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1、第4课时氮及其重要化合物题号知识易中难氮的循环69氮的氧化物4,510氨气的性质及应用311硝酸的性质1,28综合应用7一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.我国清代本草纲目拾遗中“强水”条目下写道:“性最猛烈,能蚀五金其水甚强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指(B)A.氨水B.硝酸C.醋D.卤水解析:硝酸具有强氧化性,能与许多金属、矿物质等反应,但不与玻璃反应。2.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:下列说法正确的是(D)A.中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2B.中溶液存在:c(Cu2+)+c(H+)=c(NO3-)
2、+c(OH-)C.由上述实验得出结论:常温下,Cu既可与稀硝酸反应,也可与稀硫酸反应D.中反应的化学方程式:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO+4H2O解析:中发生3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO+4H2O,生成的硝酸铜溶液为蓝色,试管口NO被氧化生成红棕色的NO2,但稀硝酸被还原生成NO,A错误;中溶液存在电荷守恒,为2c(Cu2+)+c(H+)=c(NO3-)+ c(OH-),B错误;硫酸提供了氢离子,硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性,与铜继续反应,由题述实验可得出的结论是常温下,Cu只与稀硝酸反应,不与稀硫酸反应,C错误。3.下列关于氨的说法正确的是
3、(C)A.氨气是非电解质,氨水是电解质,NH4+具有金属阳离子的一些性质B.氨气溶于水后,氨大部分是以NH3分子形式存在,所以氨水显弱碱性C.用碱石灰代替消石灰与氯化铵固体加热制取氨气,可使反应速率 加快D.用玻璃棒蘸取浓氨水靠近浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸都可看到有白烟生成解析:NH3在熔融态不导电,其水溶液导电是由于形成了NH3H2O,故NH3是非电解质,氨水是混合物,A错误;氨水呈弱碱性的原因是NH3H2O部分电离,电离出的OH-浓度小,B错误;碱石灰中的CaO、NaOH吸水能力强,能使反应温度迅速上升,从而加快反应速率,C正确;浓硫酸不是挥发性强酸,故玻璃棒蘸取浓氨水靠近浓硫酸看不到有白烟生
4、成,D错误。4.(2021黑龙江大庆月考)把3体积NO2气体依次通过饱和NaHCO3溶液、浓硫酸、Na2O2后(假设每一步的反应都是充分的),再用排水法收集残留气体,则收集到的气体是(B)A.1体积NOB.14体积O2C.1体积NO2和12体积O2D.13体积NO解析:假定3 mol NO2通过饱和碳酸氢钠溶液,首先发生3NO2+H2O2HNO3+NO,生成1 mol NO、2 mol HNO3,再发生反应HNO3+NaHCO3NaNO3+CO2+H2O,生成2 mol CO2,从饱和碳酸氢钠溶液出来的气体为 1 mol NO、2 mol CO2及水蒸气,再通过浓硫酸干燥,出来的气体为1 mo
5、l NO、2 mol CO2,气体通过过氧化钠,发生反应2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2、2NO+O22NO2,从过氧化钠出来的气体最终为12 mol O2、1 mol NO2,最后用排水法收集,发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,1 mol NO2消耗O2为1 mol14=14 mol,故最终剩余的氧气为12 mol-14 mol=14 mol,体积之比等于物质的量之比,故最终收集到的气体是14体积的O2。5.(2022浙江富阳月考)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
6、知:在溶液中FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色),该反应可用于检验NO。下列说法中不正确的是(D)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,先熄灭酒精灯,再关闭分液漏斗的活塞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。由以上分析可知,装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液,A项正
7、确;NO和Cu反应,铜被氧化为CuO,所以若观察到装置H中红色粉末变黑色,则NO与Cu发生了反应,B项正确;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项正确;由于FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色)为可逆反应,装置J收集的气体中可能含有NO,D项错误。6.(2021河北石家庄二模)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(D)A.和均属于氮的固定B.氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环C.中每生成1 mol NO3-,消耗2 mol O2D.和过程中氮元素分别被还原和氧化解析:氮的固定是指将N2转化为氮的化合物的过程,反应将N2转化为NO,属于氮的固定,反应属
8、于生物固氮,A正确;由图示知,氮循环过程中涉及氢、氧元素,B正确;反应是O2将NH3氧化为NO3-,N元素化合价由-3价升高到+5价,失去8个电子,即生成1 mol NO3-失去8 mol电子,失去的电子被O2得到,根据转移电子关系O24e-,知转移8 mol电子需要消耗2 mol O2,C正确;反应中NO被氧化为NO3-,氮元素被氧化,反应中NO3-被还原为N2,氮元素被还原,D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7.(2021河北石家庄阶段测试)某学习小组拟用如图装置制备氮化钙(化学式为Ca3N2,极易与H2O反应),下列说法不正确的是(AB)A.打开活塞K通入N2,试管a内
9、有气泡产生,说明装置气密性良好B.将产物Ca3N2放入盐酸中,能得到CaCl2和NH4Cl两种盐,发生氧化还原反应C.U形管中盛放的干燥剂可以是碱石灰,但不能用浓硫酸D.反应结束后,先熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温后再关闭活塞K解析:打开活塞K通入N2,即使装置漏气,试管a内也可能有气泡产生,故A错误;将产物Ca3N2放入盐酸中,N3-与H+反应生成NH4+,得到CaCl2和NH4Cl两种盐,没有元素化合价的变化,没有发生氧化还原反应,故B错误;U形管中盛放的干燥剂若用浓硫酸,气体将不能通过U形管,发生危险,故C正确;若先关闭活塞K,在反应管冷却至室温的过程中容易引起试管中水倒吸,故D正确。8
10、.室温下,将33.6 g铁片加到硝酸溶液中,两者全部参加反应,同时收集到11.2 L气体(标准状况)。下列说法正确的是(D)A.原溶液是浓硝酸,含HNO3的量为3.6 molB.原溶液必是稀硝酸,含HNO3的量为2.4 molC.原溶液必是稀硝酸,含HNO3的量为1.62.4 molD.原溶液必是稀硝酸,含HNO3的量为2.0 mol解析:常温下铁遇浓硝酸钝化,故不可能是浓硝酸。稀硝酸的还原产物为NO,根据得失电子守恒可得生成物中铁的平均化合价为+2.5,由题给数据计算可得,D正确。9.(2021广东广州阶段性检测)自然界中氮的部分循环过程如图,下列有关说法正确的是(B)A.过程和过程均属于自
11、然固氮B.X转化为Y的反应原子利用率为100%C.I转化为NH3或M均发生氧化还原反应D.若为硫循环,X在空气中点燃可得Y解析:是人工固氮,不是固氮过程,A错误;根据循环图可知X为NO,Y为NO2,2NO+O22NO2,原子利用率为100%,B正确;I与NH3中的N化合价相同,不发生氧化还原反应,C错误;若为硫循环,X(二氧化硫)在空气中点燃不能得到Y(三氧化硫),反应条件应为催化氧化,D错误。三、非选择题10.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,已开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3+6NO5N2+6H2O
12、,写出氨气转化NO2的化学方程式:,氧化产物与还原产物的质量之比为。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为11,写出该反应的化学方程式: 。NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是。解析:(1)氨气转化NO2的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O,氨气为还原剂,NO2为氧化剂,氧化产物与还原产物的质量之比为43。(2)生成两种钠盐,必然是NO2的歧化反应,其物质的量之比为11,依据得失电子守恒可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2,反应的化学方程式为2NO2+2NaOH
13、NaNO3+NaNO2+H2O。NO中氮的化合价为+2价,NO2中氮的化合价为+4价,两者11混合时与NaOH反应生成一种钠盐,依据得失电子守恒可知,该钠盐中氮的化合价为+3价,即为NaNO2。答案:(1)8NH3+6NO27N2+12H2O43(2)2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONaNO211.(2021安徽合肥联考)某化学实验小组为了探究氨气的还原性和氧化性设计了如下实验方案。实验一:探究氨气的还原性已知:Cu2O粉末呈红色,在酸性溶液中不稳定,Cu2O+H2SO4(稀)Cu+ CuSO4+H2O。(1)装置A用于制备氨气,硬质玻璃管中所盛放试剂通常为,装置B中所盛放的
14、试剂是。实验开始前应先通一段时间的N2,其目的是。(2)反应结束后装置C中的氧化铜完全反应生成红色固体,为了探究红色固体的成分,进行了如下实验:取10.4 g红色固体于烧杯中,加入足量稀硫酸充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重,得固体6.4 g,则红色固体的成分及其物质的量为 。实验二:探究氨气的氧化性已知:铝可以与氨气发生反应,2Al+2NH32AlN+3H2。AlN性质稳定,常温下基本不与水反应,加热时溶于浓碱溶液且可产生氨气。按如图所示连接好装置,打开装置F中分液漏斗活塞,待装置中空气排尽后再点燃装置H处酒精灯。(3)装置F中发生反应的化学方程式为 。(4)橡胶管a的作用是,装置I的作
15、用是。(5)根据已知信息设计实验方案测定所得样品中AlN的纯度,简要写出实验过程: 。解析:(1)装置A用于加热固态混合物制备氨气,硬质玻璃管中所盛放试剂通常为Ca(OH)2、NH4Cl;装置B的作用是干燥氨气,干燥管中盛放固体干燥剂,只吸收水分,而不与氨气反应,则其中所盛放的试剂可以是碱石灰;在实验开始前应先通一段时间的N2,其目的是排除装置中的空气,防止对实验产生干扰。(2)NH3与CuO反应,产生的红色物质可能含有Cu、Cu2O,由于Cu与稀硫酸不反应,而Cu2O与稀硫酸会发生反应Cu2O+H2SO4(稀)Cu+CuSO4+ H2O,反应后6.4 g固体是Cu,n(Cu)=6.4 g64
16、 g/mol=0.1 mol,假设该混合物中含有Cu、Cu2O的物质的量分别是x、y,则x+y=0.1 mol,64 g/mol x+144 g/mol y=10.4 g,解得x=0.05 mol,y=0.05 mol,即红色固体是Cu和Cu2O的混合物,它们的物质的量都是0.05 mol。(3)在装置F中CaO与NH3H2O发生反应产生Ca(OH)2和NH3,反应的化学方程式为NH3H2O+CaONH3+Ca(OH)2。(4)橡胶管a将分液漏斗与蒸馏烧瓶上部空间连接,可平衡气压,使分液漏斗中的液体顺利滴下。(5)由已知信息可知,AlN在加热时溶于浓碱溶液产生NH3,将反应产生的氨气经碱石灰干燥后,再用稀硫酸吸收,根据稀硫酸吸收的NH3的质量,就可以计算出AlN的质量,利用AlN的质量除以样品总质量,就得到该样品中AlN的纯度。答案:(1)Ca(OH)2、NH4Cl碱石灰排除装置中的空气,防止对实验产生干扰(2)0.05 mol Cu2O、0.05 mol Cu(3)NH3H2O+CaONH3+Ca(OH)2(4)平衡气压,便于液体顺利滴下作安全瓶(5)称取一定量的产物,加入足量浓NaOH溶液中并加热,将产生的气体干燥后,再用稀硫酸吸收,根据吸收的NH3的质量计算出AlN的纯度(答案合理即可)