(浙江选考)2020版高考化学大一轮复习第19讲《生产生活中的含氮化合物》课时作业(含解析) 练习

课后作业19　生产、生活中的含氮化合物

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)

1.关于C、N、S等非金属元素及其化合物的说法错误的是(　　)

A.它们都能以游离态存在于自然界中

B.二氧化硫、氮氧化物的任意排放会形成酸雨

C.浓硫酸可干燥CO2、SO2、H2S 等气体,但不能干燥NH3

D.加热条件下,碳、硫单质都能与浓硝酸、浓硫酸发生反应

答案C

解析它们都能以游离态存在于自然界中,如石墨、氮气、硫黄,选项A正确;二氧化硫、氮氧化物的任意排放会形成酸雨,选项B正确;浓硫酸能将H2S氧化,不能用浓硫酸干燥H2S,浓硫酸能与碱性气体反应而不能干燥NH3,选项C错误;加热条件下,碳、硫单质都能与浓硝酸、浓硫酸发生反应,被氧化生成二氧化碳、二氧化硫,选项D正确。

2.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)

A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性

B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性

C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性

D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性

答案D

解析D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”,其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性将酚酞氧化而褪色,但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应,究竟是哪个原因,还需要实验认证,D项不准确。

3.盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中,过一段时间后,量筒内的气体体积减小为原来的一半。则原混合气体中O2和NO2的体积比是(　　)

A.2∶1 B.1∶2 C.3∶2 D.3∶1

答案C

解析假设量筒的容积是VL,盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中,二者会发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,若剩余的气体是O2,则NO2完全反应,NO2的体积V(NO2)=VL=L,O2的体积V(O2)=VL-L=L,原混合气体中O2和NO2的体积比是=3∶2;若剩余气体是NO,相当于剩余NO2,根据3NO2+H2O2HNO3+NO,剩余NO2的体积是3×,原混合气体体积是VL,假设不成立;故C项正确。

4.右图装置中,干燥烧瓶中盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头并迅速打开止水夹,下列与实验事实不相符的是              (　　)

A.CO2(NaHCO3溶液)　无色喷泉

B.NH3(H2O含酚酞)　红色喷泉

C.NH3(FeCl3溶液)　红褐色浊液喷泉

D.HCl(AgNO3溶液)　白色浊液喷泉

答案A

解析CO2与NaHCO3不反应,不能产生压强差,不能形成喷泉。

5.两瓶气体分别为NO2和Br2蒸气,外观相同,某同学设计了以下鉴别法,其中可采用的是(　　)

①用湿润的淀粉KI试纸　②加少量NaCl溶液　③加少量AgNO3溶液　④加少量水后再加适量苯

A.①③④ B.③④

C.②③④ D.①②③④

答案C

解析NO2溶于水呈无色,Br2蒸气溶于水呈橙黄色,可以用氯化钠溶液鉴别(起鉴别作用的是溶液中的水);Br2蒸气与AgNO3溶液反应生成淡黄色沉淀,二氧化氮与AgNO3溶液反应无沉淀生成;NO2和Br2蒸气都有强氧化性,都使湿润的淀粉KI试纸变蓝,①法不可用于鉴别。

6.(2018·江淮十校质检)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中加入足量的铜粉,若HNO3的物质的量浓度是2 mol·L-1,取10 mL此混合酸,待反应结束过滤后可得到纯净的CuSO4溶液,则上述混合溶液中稀硫酸的物质的量浓度和在标准状况下产生的气体体积分别为(设反应中HNO3被还原成NO)(　　)

A.2 mol·L-1、448 mL B.3 mol·L-1、672 mL

C.4 mol·L-1、224 mL D.3 mol·L-1、448 mL

答案D

解析设稀硫酸的物质的量浓度和在标准状况下产生的气体体积分别为cmol·L-1、VL,10mL混合酸中含有n(N)=0.01L×2mol·L-1=0.02mol。

3Cu+2N+8H+3Cu2++4H2O+2NO↑

　2 8 2

0.02mol 0.02mol+0.01L×
cmol·L-1×2 

解得c=3,V=0.448,故D正确。

7.有a、b、c、d、e五种气体,进行下列实验:

a、b、c、d、e依次可能是(　　)

A.O2、NO、HCl、NH3、CO2 B.O2、NO、NH3、HCl、SO2

C.NO、O2、NH3、HCl、SO2 D.HCl、CO2、NH3、H2S、CH4

答案C

解析a和b混合后气体变成红棕色,可知a和b分别为NO、O2中的一种;b通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊,则b为O2,a为NO;c和d混合产生白烟,则c和d分别为NH3、HCl中的一种;c通入少量溴水中使溴水变成无色透明液体,则c为NH3,d为HCl;e通入少量溴水中,溴水变成无色透明的液体,e通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊,则e为SO2。

8.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是 (　　)

A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体

B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应

C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物

D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应

答案D

解析图①中产生的红棕色气体应为NO2和O2的混合气体,原因是灼热的碎玻璃促进了硝酸的分解,A项正确;图②中的气体可能是红热的木炭促进了硝酸分解生成的,也可能是木炭与浓硝酸反应生成的,B项正确;图③中,由于红热的木炭没有插入浓硝酸中,但仍有红棕色气体产生,说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体NO2为还原产物,C项正确;图③中气体产物中的二氧化碳也可能是硝酸分解产生的O2与红热的木炭反应生成的,D项错误。

9.将3.2 g Cu跟30.0 mL 10.0 mol·L-1的HNO3溶液充分反应,还原产物有NO和NO2,若反应后溶液中有a mol H+,则此时溶液中含N的物质的量为(　　)

A.0.5a mol B.(0.1+a) mol

C.0.1a mol D.2a mol

答案B

解析首先判断Cu与HNO3谁过量,经判断知HNO3过量,Cu全部反应,根据溶液中的电荷守恒,n(N)=n(H+)+2n(Cu2+),n(Cu2+)=0.05mol,则n(N)=(a+0.1)mol。

10.向50 mL稀硫酸与稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示,且每一段只对应一个反应。下列说法正确的是(　　)

A.开始时产生的气体为H2

B.AB段发生的反应为置换反应

C.所用混合溶液中c(HNO3)=0.5 mol·L-1

D.参加反应铁粉的总质量m2=5.6 g

答案D

解析注意两点:一是有关金属与硫酸和硝酸组成的混酸反应的计算,需要用离子方程式解;二是综合分析图像各阶段的反应。OA段:Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O,AB段:2Fe3++Fe3Fe2+,BC段:Fe+2H+Fe2++H2↑,A、B错误。由图像可知,n(NO)=0.05mol,根据氮原子守恒,硝酸的物质的量等于0.05mol,浓度为1mol·L-1,C错误。D项,方法一:OA段反应的铁为0.05mol,生成Fe3+0.05mol,AB段溶解Fe0.025mol,BC段溶解的铁为0.025mol,共溶解铁0.1mol。方法二:根据得失电子守恒,铁最终存在形式为Fe2+,有n(NO)×3+n(H2)×2=n(Fe)×2,解得n(Fe)=0.1mol。

二、非选择题(本题包括5小题,共50分)

11.(5分)将28.8 g铜与140 mL一定浓度的HNO3溶液反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L,请回答:

(1)NO的体积为　　　　 L,NO2的体积为　　　 L。 

(2)将产生的气体完全释放后,向溶液中加入V mL a mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀,则原HNO3溶液的浓度为　　　　　　　　　　　　　　　　　　 mol·L-1。 

(3)若铜与HNO3刚好反应完全,则原HNO3溶液的浓度为　　　　　　　　 mol·L-1。 

答案(1)4.48　6.72

(2)

(3)10

解析(1)V(NO)+V(NO2)=11.2L ①

由电子守恒可得:×2=×3+×1 ②

由①②解得:V(NO)=4.48L,V(NO2)=6.72L。

(2)由氮原子的守恒:N最终以NO、NO2及NaNO3形式存在,所以原HNO3溶液的浓度是

mol·L-1。

(3)若铜与HNO3刚好反应完全,根据氮原子守恒,原HNO3溶液的浓度为=10mol·L-1。

12.(5分)工业上利用氨催化氧化法经过一系列反应可以制备硝酸。

(1)氨气催化氧化的化学方程式为 

　。 

(2)某工厂排出的尾气中NOx的含量为0.56%(体积分数),用氨气可以将其转化为无害气体,发生反应:6NOx+4xNH3(3+2x)N2+6xH2O。若处理1×104 L(标准状况)该尾气需42.5 g NH3,则x=　　　　　　　。 

(3)NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,必须进行处理。为避免污染,常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。写出净化过程中的总化学方程式: 

　。 

答案(1)4NH3+5O24NO+6H2O

(2)1.5

(3)2NO+O2+4CO4CO2+N2

解析(2)

x=1.5。

13.(14分)某实验小组欲探究C与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置,认为若有红棕色气体产生就说明C与浓硝酸发生了反应。

(1)乙同学认为甲同学的结论是错误的,他的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示),所以他认为应该检验　　　　　　(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0 ℃时四氧化二氮为液体”,从而改进了实验装置,如图2所示。 

(2)为了减少干扰,对于A装置有下面4种操作方案,其中最合理的是(填写数字序号)　　　。 

①将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热

②先加热浓硝酸,然后将木炭投入其中

③先加热木炭,再加入冷浓硝酸

④先加热木炭,再将木炭投入冷浓硝酸

(3)请用平衡移动原理解释B装置的作用: 

　。 

(4)C装置中出现的现象是　　　　　　　　　,经检测C的溶液中还含有少量氮元素,只以N形式存在,写出生成该离子的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O　CO2

(2)④

(3)常温下存在平衡体系:2NO2N2O4,降低温度N2O4液化,平衡右移,除去混合气体中的NO2

(4)C中溶液变浑浊(或产生白色沉淀)　4NO2+O2+2Ba(OH)22Ba(NO3)2+2H2O

解析(1)浓硝酸与木炭加热反应以及浓硝酸受热分解均能生成NO2,故按图1中操作有红棕色气体产生不能说明木炭与浓硝酸发生了反应。若要证明该反应,可证明反应的另一种产物CO2的存在。(2)为了减少浓硝酸受热分解对实验的影响,可先将木炭加热,再将红热的木炭投入冷浓硝酸中。(4)产生的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀。NO2气体溶于水首先生成HNO3,HNO3再与Ba(OH)2发生中和反应,故溶液中存在N,将两个方程式叠加即可写出反应的化学方程式。

14.(12分)在实验室用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气的制取和性质实验探究。

请回答下列问题:

(1)若用装置①制取NH3,其反应的化学方程式为 

　。 

若要测定生成的NH3的体积,则必须选择的装置是　　　　(填装置序号,下同),装置中所盛试剂应具有的性质是　 

　。 

(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3,检验该装置气密性的方法是 

　。 

收集装置应选择　　　　。证明氨气已收集满的操作是　 

　。 

(3)将氨气通过灼热的氧化铜粉末,得到氮气和铜,写出该反应的化学方程式:　。 

要制取并收集纯净的氮气(可含有少量的水),应使用上述仪器中的(按气流方向从左向右列出)②→　　　　　　　　。此时③中应盛放　　　　。 

答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O

③⑨　氨气难溶于该试剂,不与氨气反应,不易挥发

(2)用止水夹关闭右端导管上连接的橡皮管,向分液漏斗中注水,打开分液漏斗开关水不流下　⑥　用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸变蓝(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口,有白烟生成)

(3)2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O　⑦→⑧→③→④

稀硫酸

解析(1)测定生成的NH3的体积,应该用装置③把氨气的体积转换成液体的体积进行测量;(3)用排空气法收集的气体一定含有空气,所以制取比较纯净的气体时应该用排水集气法,还应用装置③除去剩余的氨气。

15.(14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:

假设一:溶液中的N

假设二:溶液中溶解的O2

(1)验证假设一

该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。

(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如右图。

实验1中溶液pH变小的原因是　　　　　　　　　　　　　;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)　 

　。 

(3)验证假设二

请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论。

(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者　　　　(填“大于”或“小于”)后者,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)无明显现象　有白色沉淀

(2)SO2溶于水后生成H2SO3　3SO2+2N+2H2O3S+4H++2NO(或3H2SO3+2N3S+4H++2NO↑+H2O)

(3)

(4)小于　反应的离子方程式表明,足量的O2和N分别氧化相同的H2SO3溶液,生成H+的物质的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题,合理答案均可给分)

解析(1)实验1中溶液和实验2中溶液唯一的区别就是一个含有Cl-,一个含有N,故可通过实验1未生成白色沉淀,而实验2生成白色沉淀来证明假设一正确。

(2)SO2溶于水得到中强酸H2SO3,故使得实验1中溶液的pH减小;在实验2中,N将SO2氧化成S,自身被还原为NO,同时有H+生成,故V1时,实验2中溶液的pH小于实验1中溶液的pH。

(3)在验证假设二时,应使用不含N的钡盐,如BaCl2,可以以实验1为对照实验,在含有O2的BaCl2溶液中缓慢通入SO2,若有白色沉淀生成则证明假设二成立。

(4)O2和KNO3分别与H2SO3反应的化学方程式为O2+2H2SO32H2SO4、2KNO3+3H2SO3K2SO4+2NO↑+2H2SO4+H2O(或2KNO3+H2SO3K2SO4+2NO2↑+H2O),故被O2氧化后溶液的pH小。