高考化学一轮复习课时分层作业十五氮及其化合物含解析新人教版

氮及其化合物

(建议用时40分钟)

1．(2021·长春模拟)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)

【解析】选A。少量的Fe粉中加入足量稀硝酸，生成硝酸铁，则滴入KSCN溶液，溶液为红色，故A正确；未加热，不能生成氨气，不能证明NH的存在，故B错误；浓氨水点到红色石蕊试纸上变蓝，不具有漂白性，故C错误；加热分解生成二氧化氮，由现象不能说明硝酸具有强氧化性，故D错误。

2．(2021·聊城模拟)一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大

C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用

D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解

【解析】选B。A项，过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋

8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，正确；B项，步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，错误；C项，由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，正确；D项，当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮、氧气与H2O反应生成硝酸，能够与铜继续反应，正确。

3.(双选)利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。下列说法不正确的是 (　　)

A.该分解过程是2NON2+O2

B.实验室制取NO可以用铜与稀硝酸反应

C.过程②释放能量,过程③吸收能量

D.标准状况下,NO分解生成5.6 L N2转移电子数约为0.25NA

【解析】选C、D。A.由图可知，NO分解生成N2和O2，化学方程式为2NON2＋O2，故A正确；B.实验室常用铜与稀硝酸反应制取NO，硝酸具有强氧化性，能和较不活泼的金属Cu反应生成硝酸铜、NO和水，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故B正确；C.过程②是断裂化学键的过程，吸收能量；过程③是形成化学键的过程，释放能量，故C错误；D.依据方程式：2NON2＋O2，生成1 mol氮气转移4 mol电子，则生成5.6 L N2转移电子数为×4×6.02×1023 mol－1＝6.02×1023，故D错误。

4．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A.实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO2

B．实验③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强

C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O

D．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以与稀硝酸反应，也可以与稀硫酸反应

【解析】选C。①中发生3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成硝酸铜溶液为蓝色，试管口NO被氧化生成红棕色的二氧化氮，但硝酸被还原生成NO，A错误；③中加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与Cu反应，而硝酸的氧化性强，B错误；实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，C正确；Cu在常温下与稀硝酸反应，生成Cu(NO3)2，再滴加稀硫酸，则稀硫酸提供的氢离子与溶液中的NO相当于加入了硝酸，无法证明常温下铜可以与稀硫酸反应，D错误。

5．某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质。

图2

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

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

①用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过分别盛有________________、____________________试剂的洗气瓶；

②D中氨气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C装置中应盛放____________溶液(填化学式)，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，原理同上述，都可快速制备氨气。

(2)氨气极易溶于水，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。根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象，可用热毛巾将烧瓶焐热，D中氨气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探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，由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”必为氨气的氧化产物，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　用热毛巾将烧瓶焐热(其他合理答案均可)　(3)①饱和食盐水　浓硫酸

②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2

③NaOHCl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

6.(双选)合成氨及其相关工业中部分物质间的转化关系如图:

下列相关说法正确的是 (　　)

A.反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于氧化还原反应

B.反应Ⅳ和Ⅵ中的部分产物可在上述流程中循环使用

C.甲、乙、丙和丁四种物质中都含有氮元素

D.制取物质丁时,先向饱和氯化钠溶液中通CO2至饱和再通NH3

【解析】选A、B。反应Ⅰ是工业合成氨,Ⅱ是氨气的催化氧化,Ⅲ是一氧化氮转化为二氧化氮,Ⅳ是二氧化氮自身氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮,均属于氧化还原反应,Ⅴ为NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,为非氧化还原反应,故A正确;NO可进一步反应生成二氧化氮、二氧化氮和水反应生成一氧化氮,可以循环使用,碳酸氢钠受热分解生成纯碱、水和二氧化碳,二氧化碳在上述流程中能被再次利用,故B正确;分析可知甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素,丁为NaHCO3,不含氮元素,故C错误;二氧化碳溶解度较小,应先通入氨气,否则浓度偏低,故D错误。

【加固训练—拔高】

厌氧氨化法(Anammox)是一种新型的氨氮去除技术，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．1 mol NH所含的电子总数与1 mol—OH所含的电子总数相同

B．1 mol联氨(N2H4)中含有5 mol共价键

C．过程Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为还原反应

D．用该方法每处理1 mol NH，需要的NO为0.5 mol

【解析】选B。1 mol NH和1 mol —OH中分别含有10 mol、9 mol电子，A错误。联氨的结构式为HNHNHH，1 mol联氨中含有4 mol N—H键和1 mol N—N键，B正确。过程Ⅱ，N2H4转化为N2H2，氮元素的化合价由－2变为－1，因此过程Ⅱ属于氧化反应；过程Ⅲ，N2H2转化为N2，氮元素的化合价由－1变为0，因此过程Ⅲ属于氧化反应；过程Ⅳ，NO转化为NH2OH，氮元素的化合价由＋3变为－1，因此过程Ⅳ属于还原反应，综上可知C错误。NH中氮元素为－3价，NH2OH中氮元素的化合价为－1，N2H4中氮元素的化合价为－2，根据得失电子守恒，参与反应的NH与NH2OH的物质的量之比为1∶1，即每处理1 mol NH，需要的NH2OH为1 mol，根据氮原子守恒可知所需n(NO)＝n(NH2OH)＝1 mol，D错误。

7．(2021·茂名模拟)某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是(　　)

A.①中固体可换为NH4Cl

B．②中药品为P2O5

C．反应一段时间后，③中黑色固体变为红色

D．反应一段时间后，④中锥形瓶收集到液氨

【解析】选C。①中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气，②为干燥装置，可为碱石灰等，③中在加热条件下，氨气与CuO发生氧化还原反应可生成氮气、水和铜，④可收集氨水，以此解答该题。A.NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，遇冷重新反应生成NH4Cl，无法制取NH3，故A错误；B.P2O5会与H2O、NH3反应生成(NH4)3PO4，不能用P2O5干燥氨气，故B错误；C.NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，则反应一段时间后，③中黑色固体变为红色，故C正确；D.液氨的沸点为－33.5 ℃，无法在冰中液化，氨气与氧化铜反应后生成水，过量的氨气可溶于水，故收集到的是氨水，故D错误。

8．(2021·北京朝阳区模拟)用如图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。下列说法正确的是(　　)

已知：FeSO4＋NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)　ΔH＜0。

A.滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是温度低，反应速率太慢

B．实验现象③说明反应后A中溶液含有Fe2＋

C．实验现象④说明A中有NO生成

D．可用浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有NH

【解析】选D。实验目的：探究硝酸与铁反应的产物；实验原理：Fe＋6HNO3(浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O；实验现象及分析：①A中有红棕色气体产生，生成NO2，一段时间后，气体颜色逐渐变浅，说明硝酸变稀；反应停止后，A中无固体剩余，铁完全反应。②B中溶液变棕色，说明生成Fe(NO)SO4；取少量A中溶液，加几滴氯水，再滴入KSCN溶液，③溶液变为红色，说明这时溶液中有三价铁离子；取少量B中溶液加热，④B中棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且在空气中变为红棕色，说明Fe(NO)SO4分解生成NO，据此答题。A.常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生，不是温度低，反应速率太慢，故A错误；B.③溶液变为红色，说明这时溶液中有三价铁离子，无法说明原溶液中是二价铁还是三价铁，故B错误；C.铜和浓硝酸反应生成红棕色气体二氧化氮，二氧化氮和水反应生成一氧化氮，一氧化氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中有NO生成，故C错误；D.检验A溶液中是否有NH的方法是用浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有NH，若产生使红色石蕊试纸变蓝的气体，证明硝酸的还原产物中有NH，故D正确。

【加固训练—拔高】

某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。

已知：在溶液中，FeSO4＋NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法不正确的是(　　)

A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液

B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应

C．实验结束后，先关闭分液漏斗的活塞，再熄灭酒精灯

D．装置J收集的气体中可能含有NO

【解析】选C。稀硝酸与铜反应生成的NO能够被O2氧化，因此实验前需要通入N2，排除装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的NO中混有少量硝酸蒸气，可以通过水吸收后再干燥，探究干燥的NO在加热时与铜的反应，未反应的NO可以利用FeSO4溶液检验。根据上述分析，装置F、I中的试剂依次为水、FeSO4溶液，A正确；若观察到装置H中红色粉末变黑色，说明NO与Cu发生了反应，B正确；实验结束后，为了防止倒吸，需要先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞，停止通入NO，C错误；由于FeSO4＋NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)为可逆反应，装置J收集的气体中可能含有NO，D正确。

9．(2021·兰州模拟)亚硝酸钠(NaNO2)被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备亚硝酸钠的装置如图所示(A中加热装置、部分夹持装置已省略)。

已知：室温下，①2NO＋Na2O2===2NaNO2；

②3NaNO2＋3HCl===3NaCl＋HNO3＋2NO↑＋H2O；

③酸性条件下，NO或NO都能与MnO反应生成NO和Mn2＋。

请按要求回答下列问题：

(1)A装置中反应的化学方程式为________________________________________

__________________________________________________________________。

(2)B装置中主要的现象是______________________________________________

___________________________________________________________________。

(3)检验C装置产物中有亚硝酸钠的方法是_____________________________

__________________________________________________________________。

(4)预测C装置中反应开始阶段，固体产物除NaNO2外，还含有副产物Na2CO3和________________。为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加E装置，则E装置中盛放的试剂名称为________________。

(5)检查装置气密性并装入药品后，以下实验操作步骤正确的顺序为________________(填序号)。

a．打开弹簧夹，向装置中通入N2

b．点燃酒精灯

c．向三颈烧瓶中滴加浓硝酸

d．熄灭酒精灯

e．关闭分液漏斗旋塞

f．停止通入N2

(6)利用改进后的装置，将7.8 g Na2O2完全转化为亚硝酸钠，理论上需要木炭________g。

【解析】(1)A装置中C与浓HNO3在加热时反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

(2)装置A中产生的气体进入装置B，NO2在B中与水反应生成硝酸和NO，硝酸具有强氧化性，与Cu反应生成Cu(NO3)2、NO和水，所以观察到B中的实验现象为红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，有无色气泡冒出。

(3)装置B反应产生的NO在装置C中与Na2O2反应生成NaNO2；根据已知②3NaNO2＋3HCl===3NaCl＋HNO3＋2NO↑＋H2O，所以检验C中有NaNO2的方法是取C中固体少量于试管中，加入盐酸，产生无色气体，遇空气变为红棕色。

(4)由上述分析可知，从B中逸出的气体有NO、CO2、水蒸气，NO、CO2、水蒸气与Na2O2反应产生NaNO2、Na2CO3、NaOH，所以预测C中反应开始阶段，固体产物除NaNO2外，还含有副产物Na2CO3和NaOH；为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加装置E，则E中盛放的试剂为碱石灰，可以吸收CO2和水蒸气。

(5)检查装置气密性并装入药品后，先打开弹簧夹，向装置中通入N2，排出装置中的空气，再向三颈烧瓶中滴加浓硝酸，关闭分液漏斗旋塞，然后点燃酒精灯，待反应结束后熄灭酒精灯，继续通入N2，使装置中的气体全部进入D装置，防止污染大气，待C中硬质玻璃管冷却至室温后停止通入N2，故操作顺序为a→c→e→b→d→f。

(6)根据方程式：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，2NO＋Na2O2===2NaNO2；可得关系式：3C～12NO2～6NO～3Na2O2，7.8 g Na2O2的物质的量为0.1 mol，利用改进后的装置，若将其完全转化为亚硝酸钠，理论上需要木炭的质量为0.1 mol×12 g·mol－1＝1.2 g。

答案：(1)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

(2)红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，有无色气泡冒出

(3)取C中固体少量于试管中，加入盐酸，产生无色气体，遇空气变为红棕色

(4)NaOH　碱石灰　(5)a→c→e→b→d→f

(6)1.2

【加固训练—拔高】

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_____________________________________

__________________________________________________________________。

【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)根据上述分析，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，其目的是排出装置内空气，防止干扰实验。当观察到装置E的Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀时，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NO，同时MnO被还原成Mn2＋，反应可写成NO＋MnO―→NO＋Mn2＋，氮元素的化合价由＋2价升至＋5价，锰元素的化合价由＋7价降至＋2价，根据得失电子守恒可写出5NO＋3MnO―→5NO＋3Mn2＋，结合原子守恒、电荷守恒，写出离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋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，Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋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＋3MnO＋4H＋===3Mn2＋＋5NO＋2H2O　(5)CO2＋2Mg2MgO＋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