化学氮及其化合物的专项培优练习题含答案.docx

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化学氮及其化合物的专项培优练习题含答案

化学氮及其化合物的专项培优练习题（含答案）

一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。

（1）实验室欲用下图所示装置（夹持固定装置略去）制备并收集氨气。

①请在图中烧瓶内绘出导管所缺部分______________。

②试管中反应的化学方程式是____________________。

③为吸收多余的氨气，烧杯中的试剂是__________________。

（2）氨有很多重要性质。

①将酚酞溶液滴加到氨水中溶液呈红色，其原因是_______________________________。

②管道工人曾经用浓氨水检验氯气管道是否漏气，如出现白烟，说明有氯气泄露，同时还有一种相对分子质量为28的气体生成，该反应的化学方程式是__________________________。

（3）写出氨的两种用途__________________________________。

【答案】

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O水（或稀盐酸、硫酸等）氨水显碱性8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl作制冷剂、制化肥等

【解析】

【分析】

（1）①氨气的密度小于空气的密度,且氨气和氧气不反应,氨气极易溶于水，所以只能采用向下排空气法收集；

②氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水，据此写出该反应方程式；

③氨气极易溶于水,且氨气是碱性气体所以也极易溶于酸,据此分析氨气的吸收方法；

（2）①氨水溶液显碱性，溶液中存在氢氧根离子大于氢离子浓度，据此进行分析；

②根据电子得失守恒、原子守恒规律，推断出氨气和氯气反应生成氯化铵和氮气；据此写出化学方程式；

【详解】

（1）①氨气的密度小于空气的密度,且氨气和氧气不反应,所以可以采用向下排空气法收集气体,即导气管应该“短进长出”,如图所示：

；

因此，本题正确答案是:

。

②氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水,反应方程式：

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；

因此，本题正确答案是:

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

③氨气极易溶于水，且氨气是碱性气体所以也极易溶于酸,故可以用水或酸吸收氨气；

因此，本题正确答案是:

水（或稀盐酸、硫酸等）。

（2）①氨气极易溶于水生成氨水,氨水能电离出铵根离子和氢氧根离子,导致溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,溶液呈碱性，所以将酚酞溶液滴加到氨水中溶液呈红色；

综上所述，本题答案是：

氨水显碱性。

②氨气和氯气反应生成白色烟,为氯化铵,同时还有一种相对分子质量为28的气体生成,根据反应中得失守恒和元素守恒知，另一种物质是氮气，所以反应方程式为8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl；

综上所述，本题答案是：

8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。

（3）氨气极易液化,气化时吸收热量,所以氨气能作制冷剂，氨气能与酸反应生成铵盐，可以制造化肥；

因此，本题正确答案是：

作制冷剂、制化肥等。

2．氮的氧化物既是可导致酸雨的物质，也是造成空气污染的重要物质，加大对氮的氧化物的治理是环境保护重要举措。

（1）在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。

写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：

_____________________________，该反应中氧化剂是_________，还原剂是________________________________________。

（2）汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成对大气无污染的气体，该反应的化学方程式为___________________________________。

（3）用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O

现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。

①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为_________mol·L－1。

②若所得溶液中c（NO3-）∶c（NO2-）＝1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m＝_________。

③用含n和m的代数式表示所得溶液中NO3-和NO2-浓度的比值c（NO3-）∶c（NO2-）＝_________。

【答案】6NO2＋8NH3

7N2＋12H2ONO2NH32NO＋2CO

N2＋2CO2（m+n）/V3∶2（n-m）/（3m+n）

【解析】

【分析】

（1）氨气和二氧化氮在一定条件下反应生成氮气和水，反应中元素化合价降低的做氧化剂，元素化合价升高的物质做还原剂；

（3）①根据气体和氢氧化钠的关系式计算；

②根据二氧化氮、一氧化氮和氢氧化钠反应的方程式中各个物理量之间的关系式计算；

③同一溶液中，c（NO3-）：

c（NO2-）等于其物质的量之比。

【详解】

（1）氨气和二氧化氮在一定条件下反应生成氮气和水,反应的化学方程式为：

6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O，反应中二氧化氮中氮元素化合价降低的做氧化剂，氨气中氮元素化合价升高的物质做还原剂，

故答案为：

6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O；NO2；NH3；

（2）CO和NO发生反应生成对大气无污染的气体，所以生成物是氮气和二氧化碳，故化学方程式是：

2NO＋2CO

N2＋2CO2

故答案为：

2NO＋2CO

N2＋2CO2

（3）①根据方程式NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O

知，只要NO不剩余，氮原子和氢氧化钠的关系式是1:

1，所以完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的混合气体所用氢氧化钠的物质的量等于氮氧化物的物质的量之和，所以c（NaOH）=

，

故答案为：

；

（2）设原混合气体中NO2和NO的物质的量n和m，

         NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，

        1       1        2

mmol       mmol   2mmol

 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，

  2             2           1

（n−m）mol      （n−m） mol     

mol

所得溶液中c（NO3-）∶c（NO2-）=

mol:

[2m+

mol]=1:

9，

所以n:

m=3:

2，

故答案为：

3:

2；

（3）同一溶液中，c（NO3-）∶c（NO2-）等于其物质的量之比，所以c（NO3-）∶c（NO2-）=

mol:

[2m+

mol]=（n-m）/（3m+n），

故答案为：

（n-m）/（3m+n）。

3．工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是_____________，其中发生反应的化学方程式为________________________________________________。

（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是______________。

1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N2、H2、NH3。

图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是________________、____________________。

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是_____________________；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是______________________________。

（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：

碱液吸收法：

NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O

NH3还原法：

8NH3+6NO2

7N2+12H2O（NO也有类似的反应）

以上两种方法中，符合绿色化学的是________________________________。

（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。

已知：

由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的________%。

【答案】氧化炉4NH3+5O2

4NO+6H2O铁砂网（或铁）N2、H2被吸附在催化剂表面在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂利用余热，节约能源可使NO循环利用，全部转化成HNO3NH3还原法53

【解析】

【详解】

（1）在工业制硝酸的生产中，氨的催化氧化在氧化炉中进行，故B设备的名称是氧化炉，发生反应的化学方程式为4NH3+5O2

4NO+6H2O。

（2）分析工艺流程知此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网（或铁）；分析图示知图②和图③的含义分别是N2、H2被吸附在催化剂表面、N2、H2中化学键断裂。

（3）合成氨的反应为放热反应，在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO循环利用，全部转化成HNO3。

（4）碱液吸收法中，只有当NO和NO2的物质的量之比小于等于1:

1时尾气才能吸收完全，且生成物亚硝酸钠有毒，而NH3还原法生成物为氮气和水，对环境无影响，故两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法。

（5）设生产硝酸的NH3的物质的量为1mol，根据关系式：

NH3～HNO3和题给信息计算生成HNO3的物质的量为：

1mol×96%×92%=0.88mol；根据反应：

NH3+HNO3＝NH4NO3知与硝酸反应的NH3的物质的量为0.88mol，故制HNO3用去NH3的质量占总消耗NH3的质量分数为：

×100%=53%。

4．亚硝酸（HNO2）是一种不稳定的酸，易分解为NO2和NO；其盐亚硝酸钠是一种重要的化工原料，酸性条件下能氧化碘离子等还原性物质，常用作漂白剂、媒染剂。

回答下列问题：

（1）亚硝酸钠会与人体中的血红蛋白作用，将二价铁氧化为三价铁，从而使血红蛋白丧失输送氧气的功能而使人体中毒。

一旦发生亚硝酸盐中毒，立即注射美蓝溶液进行治疗，推断美蓝溶液具有________（填“氧化”或“还原”）性。

（2）亚硝酸钠外观极像食盐，和食盐一样有咸味。

工业上常用下列两种方法检验食盐中是否混有亚硝酸钠。

①取样品，加稀硫酸，若观察到________（填现象），说明样品中含有亚硝酸钠。

②取样品，加________溶液（填试剂名称），酸化后溶液变蓝，说明样品中含有亚硝酸钠。

（3）研究不同条件下保存萝卜，发现亚硝酸钠含量随时间变化如图所示，若要保证在亚硝酸钠含量低于1mg·kg-1时食用，则三种条件下保存时间由长到短的顺序是________（填序号）。

（4）鱼塘中亚硝酸钠浓度过高，鱼不吃食甚至死亡。

可用适量二氧化氯（ClO2）处理亚硝酸钠，ClO2被还原为Cl-，反应的离子方程式为________________________；若有3molClO2参与反应，则转移电子的物质的量是________。

【答案】还原溶液产生气泡淀粉碘化钾溶液③①②

15mol

【解析】

【分析】

本题综合考察了亚硝酸及亚硝酸盐的性质，分析时可从其+3价的化合价出发，+3价可升可降使其既能当氧化剂又能当还原剂，此外亚硝酸还是一个弱酸。

【详解】

（1）若要解毒可将血红蛋白中的

重新还原为

，因此美蓝溶液应具有还原性；

（2）①亚硝酸是弱酸，因此亚硝酸钠与硫酸反应可以得到

，

不稳定又分解产生

和

，因此可以观察到气泡；

②也可从其氧化性出发，加入淀粉碘化钾溶液，亚硝酸盐可将碘离子变为单质碘，单质碘遇淀粉变蓝即可证明；

（3）据图可以看出若要达到

的量，冷藏不密封用时最长，冷藏密封用时最短，因此保存时间由长到短为③①②；

（4）二氧化氯当氧化剂，亚硝酸钠当还原剂，离子方程式为：

；

在反应中由+4价降低到-1价，因此每个

得5个电子，3mol

在反应中一共转移15mol电子。

5．Ⅰ.分别只用一种试剂除去下列各组中所含的少量杂质（括号内为杂质），在空格中填上需加入最适合的一种试剂：

（1）FeCl3溶液（FeCl2）________________，

（2）FeCl2溶液（FeCl3）________________，

（3）Fe粉末（Al）_______________，

Ⅱ.为测定某镁铝合金样品中铝的含量，进行了下列实验：

取一定量合金，加入100mL0.3mol·L－1稀硝酸，合金完全溶解，产生的气体在标准状况下体积为560mL；再加入0.2mol·L－1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，用去300mLNaOH溶液。

则所取样品中铝的物质的量为___________，反应中转移的电子数为______________。

【答案】Cl2FeNaOH溶液0.055mol0.075NA

【解析】

【分析】

Ⅰ.

（1）氯气把FeCl2氧化为FeCl3；

（2）铁粉能把FeCl3还原为FeCl2；

（3）Fe与氢氧化钠不反应，Al与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气；

Ⅱ.镁铝合金与稀硝酸反应生成硝酸镁、硝酸铝与一氧化氮气体，向反应后的溶液中加入0.2mol·L-1 NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，铝离子转化为偏铝酸根、镁离子转化为氢氧化镁沉淀，此时溶液中溶质为NaNO3、NaAlO2，根据硝酸根守恒有n（NaNO3）=n（HNO3）-n（NO），根据钠离子守恒有n（NaOH）=n（NaNO3）+n（NaAlO2），据此计算n（NaAlO2），再根据铝原子守恒n（Al）=n（NaAlO2）计算。

【详解】

Ⅰ.

（1）氯气把FeCl2氧化为FeCl3，用氯气除去FeCl3溶液中FeCl2；

（2）铁粉能把FeCl3还原为FeCl2，用铁粉除去FeCl2溶液中的FeCl3；

（3）Fe与氢氧化钠不反应，Al与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，用NaOH溶液除去铁粉中的铝粉；

Ⅱ.镁铝合金与稀硝酸反应生成硝酸镁、硝酸铝与一氧化氮，向反应后的溶液中加入0.2mol·L-1 NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，铝离子转化为偏铝酸根、镁离子转化为氢氧化镁沉淀，此时溶液中溶质为NaNO3、NaAlO2，根据硝酸根守恒有n（NaNO3）=n（HNO3）-n（NO）=0.1L×0.3mol/L-

=0.03mol-0.025mol=0.005mol，根据钠离子守恒有n（NaOH）=n（NaNO3）+n（NaAlO2），故n（NaAlO2）=0.3L×0.2mol/L-0.005mol=0.055mol，根据铝原子守恒n（Al）=n（NaAlO2）=0.055mol；

，氮元素化合价由+5变为+2，生成1molNO转移3mol电子，所以反应中转移的电子数为

0.075NA。

6．

（1）取300ml0.2mol/L的KI溶液与一定量的酸性KMnO4溶液恰好反应，生成等物质的量的I2和KIO3，则消耗KMnO4的物质的量的是mol。

（2）在Fe（NO3）3溶液中加入Na2SO3溶液，溶液先由棕黄色变为浅绿色，过一会又变为棕黄色，溶液先变为浅绿色的离子方程式是，又变为棕黄色的原因是用离子方程式解释．

（3）在100mLFeBr2溶液中通入标况下2.24LCl2，溶液溶液中有1/4的Br-被氧化成单质Br2，则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为。

（4）三氟化氮（NF3）是一种无色，无味的气体，它是微电子工业技术的关键原料之一，三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应，其反应的产物有：

HF、NO和HNO3，请根据要求回答下列问题：

①写出该反应的化学方程式。

②NF3无色、无臭，但一旦在空气中泄漏，还是易于发现，判断该气体泄漏时的现象是。

【答案】

（1）0.032mol

（2）2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+；3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO+2H2O

（3）4/3mol/L

（4）①3NF3+5H2O=9HF+2NO+HNO3；②出现红棕色气体

【解析】

试题分析：

（1）n（KI）=0.06mol，与一定量的酸性KMnO4溶液恰好反应，生成等物质的量的I2和KIO3，则n（I2）=n（KIO3）=0.02mol，共失去电子的物质的量为2×0.02mol+0.02mol×[5-（-1）]=0.16mol，则消耗KMnO4的物质的量的是

=0.032mol，故答案为0.032；

（2）在Fe（NO3）3溶液中加入Na2SO3溶液，溶液先由棕黄色变为浅绿色，原因是Fe3+与SO32-发生氧化还原反应生成Fe2+和SO42-，反应的离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+，反应后溶液呈酸性，则在酸性条件下NO3-与Fe2+反应生成Fe3+，过一会又变为棕黄色，反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO+2H2O，故答案为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+；3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO+2H2O；

（3）n（Cl2）=

=0.1mol，设原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为x，由还原性Br-＜Fe2+，液溶液中有

的Br-被氧化成单质Br2，则亚铁离子全部被氧化，由电子守恒可知，0.1L×x×（3-2）+0.1L×x×2×

×（1-0）=0.1mol×2×（1-0），解得x=

mol/L，故答案为

mol/L；

（4）①NF3→NO，化合价降低1价，被还原，NF3→HNO3，化合价升高2价，被氧化，由反应物和生成物可写出反应的化学方程式为3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF，故答案为3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF；

②反应中生成NO，NO易与空气中氧气反应生成红棕色的NO2气体；故答案为出现红棕色气体。

考点：

考查了氧化还原反应的相关知识。

7．下列关系图中，A是一种正盐，E是强酸，当甲无论是强酸或强碱都有如下反应关系：

友情提示：

当甲无论是强酸或强碱，A、B、C、D、E均为同种元素对应的不同的化合物。

回答下列问题：

（1）A是___________（用化学式表示）

（2）当甲是稀盐酸溶液时，B为具有臭鸡蛋气味的气体

①写出B与C的反应方程式：

_____________________________________________

②一定质量的Zn与100mL12.0mol/L的E的浓溶液充分反应，反应后称量剩余锌发现质量减少了65.0g。

将反应后的溶液稀释至1L，此时溶液中c（SO42－）＝____mol/L，产生SO2体积（标准状况下）＝_____________L

（3）当甲是浓氢氧化钠溶液时，B为易液化的气体可作制冷剂

①C是______，在浓的E溶液中放入过量的铜片，则反应将要结束时的离子方程式为

_____________________________________________________________________。

②将盛有D和O2的混合气体12mL的量筒倒立于水槽中，充分反应后，剩余2mL无色气体（均在同温同压下测定），则原混合气体中氧气的体积是___________。

【答案】（NH4）2S2H2S+SO2=3S+2H2O1mol/L4.48LNO3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO+4H2O1.2ml和4ml

【解析】

【分析】

（1）A是一种正盐，E是强酸，由转化关系可知，中学化学中N、S元素化合物符合转化；

（2）当甲是稀盐酸溶液时，B为具有臭鸡蛋气味的气体，则B为H2S、C为SO2、D为SO3，E为H2SO4；

①二氧化硫与硫化氢反应生成硫与水；

②硫酸完全反应，发生反应：

Zn+2H2SO4（浓）=ZnSO4+SO2↑+H2O，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，结合方程式计算；

（3）当甲是浓氢氧化钠溶液时，B为易液化的气体可作制冷剂，则B为NH3、C为NO、D为NO2、E为HNO3。

①在浓的硝酸溶液中放入过量的铜片，则反应将要结束时，为Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO与水；

②可能发生的反应为：

4NO2+O2+2H2O=4HNO3，3NO2+H2O=2HNO3+NO，试管中O2和NO2气体按体积比1：

4混合全部溶解，液体充满试管，假定全部为二氧化氮，剩余气体体积为

×12mL=4mL，实际是结果剩余4mL气体，小于4mL，则说明剩余气体为NO或氧气；若为氧气，根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3，求出参加此反应的O2，最后相加得到原来的氧气；若为NO，先根据3NO2+H2O=2HNO3+2NO求出过量的NO2，然后根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3求出参加此反应的NO2，据此解答。

【详解】

（1）A是一种正盐，E是强酸，由转化关系可知，中学化学中N、S元素化合物符合转化，当甲无论是强酸或强碱，A、B、C、D、E均为同种元素对应的不同的化合物，可推知A为（NH4）2S；

（2）当甲是稀盐酸溶液时，B为具有臭鸡蛋气味的气体，则B为H2S、C为SO2、D为SO3，E为H2SO4，则：

①B与C的反应方程式为：

2H2S+SO2=3S↓+2H2O；

②一定质量的Zn与100mL12.0mol/L的H2SO4的浓溶液充分反应，反应后称量剩余锌发现质量减少了65.0g，则参加反应Zn的物质的量为1mol，H2SO4的物质的量为0.1L×12mol/L=1.2mol，由于硫酸都没有剩余，设与浓硫酸反应的Zn为xmol，与稀硫酸反应的Zn为ymol，则：

由题意可知：

x+y＝1，2x+y＝1.2，解得x=0.2，y=0.8，故将反应后的溶液稀释至1L，此时溶液中c（SO42-）=

=1mol/L，产生SO2体积（标准状况下）=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

（3）当甲是浓氢氧化钠溶液时，B为易液化的气体可作制冷剂，则B为NH3、C为NO、D为NO2、E为HNO3。

①由上述分析可知C是NO，在浓的E溶液中放入过量的铜片，则反应将要结束时，为Cu与稀硝酸反应，离子方程式为：

3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；

②可能发生的反应为：

4NO2+O2+2H2O=4HNO3，3NO2+H2O=2HNO3+NO，试管中O2和NO2气体按体积比1：

4混合全部溶解，液体充满试管，假定全部为二氧化氮，剩余气体体积为

×12mL=4mL，实际是结果剩余4mL气体，小于4mL，则说明剩余气体为NO或氧气；

若为氧气，则参加反应的气体为12mL-2mL=10mL，根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3，可知参加此反应的NO2的体积为10ml×

=8mL，参加反应的O2的体积为10mL-8mL=2mL，原混合气体中O2的体积为2mL+2mL=4mL；

若剩余气体为NO气体，根据3NO2+H2O=2HNO3+NO，可知过量的NO2为3×2mL=6mL，反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3消耗的气体总体积为12mL-6mL=6m