2024届鲁科版高考化学一轮复习第3章第3节氮的循环作业含答案

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第3章 第3节 氮的循环
[基础练]
1．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．工业合成氨属于人工固氮过程
B．硝化过程中氮元素被还原
C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量
解析：人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，所以工业上用氮气和氢气合成氨气属于人工固氮过程，A正确；硝化过程中氨气、铵根离子中－3价的氮元素化合价变化为NO、NO中的＋3价、＋5价的氮，元素的化合价升高，失电子被氧化，发生氧化反应，B错误；NO、NO经同化作用变为动植物蛋白中的N元素，动植物蛋白经氨化作用转化为氨气或铵根离子，故含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，C正确；反硝化过程，生成氮气，向大气提供氮气，即反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，D正确。
答案：B
2．某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　)
A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g)
解析：溴蒸气和二氧化氮气体均呈红棕色，所以至少含有溴蒸气和二氧化氮气体中的一种，溴水溶液为橙黄色，所以含有溴蒸气，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮无色气体，再打开玻璃片后，一氧化氮遇到氧气迅速变为二氧化氮，所以一定还存在二氧化氮气体。
答案：A
3. 如图，试管中充满NO2，现向其中缓慢通入O2，用水吸收NO2(假设每次通入的O2能完全反应)。下列说法正确的是(　　)
A．当试管内溶液的pH不再变化时，说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)
B．当试管内气体不是红棕色时，说明NO2全部转化为HNO3
C．水槽内的水改为稀盐酸，有利于吸收NO2
D．水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2
解析：试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，根据NO2→HNO3，c(HNO3)＝，消耗的NO2的体积等于试管中溶液的体积，即ΔV(NO2)＝V(溶液)，则c(HNO3)＝，试管内溶液的pH始终不变，故A错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，当试管中气体不是红棕色时，不能说明NO2全部转化为HNO3，故B错误；水槽内的水改为稀盐酸时，NO2仍是与稀盐酸中的水反应，不能促进NO2的吸收，故C错误；NO2与NaOH溶液能够发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2，故D正确。
答案：D
4．下列说法不正确的是(　　)
A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解
B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性
C．铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
D．HNO3―→NO―→NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成
解析：A项中加入Cu(NO3)2固体后，Cu和H＋、NO发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，不正确。
答案：A
5．用如图所示装置进行下列实验，实验结果与预测的现象不一致的是(　　)


①中的物质
②中的物质
预测①的现象
A
淀粉KI溶液
浓硝酸
无明显变化
B
酚酞溶液
浓盐酸
无明显变化
C
MgCl2溶液
浓氨水
有白色沉淀
D
湿润红纸条
饱和氯水
红纸条褪色
解析：硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸进入淀粉KI溶液，硝酸具有强氧化性，可以将KI氧化为I2，I2遇淀粉变蓝色，故A符合题意；浓盐酸具有挥发性，挥发出的HCl进入酚酞溶液，酚酞溶液在酸性条件下不变色，B不符合题意；浓氨水具有挥发性，挥发出的氨气，溶于氯化镁溶液，一水合氨与氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀，C不符合题意；饱和氯水挥发出氯气，氯气与湿润红纸条接触，与水反应生成HClO，HClO具有漂白性，使湿润红纸条褪色，D不符合题意。
答案：A
6．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)
选项
实验操作
现象
解释或结论
①
过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
②
浓HNO3久置或光照
变黄色
HNO3不稳定易分解
③
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
④
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上
试纸先变红色后褪色
浓HNO3具有酸性和强氧化性
A．①② B．③④
C．②③④ D．②④
解析：过量的铁粉加入稀HNO3生成Fe2＋，加入KSCN溶液时颜色不变，故①错误；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3所致，故②正确；Al箔遇浓HNO3钝化，稀HNO3会使Al箔溶解，故③错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故④正确。综上所述，D正确。
答案：D
7．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：
实验1
实验2


①③中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
⑥中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
下列说法正确的是(　　)
A．稀硝酸一定被还原为NO2
B．②中溶液存在：c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)
C．由上述实验得出结论：常温下，Cu既可与稀硝酸反应，也可以与稀硫酸反应
D．③⑥中反应的离子方程式：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
解析：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氧化生成红棕色的二氧化氮，稀硝酸被还原生成的是NO，故A错误；②中溶液存在电荷守恒：2c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，故B错误；由实验可得出结论：常温下Cu可以和稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，故C错误。
答案：D
[提升练]
8．(双选)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。下列说法中不正确的是(　　)
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收集的气体中一定不含NO
解析：稀硝酸与铜反应生成一氧化氮，一氧化氮能够被氧气氧化，因此实验前需要通入氮气，排尽装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸气，可以通过水吸收后再干燥，干燥的一氧化氮在装置H中与铜反应，未反应的NO可以利用硫酸亚铁溶液检验。装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液，A正确；若观察到装置H中红色粉末变为黑色，则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，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错误。
答案：CD
9．(2022·辽宁高三模拟)(双选)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。下列说法错误的是(　　)

A．甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B．乙装置中的干燥剂可以是无水氯化钙
C．丙中发生的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D．若戊中观察到紫色溶液变红，则说明已制得HNO3
解析：甲中浓氨水用于制备氨气，经过干燥后在丙中发生氨气的催化氧化，因此甲装置需要提供氨气和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或CaO，只能提供氨气，不能提供氧气，X应为过氧化钠等，故A错误；无水氯化钙能与氨气反应形成络合物，不能用来干燥氨气，故B错误；加热条件下，氨气与氧气在Cr2O3的催化作用下发生催化氧化反应，故C正确；戊中观察到紫色溶液变红，说明生成了酸性物质，可以说明一氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸，故D正确。
答案：AB
10．取一定质量含Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：

则转化过程中所加稀硝酸的物质的量浓度为(　　)
A．4.4 mol·L－1 B．3.6 mol·L－1
C．4.0 mol·L－1 D．3.2 mol·L－1
解析： 设其中一份中n(Cu)＝x，n(Cu2O)＝y，
n(CuO)＝z，依得失电子守恒和氧元素守恒，有
①2x＋2y＝(4.48 L÷22.4 L·mol－1)×3
②y＋z＝6.4 g÷16 g·mol－1
即x＋2y＋z＝0.7 mol，即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.7 mol，则500 mL稀硝酸中，n(HNO3)＝0.7 mol×2＋0.2 mol＝1.6 mol，故有c(HNO3)＝1.6 mol÷0.5 L＝3.2 mol·L－1，故D正确。
答案：D
[综合练]
11．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：

(1)下列有关NH3的说法中，不正确的是________(双选)。
A．工业合成NH3需要在高温、高压、催化剂下进行
B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥
C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存
(2)NH3易于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。
(3)氨气在氧化炉中反应的化学方程式为_____________________________________。
(4)HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的__________性。
(5)“吸收塔” 尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：
①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2的反应原理为：
Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋________＋CO2(请填写完成化学方程式)。
②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________，若用通式NOx表示氧化物，则每摩尔氨可将________mol的NOx转化为N2。
解析：(1)工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，A正确；NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，B正确；NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，C错误；NH3不易分解，D错误。
(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为1/22.4 mol·L－1≈0.045 mol·L－1。(3)氨气在氧化炉中反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。
(5)①纯碱溶液与NO2的反应原理为：Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2。根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。
②7 mol氨失去21 mol电子，根据题意和电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO2)＝4.5 mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3，若用通式NOx表示氧化物，反应过程中NOx分子得到2xe－，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
答案：(1)CD　(2)1/22.4(或0.045)
(3)4NH3＋5O24NO＋6H2O
(4)氧化　(5)①NaNO2　②1∶3　
12．某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

可选药品：浓硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
请回答下列问题：
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是
________________________________________________________________________。
(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后___________
________________________________________________________________________。
(3)装置①中发生反应的化学方程式是____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置②的作用是___________________________________________________，
发生反应的化学方程式是____________________________________________________。
(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________
________________________________________________________________________。
(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
解析：(1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放3 mol·L－1稀硝酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间的CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。(5)NO通过稀HNO3后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可得出结论。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④的液面上方会产生红棕色气体。(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)，再观察颜色变化。也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2，观察比较反应后的颜色变化(d方案)，确定是不是由溶有NO2引起的。
答案：(1)3 mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液　(2)通入一段时间CO2，关闭弹簧夹，将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内　(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(4)将NO2转化为NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色　(6)acd