高考化學大一輪復習 第4章 常見非金屬及其化合物 第4講 氮及其化合物課時規(guī)范訓練

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氮及其化合物 [單獨成冊] 1．下列關于自然界中氮循環(huán)(如下圖)的說法不正確的是(　　) A．氮元素均被氧化 B．工業(yè)合成氨屬于人工固氮 C．含氮無機物和含氮有機物可相互轉化 D．碳、氫、氧三種元素也參加了氮循環(huán) 解析：選A。A.N2→NH3過程中氮元素由0價變?yōu)椋?價，被還原。B.工業(yè)合成氨的過程屬于人工固氮。C.1828年，德國化學家維勒首次利用無機物氰酸銨合成了尿素；而含氮的有機物也可以直接分解為無機物。D.雷電發(fā)生時涉及的反應有N2＋O2放電,2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3進入土壤，與礦物質結合成硝酸鹽；豆科植物也可以將N2合成氮肥，生物體內含有C元素，所以碳、氫、氧三種元素都參加了氮循環(huán)。 2.如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內水面上升，但不能充滿試管，當向試管內鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復后，試管內完全被溶液充滿，關于原來試管中盛裝的氣體不正確的猜測是(　　) A．可能是N2與NO2的混合氣體 B．可能是O2與NO2的混合氣體 C．可能是NO與NO2的混合氣體 D．可能是NO2一種氣體 解析：選A。解答本題要注意以下兩點：(1)明確氮氣不溶于水，且常溫下不與其他物質發(fā)生化學反應；(2)NO2可與水反應生成不溶于水的NO，NO2和NO與氧氣按適當?shù)谋壤凰耆铡? 3．紅熱的木炭與濃硝酸共熱產(chǎn)生的氣體等分為①和②兩份，第①份先通過適量蒸餾水，再導入少量石灰水；第②份直接通入少量石灰水。則石灰水的變化最可能為(　　) A．①不變渾濁，②變乳白色　B．①變乳白色，②不變渾濁 C．①變乳白色，②變乳白色 D．①不變渾濁，②不變渾濁 解析：選B。碳與濃硝酸反應產(chǎn)生CO2和NO2的混合氣體，混合氣體先通過水，NO2可與水反應生成硝酸和NO，則剩余NO和CO2的混合氣體，再通過石灰水會產(chǎn)生CaCO3沉淀；而混合氣體直接通過石灰水，NO2可與水反應生成的硝酸為強酸，故會產(chǎn)生Ca(NO3)2溶液，難以得到CaCO3沉淀。 4．無色的混合氣體甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100 mL甲氣體經(jīng)過下圖各裝置，結果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則甲氣體的組成為(　　) A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2 C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2 解析：選B。此題可以使用排除法。原氣體為無色，排除A、C，因為A、C中的NO2是紅棕色氣體。最終幾乎無氣體剩余，原氣體不可能含有N2，排除D。B正確，其中NH3被足量的濃硫酸吸收，余下NO、CO2通過足量的Na2O2時，CO2與Na2O2反應生成氧氣，氧氣與NO反應生成紅棕色的NO2，氧氣過量，再通入到水中時4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，得到硝酸溶液，最終幾乎無氣體剩余。 5．有a、b、c、d、e五種氣體，現(xiàn)進行下列實驗： (1)a和b混合 氣體變紅棕色 (2)c和d混合 產(chǎn)生白煙 (3)c和e分別通入少量溴水中 溴水都變成無色透明的液體 (4)b和e分別通入氫硫酸中 都產(chǎn)生淡黃色渾濁 則a、b、c、d、e依次可能是(　　) A．O2、NO、HCl、NH3、CO2 B．O2、NO、NH3、HCl、SO3 C．NO、O2、NH3、HCl、SO2 D．HCl、CO2、NH3、H2S、CH4 解析：選C。由a和b混合，氣體變成紅棕色，可知a和b分別為NO和O2中的一種；b通入氫硫酸中產(chǎn)生淡黃色渾濁，則b為氧氣，a為NO；c和d混合產(chǎn)生白煙，則c和d分別為NH3和HCl中的一種；c通入少量溴水中溴水變成無色透明的液體，則c為NH3，d為HCl；e通入少量溴水中，溴水變成無色透明的液體，e通入氫硫酸中產(chǎn)生淡黃色渾濁，則e可能為SO2。 6．下列裝置適用于實驗室制氨氣并驗證氨氣的某化學性質，其中能達到實驗目的的是(　　) A．用裝置甲制取氨氣 B．用裝置乙除去氨氣中的水蒸氣 C．用裝置丙驗證氨氣具有還原性 D．用裝置丁吸收尾氣 解析：選C。氨氣極易溶于水，用氫氧化鈉溶液和氯化銨溶液反應，氨氣很難逸出，A錯誤；氨氣和濃硫酸反應，應用堿石灰干燥氨氣，B錯誤；加熱條件下，氨氣與氧化銅發(fā)生氧化還原反應，根據(jù)氧化銅的顏色變化可判斷是否發(fā)生氧化還原反應，C正確；氨氣直接通入水中，不能防止倒吸，應用四氯化碳，D錯誤。 7．下列裝置應用于實驗室制取NH3，并用AlCl3溶液吸收多余氨氣制氫氧化鋁，最后回收氯化銨的實驗，能達到實驗目的的是(　　) A．用裝置甲制取NH3 B．用裝置乙吸收NH3制取Al(OH)3 C．用裝置丙在不斷攪拌下分離Al(OH)3和NH4Cl溶液 D．用裝置丁蒸干NH4Cl溶液并灼燒制NH4Cl 解析：選A。CaO與水反應增大氫氧根離子濃度，且放熱，均可使氨氣逸出，甲裝置可制備氨氣，A正確；氨氣極易溶于水，導管在液面下，乙裝置可發(fā)生倒吸，B錯誤；過濾時不能攪拌，易搗破濾紙，C錯誤；蒸干NH4Cl溶液會使氯化銨分解，應用結晶法制NH4Cl，D錯誤。 8．探究氨氣及銨鹽性質的過程中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結論不正確的是(　　) A．將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體迅速充滿試管，說明氨氣極易溶于水 B．將pH＝11的氨水稀釋1 000倍，測得pH＞8，說明NH3H2O為弱堿 C．加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產(chǎn)生，說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定 D．將紅熱的鉑絲伸入下圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，說明氨氣的氧化產(chǎn)物為NO2 解析：選D。氨氣極易溶于水，使試管內壓強迅速降低，液體迅速充滿試管，A正確；強堿稀釋10n倍，pH減小n個單位，而將pH＝11的氨水稀釋1 000倍，測得pH＞8，說明NH3H2O為弱堿，B正確；加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產(chǎn)生，說明碳酸氫銨受熱分解，不穩(wěn)定，C正確；氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮與空氣中的氧氣反應生成二氧化氮，D錯誤。 9．氨既是重要工業(yè)產(chǎn)品又是化工原料，由氨可以制備一系列物質(見圖)，下列說法正確的是(　　) A．圖中所述反應都屬于氧化還原反應 B．CO(NH2)2與氰酸銨(NH4CNO)互為同素異形體 C．Si3N4屬于離子化合物 D．NH3與NaClO反應，N2H4是氧化產(chǎn)物 解析：選D。合成尿素、生成Si3N4的反應均為非氧化還原反應，A錯誤；CO(NH2)2與NH4CNO互為同分異構體，B錯誤；Si3N4屬于共價化合物，C錯誤；NH3與NaClO反應生成N2H4，氮元素的化合價升高，NH3被氧化，N2H4為氧化產(chǎn)物，D正確。 10．對于1 L HNO3和H2SO4的混合溶液，若HNO3和H2SO4物質的量濃度存在如下關系： c(H2SO4)＋c(HNO3)＝1.2 molL－1。則理論上最多能溶解銅的物質的量為(　　) A．0.80 mol　　　 B．0.72 mol C．0.45 mol D．0.40 mol 解析：選B。物質的量濃度為1.2 molL－1屬于稀溶液，而稀硫酸與銅不反應，溶解銅的是稀硝酸，稀硫酸提供氫離子參與反應。溶解最多的是銅，NO被完全反應。假設1 L HNO3和H2SO4的混合溶液中n(H2SO4)＝x mol，n(HNO3)＝y(tǒng) mol，x＋y＝1.2 mol?、?；銅被溶解的離子方程式是 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 8 mol 2 mol 2x＋y y 則8∶2＝(2x＋y)∶y　②，解①②得x＝0.72、y＝0.48，根據(jù)3Cu～2NO，被溶解的銅為0.72 mol。 11．物質的量之比為1∶3的鋅與稀硝酸混合，若硝酸還原的產(chǎn)物為N2O，反應結束后鋅沒有剩余，下列說法正確的是(　　) A．在此反應中硝酸體現(xiàn)強氧化性，全部被還原 B．向反應后的溶液中再加入金屬鐵，不再發(fā)生化學反應 C．該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸之比為1∶4 D．該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸之比為1∶5 解析：選D。根據(jù)鋅與硝酸反應的產(chǎn)物，可寫出化學方程式：4Zn＋10HNO3===N2O↑＋4Zn(NO3)2＋5H2O，但本題所給n(Zn)∶n(HNO3)＝1∶3，即4∶12，所以該化學方程式又可看成4Zn＋12HNO3===N2O↑＋4Zn(NO3)2＋2HNO3＋5H2O(即HNO3有剩余)，A錯誤；由于有剩余HNO3存在，所以可與鐵反應，B錯誤；被還原的HNO3與未被還原的硝酸之比為2∶10＝1∶5，C錯誤，D正確。 12．a(chǎn) mol FeS與b mol FeO投入到V L、c mol/L的硝酸溶液中充分反應，產(chǎn)生NO氣體，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，則反應中未被還原的硝酸可能為(　　) ①(a＋b)63 g?、?a＋b)189 g?、?a＋b)mol ④[Vc－(9a＋b)/3]mol A．①④　　　　　 B．②③ C．①③ D．②④ 解析：選D。在此反應中硝酸分兩部分參加反應即硝酸的總量＝被還原的硝酸的量＋未被還原的硝酸的量，由鐵原子守恒和氮原子守恒可知n(未被還原的硝酸)＝3n[Fe(NO3)3]，m(未被還原的硝酸)＝(a＋b)363＝(a＋b)189 g；由得失電子相等可以求出被還原的硝酸的物質的量：a(3－2)＋a[6－(－2)]＋b(3－2)＝n(被還原的硝酸)(5－2)，n(被還原的硝酸)＝(9a＋b)/3 mol，n(未被還原的硝酸)＝n(總硝酸)－n(被還原的硝酸)＝[Vc－(9a＋b)/3]mol，因此D選項正確。 13．實驗室利用下列裝置模擬工業(yè)生產(chǎn)制備少量硝酸。 (1)B中試劑為 ，NaOH溶液的作用是 。 (2)用過氧化鈉與水反應制備氧氣的化學方程式為 。 (3)控制氨氣和氧氣的比例是制備硝酸的關鍵。 ①當比例不合適時，A中不僅有紅棕色氣體產(chǎn)生，還伴有白煙。請用化學方程式表示白煙產(chǎn)生的原因 。 ②欲使氨氣盡可能完全轉化為硝酸，理論上n(NH3)∶n(O2)的最佳比例為 。 解析：(1)H2O＋3NO2===2HNO3＋NO，所以B中裝水和二氧化氮反應生成硝酸；NaOH溶液的作用是吸收尾氣；(2)過氧化鈉與水反應制備氧氣的化學方程式為2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；(3)①白煙為硝酸銨，2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3；②NH3＋2O2===HNO3＋H2O，欲使氨氣盡可能完全轉化為硝酸，理論上n(NH3)∶n(O2)的最佳比例為1∶2。 答案：(1)水　吸收尾氣 (2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ (3)①2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3 ②1∶2 14．某校實驗小組的同學利用下圖所示實驗裝置探究氨與氧化銅的反應(圖中夾持、固定裝置均略去)。 (1)按圖設計組裝好儀器，先 ，再裝入藥品。 (2)A中分液漏斗內應裝 B中固體試劑為 。 (3)打開分液漏斗活塞，加入試劑，點燃C處的酒精燈，一段時間后，觀察到C中氧化銅全部轉化成光亮的紅色固體，F(xiàn)中集氣瓶內收集到一種無色氣態(tài)單質。寫出裝置C中反應的化學方程式： 。 (4)E中濃硫酸的作用是 。 (5)已知Cu2O也是紅色的。下表為實驗前后C裝置的質量，通過計算可知反應后的產(chǎn)物中 (填“有”、“無”或“無法確定”)Cu2O。 空玻璃管 實驗前(樣品＋玻璃管) 實驗后(樣品＋玻璃管) 59.60 g 65.60 g 64.64 g 解析：(1)實驗裝置應該先檢查氣密性，再裝藥品。(2)A裝置為NH3發(fā)生裝置，分液漏斗內應裝濃氨水；B裝置為干燥管，放固體干燥劑，應該是不與氨氣反應的堿石灰。(3)紅色固體為單質銅，根據(jù)反應物可以判斷一種無色氣態(tài)單質為氮氣，所以反應是2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。(4)濃硫酸能與氨氣反應，可用于吸收氨氣。(5)實驗前氧化銅的質量為65.60 g－59.60 g＝6 g，物質的量為6 g80 gmol－1＝0.075 mol，依據(jù)銅元素守恒，結合紅色物質可能為銅或氧化亞銅，若為銅質量＝0.075 mol64 gmol－1＝4.8 g，若為氧化亞銅質量＝0.075 mol144 gmol－1＝5.4 g，實驗后得到紅色固體質量為5.04 g，則紅色固體為Cu和Cu2O。 答案：(1)檢查氣密性　(2)濃氨水　堿石灰　(3)2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O　(4)吸收未反應的NH3 (5)有 15．某化學課外活動小組通過實驗研究NO2的性質。 已知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 任務1：利用下圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原(K1、K2為止水夾，夾持固定裝置略去)。 (1)E裝置中制取NO2反應的化學方程式是 。 (2)若NO2能夠被NH3還原，預期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是 。 (3)實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預期現(xiàn)象。該小組同學從反應原理的角度分析了原因，認為可能是 ①NH3還原性較弱，不能將NO2還原； ②在此條件下，NO2的轉化率極低； ③ 。 (4)此實驗裝置存在一個明顯的缺陷是 。 任務2：探究NO2能否與Na2O2發(fā)生氧化還原反應。 (5)實驗前，該小組同學提出三種假設。 假設1：二者不反應； 假設2：NO2能被Na2O2氧化； 假設3： 。 (6)為了驗證假設2，該小組同學選用任務1中的B、D、E裝置，將B中的藥品更換為Na2O2，另選F裝置(如圖所示)，重新組裝，進行實驗。 ①裝置的合理連接順序是(某些裝置可以重復使用) 。 ②實驗過程中，B裝置中淡黃色粉末逐漸變成白色。經(jīng)檢驗，該白色物質為純凈物，且無其他物質生成。推測B裝置中反應的化學方程式為 。 解析：(1)濃硝酸和銅反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應的化學方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(2)二氧化氮是紅棕色氣體，如果能被氨氣還原，則C裝置中混合氣體顏色變淺。(3)未能觀察到C裝置中的預期現(xiàn)象可能原因：在此條件下，該反應的化學反應速率極慢導致反應現(xiàn)象不明顯。(4)二氧化氮是有毒氣體，氨氣是有刺激性氣味的氣體，所以都不能直接排放，要進行尾氣處理，此實驗裝置中缺少尾氣吸收裝置。(6)①驗證假設2，首先要用E裝置制取二氧化氮，因為制取的二氧化氮氣體中含有水蒸氣，水能和過氧化鈉反應而造成干擾，所以要用D裝置除去水蒸氣，然后較純凈的二氧化氮通過B裝置，未反應的二氧化氮有毒不能直接排放，所以最后要進行尾氣處理，選用F裝置處理尾氣，所以裝置的合理連接順序是EDBDF或EDBF。②B裝置中淡黃色粉末逐漸變成白色，該白色物質為純凈物，且無其他物質生成，過氧化鈉作氧化劑，則二氧化氮中氮元素失電子化合價升高而作還原劑，所以氮元素只能轉化為＋5價，且生成物是純凈物，所以是硝酸鈉，反應的化學方程式為2NO2＋Na2O2===2NaNO3。 答案：(1)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)C裝置中混合氣體顏色變淺　(3)在此條件下，該反應的化學反應速率極慢　(4)缺少尾氣吸收裝置 (5)NO2能被Na2O2還原　(6)①EDBDF(或EDBF) ②2NO2＋Na2O2===2NaNO3