象，其操作方法可以是关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，当产生大量的白烟，再打开活塞c
7．水合肼(N2H4·H2O)可用作还原剂。其制备原理为NaClO＋2NH3―→N2H4·H2O＋NaCl。用如图装置制取水合肼的相关说法不正确的是( )
A．装置的连接顺序：f→a→b→c→d→e
B．装置M可快速制NH3
C．可用 CCl4代替水
D．操作过程中不宜快速滴加NaClO溶液
8．(2024·福建省三校协作体联考)氮及其化合物的价类二维图如图所示：
下列说法正确的是( )
A．X可通过加热氯化铵固体制取
B．从物质类别角度分析，P和Z都属于酸性氧化物
C．将X转化为Q的过程，属于氮的固定
D．浓的Y溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处
9．水体中过量氨氮(以NH3表示)或总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素总量)含量过高会导致水体富营养化。用次氯酸钠除去氨氮的一种原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．NaClO除去氨氮的总反应化学方程式：
2NH3＋3NaClO===N2＋3NaCl＋3H2O
B．整个过程中发生的反应都是氧化还原反应
C．在较高温度下，氨氮去除率会升高
D．NaClO投入过多，总氮去除率可能会升高
10.某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置。
(1)
在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。
A．Cu与稀盐酸
B．NaHCO3与NaOH溶液
C．CaCO3与稀硫酸
D．NH4HCO3与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在图示锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精；水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也可产生喷泉。水槽中加入的物质可以是__________(填字母)。
A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)
如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)。
①若用HCl气体，则c(HCl)＝__________________________________________。
②若用NO2气体，则c(HNO3)＝____________。
③若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合气体，则c(HNO3)＝________________。
11．较活泼金属与硝酸反应，产物复杂。如一定浓度的硝酸与镁反应，可同时得到NO、NO2、N2三种气体。某同学欲用如图所示仪器组装装置来直接验证有NO、NO2生成并制取氮化镁。(假设实验中每步转化均是完全的)
已知：①NO2沸点是21.1 ℃，熔点是－11 ℃；NO的沸点是－151 ℃、熔点是－164 ℃；②氮化镁遇水会发生水解。回答下列问题：
(1)为达到上述实验目的，所选用的仪器的正确连接方式是________(填序号)。
a．A→D→C→F→B→F→E
b．A→C→D→F→B→F→E
c．A→F→C→D→F→B→E
d．A→F→D→C→F→B→E
(2)确定还原产物中有NO2的现象是______________________________________
________________，实验中两次使用装置F，第二次使用装置F的作用是________________________________________________________________________。
(3)实验前需先打开开关K，向装置内通CO2气体，其目的是______________________，
当________________________时停止通入CO2。
(4)实验过程中，发现在D中产生预期现象的同时，C中溶液颜色慢慢褪去，试写出C中反应的离子方程式：____________________________________________________。
(5)在A中反应开始时，某同学马上点燃B处的酒精灯，实验结束后通过测定发现B处的产品纯度不高，原因是____________________________________________
(用化学方程式回答)。
(6)验证B处有氮化镁生成的方法是___________________________________________。
课时检测(二十七)
1．A 自然界 “雷雨发庄稼”的第一步是将空气中的氮气转化为NO，工业生产硝酸的第一步是将氮气和氢气反应生成氨气，氨气催化氧化得到NO，NO被氧化为NO2，NO2和水反应最后得到硝酸，A项错误；氮的固定是将N2转化为含氮化合物的过程，其中氮的固定包括自然固氮、人工固氮，B项正确；氨气作为重要的工业原料可用于生产化肥和纯碱等大宗化学品，C项正确；氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D项正确。
2．B 依据自然界中氮的部分循环过程图可知，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，M为硝酸盐，N为铵盐。过程①可能是自然固氮，但过程②不属于氮的固定，A错误；X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，是化合反应，B正确；NH3→N的过程元素化合价没有改变，所以不是氧化还原反应，C错误；若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3，X在空气中点燃不能得到Y，D错误。
3．A 海洋中的氮循环起始于N2→NHeq \\al(＋,4)，即起始于氮的还原，A正确；海洋中的氮循环中属于固氮作用的是②，B错误；反硝化作用中N元素化合价降低，被还原，而氧气是常见氧化剂，C错误；转化关系图中若NOeq \\al(－,3)增多，反硝化作用增强，向海洋排放含NOeq \\al(－,3)的废水会影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量，D错误。
4．A 由方程式可知，反应生成1 ml一氧化二氮，转移4 ml电子，故A正确；由方程式可知，反应中氮元素的化合价升高被氧化，NH2OH是反应的还原剂，铁元素的化合价降低被还原，铁离子是反应的氧化剂，故B、C错误；若设计成原电池，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，亚铁离子为正极产物，故D错误。
5．D 由于气体溶于水或某种溶液(或与水、某种溶液反应)，导致烧瓶中的压强迅速减小，与外界产生足够的压强差，从而形成喷泉，A正确；CO2能与NaOH等强碱溶液反应，从而被吸收，能与外界产生压强差，故能形成喷泉，B正确；NH3和HCl属于极易溶于水的气体，SO2可以与NaOH溶液等反应，故均能形成喷泉，C正确；NO2和N2O4与水反应后有NO生成，故液体不能充满烧瓶，D错误。
6．C 若向题图1烧瓶中充满HI(与HCl水溶性相似)气体，烧杯和胶头滴管中加入AgNO3 溶液，硝酸银和HI反应生成黄色AgI沉淀，所以可以产生黄色喷泉，故A正确；若向题图2烧杯中加水，烧瓶中充满NH3，捂热上方的圆底烧瓶，气体膨胀，氨气与水接触，氨气迅速溶解，烧瓶内压强减小，形成喷泉，故B正确；若向题图3装置的水槽中加入冰块温度降低，氨水不能溢出氨气，压强不增大，不能形成喷泉，故C错误；题图4所示的装置，关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，氨气溶于水，右侧烧瓶内压强减小，HCl进入右侧烧瓶，产生大量的白烟氯化铵，此时两烧瓶内压强都减小，再打开活塞c，产生双喷现象，故D正确。
7．C M中制备氨气，氨气通过安全瓶防倒吸，为使氨气充分反应，氨气由长导管通入次氯酸钠溶液中反应生成水合肼，最后尾气处理，装置的连接顺序为f→a→b→c→d→e，故A正确； 氧化钙和水反应生成氢氧化钙，该反应放热，温度升高，氢氧化钙使氨水中氢氧根离子浓度增大，所以装置M可快速制 NH3，故B正确；水的作用是吸收尾气，氨气难溶于四氯化碳，不能用CCl4代替水，故C错误；次氯酸钠具有氧化性，若操作过程中快速滴加NaClO溶液，可能使N2H4·H2O被NaClO氧化，故D正确。
8．D 根据化合价以及所属物质类别可知，X为NH3，Q为NO，Z为NO2，P为N2O5，Y为HNO3，W为NH3·H2O。直接加热氯化铵固体分解生成的HCl又会和氨气反应生成氯化铵，需加热氯化铵和氢氧化钙的混合物，A错误；Z为NO2，NO2与碱发生氧化还原反应，生成两种盐，不是酸性氧化物，B错误；氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态，X转化为Q的过程是一种化合态转化为另一种化合态，不属于氮的固定，C错误；浓硝酸见光易分解，需保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处，D正确。
9．A 根据箭头方向可知，只进去的为反应物，只出来的为生成物，NH3、NaClO是反应物，氯化钠、氮气和水是生成物，根据元素守恒和得失电子守恒写出化学方程式为2NH3 ＋ 3NaClO===N2＋3NaCl＋3H2O，A正确；其中NaClO与水反应、氢氧化钠与盐酸的反应中，元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，B错误；NH3易挥发，温度较高时溶解度减小，氨氮去除率会降低，C错误；具有强氧化性的NaClO投入过多，会氧化部分NH3生成NOeq \\al(－,3)，总氮去除率可能会下降，D错误。
10．解析：(1)Cu与稀盐酸不反应，NaHCO3与NaOH溶液反应不产生气体，不能形成压强差，故不能形成喷泉；CaCO3与稀硫酸反应产生CO2，但生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面，会使反应很快停止，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉；NH4HCO3与稀盐酸反应能产生较多的CO2气体，使锥形瓶内压强远大于烧瓶内压强，从而形成喷泉。(2)浓硫酸(或生石灰、烧碱等)溶于水均能放出大量的热，使酒精大量挥发，形成较大的压强差，从而形成喷泉；氯化钠、硝酸钾、硫酸铜溶于水温度变化不大，不能使酒精大量挥发，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉。(3)设烧瓶的容积为V L，则气体(混合气体)的物质的量均为eq \f(V,22.4) ml。①若用HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L，c(HCl)＝eq \f(\f(V,22.4) ml,V L)＝eq \f(1,22.4) ml·L－1。②若用NO2，喷泉后，溶质为HNO3，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
eq \f(V,22.4) ml eq \f(2,3)×eq \f(V,22.4) ml
则喷泉后溶液的体积为eq \f(2,3)V L，c(HNO3)＝eq \f(\f(2,3)×\f(V,22.4) ml,\f(2,3)V L)＝eq \f(1,22.4) ml·L－1。③若为n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合气体，喷泉后，反应剩余eq \f(1,6)的O2，溶液充至烧瓶的eq \f(5,6)，溶质为HNO3，
4NO2 ＋ O2 ＋2H2O===4HNO3
eq \f(V,22.4)×eq \f(2,3) eq \f(V,22.4)×eq \f(2,3)×eq \f(1,4) eq \f(V,22.4)×eq \f(2,3)
则喷泉后溶液的体积为eq \f(5,6)V L，c(HNO3)＝eq \f(\f(V,22.4)×\f(2,3) ml,\f(5,6)V L)＝eq \f(1,28) ml·L－1。
答案：(1)D NH4HCO3与稀盐酸反应产生二氧化碳气体，锥形瓶中气体压强增大，把液体压入烧瓶中，形成喷泉
(2)A 浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶中的酒精挥发，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉
(3)①eq \f(1,22.4) ml·L－1 ②eq \f(1,22.4) ml·L－1 ③eq \f(1,28) ml·L－1
11．解析：(1)根据题意“一定浓度的硝酸与镁反应，可同时得到NO、NO2、N2”，若有NO2生成则气体呈红棕色，根据已知①中NO2、NO的熔沸点，在装置D中可将NO2冷凝为液态，可观察到装置D中有红棕色液体生成；利用NO具有还原性，用装置C中酸性KMnO4溶液验证NO；根据已知②中Mg3N2遇水会发生水解，与Mg反应的N2必须是干燥的，气体在进入装置B之前必须用浓硫酸干燥，且要防止H2O(g)进入制备Mg3N2的装置；装置的连接顺序为A→D→C→F→B→F→E。(2)确定还原产物中有NO2的现象是装置D中有红棕色液体生成；Mg3N2遇水会发生水解，实验中两次使用装置F，第一次使用装置F的作用是干燥N2，第二次使用装置F的作用是防止E中H2O(g)进入B中，使Mg3N2不纯。(3)由于NO能与O2反应生成NO2，会影响NO2、NO的验证，实验开始前要排出装置中的空气，所以实验前先打开开关K，向装置内通CO2气体。当观察到装置E中产生白色沉淀时，表明装置中空气已经排尽，停止通入CO2。(4)装置D中观察到有红棕色液体出现，装置C中溶液颜色慢慢褪去，说明酸性KMnO4溶液将NO氧化成NOeq \\al(－,3)，同时MnOeq \\al(－,4)被还原成
Mn2＋，结合得失电子守恒、元素守恒、电荷守恒，写出离子方程式为5NO＋3MnOeq \\al(－,4)＋4H＋===5NOeq \\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O。(5)在A中反应开始时，马上点燃B处的酒精灯，Mg与CO2发生置换反应生成MgO和C，导致实验结束后B处制得的Mg3N2纯度不高，化学方程式为2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(△))2MgO＋C。(6)Mg3N2遇水发生水解生成Mg(OH)2和NH3，检验有Mg3N2生成只要检验B处固体中加水产生NH3即可。
答案：(1)a (2)D中有红棕色液体生成 防止E中水蒸气进入B中，造成产物不纯
(3)排出装置内空气，防止干扰实验 E中产生白色沉淀
(4)5NO＋3MnOeq \\al(－,4)＋4H＋===3Mn2＋＋5NOeq \\al(－,3)＋2H2O
(5)CO2＋2Mgeq \(=====,\s\up7(△))2MgO＋C
(6)取B中固体少量于试管中，向其中加入少量水，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则B中有氮化镁生成