高考化学全国通用版大一轮复习检测第四章 非金属及其化合物 第4讲 氮及其重要化合物.docx

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高考化学全国通用版大一轮复习检测第四章非金属及其化合物第4讲氮及其重要化合物

第4讲　氮及其重要化合物

课时集训

测控导航表

考点

基础题组

能力题组

挑战题组

氮气及氮的氧化物

1,2

7

12

硝酸的性质和应用

3

8,9

11

氨和铵盐

5

综合应用

4

6,10

1.（2015·北京卷,8）下列关于自然界中氮循环（如图）的说法不正确的是（　A　）

A.氮元素均被氧化

B.工业合成氨属于人工固氮

C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化

D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环

解析:

人工固氮时,N2

NH3过程中氮元素由0价变为-3价,被还原。

2.（2016·湖北武汉质检）已知化学反应:

①2NO+2CO

N2+2CO2,②NO2+SO2

NO+SO3。

下列说法正确的是（　C　）

A.反应①可用于汽车尾气处理,NO是还原剂,CO2是氧化产物

B.反应②是非氧化还原反应,反应前后气体分子总数不变

C.反应②中,NO2的氧化性比SO2的氧化性强

D.利用上述两反应处理尾气,能达到保护环境的要求

解析:

反应②的产物是NO和SO3,都是大气污染物,D错误。

3.下列关于浓硝酸的叙述正确的是（　B　）

A.浓硝酸有氧化性,稀硝酸无氧化性

B.常温下能用铝制容器盛放浓硝酸

C.浓硝酸在常温下可迅速与铜片反应放出一氧化氮气体

D.浓硝酸不需要用棕色试剂瓶保存

解析:

浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性,A错误;浓硝酸常温下与金属铜反应生成NO2气体,C错误;硝酸不稳定,易挥发易分解,需要用棕色试剂瓶盛装,D错误。

4.关于氮的变化关系图如下:

则下列说法不正确的是（　D　）

A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径

B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径

C.上述所有反应都是氧化还原反应

D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2

解析:

氮气与氧气反应生成一氧化氮,与氧气的量无关。

5.某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:

（1）甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是　　　　（填字母）。

A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体

B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体

C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥

D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中,收集产生的气体

（2）根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是　　　　。

（3）气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。

下列性质与收集方法无关的是　　　　（填序号）。

①密度　②颜色　③溶解性　④热稳定性　⑤与氧气反应

（4）下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是　　　　,集气的原理是　 　。

解析:

（1）加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气,用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量;NH4HCO3受热分解产生的H2O、CO2可被碱石灰吸收,从而收集到NH3;NH3易溶于水,可用浓的NH4Cl与NaOH固体反应制取。

（2）将浓氨水滴入氢氧化钠固体制氨气用C装置,将碳酸氢铵加热分解,产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用D装置。

（3）收集气体可采用排空气法（密度与空气相差较大、气体不能被氧气氧化等）,也可采用排水法（不易溶于水）,与其他性质无关。

（4）氨气极易溶于水,密度比空气小,故采用向下排空气法收集。

答案:

（1）BC　

（2）CD　（3）②④

（4）d　利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨气

6.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,观察下面四个实验（夹持装置未画出）,判断下列说法正确的是（　C　）

A.加热时,①上部汇集了固体NH4Cl,说明NH4Cl的热稳定性比较好

B.加热时,②、③中溶液均变红,冷却后又都变为无色

C.④中,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,浸泡在冷水中的容器内气体颜色变浅

D.四个实验中所发生的化学反应都是可逆反应

解析:

②中氨水显碱性,使酚酞变红,加热时,氨气逸出,冷却后,氨气又和水反应,溶液又变成红色;SO2能使品红褪色,加热后SO2逸出,溶液又显红色,B错误。

④中,2NO2（g）

N2O4（g）正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO2浓度增大,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,C正确。

氯化铵受热分解、氨气和氯化氢反应生成氯化铵不是可逆反应,D错误。

7.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100mL甲气体经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为（　B　）

A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2

C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、N2

解析:

因是无色混合气体,则NO2一定不存在,A、C错误;又经过系列实验的处理得酸性溶液且通过足量Na2O2后显红棕色,最后通入水中无气体剩余,证明甲气体中无N2,应存在NH3、NO、CO2,B正确。

8.（2016·河北衡水高三调研）铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成四等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应,在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表（设硝酸的还原产物只有NO）:

编号

①

②

③

④

稀硝酸体积/mL

100

200

300

400

剩余金属/g

18.0

9.6

0

0

NO体积/mL

2240

4480

6720

V

下列计算结果错误的是（　D　）

A.实验①中溶解了8.4gFe

B.原混合物总质量为105.6g

C.硝酸的浓度为4mol/L

D.实验④中V=6720

解析:

实验①②都有金属剩余,则溶液中金属离子为+2价,实验①中再加入100mL稀硝酸,参加反应的金属的质量为18.0g-9.6g=8.4g,生成的NO:

=0.1mol,根据得失电子守恒可知,参加反应的金属的物质的量为

=0.15mol,参加反应的金属的平均摩尔质量为

=56g/mol,故该过程只有Fe参与反应,即实验①中8.4gFe参加反应,故原混合物的质量为:

（18.0+8.4）g×4=105.6g,A、B正确;实验①发生反应3Fe+8HNO3

3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O,生成NO的物质

的量为0.1mol,根据方程式可知,参加反应的HNO3的物质的量为

0.1mol×4=0.4mol,故HNO3的物质的量浓度为0.4mol/0.1L=

4mol/L,C正确;实验②中再加入100mL稀硝酸,参加反应的金属的质量为9.6g,生成NO的体积为6720mL-4480mL=2240mL,NO的物质的量为0.1mol,若该过程只有Cu参加反应,根据得失电子守恒,则Cu的质量为

×64g/mol=9.6g,等于参加反应金属的质量,故该过程只有Cu反应,且Cu恰好完全反应,故加入200mL稀硝酸时,Fe的存在形式是硝酸亚铁,在实验③的基础上再加入100mL稀硝酸,硝酸与溶液中的Fe2+反应生成NO,则V>6720,D错误。

9.将13.0gAl、Fe、Cu组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,产生气体6.72L（标准状况）;另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中生成6.72L（标准状况）NO,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,得到沉淀的质量是（　B　）

A.11.85gB.12.7g

C.27.45gD.28.3g

解析:

合金溶于足量的NaOH溶液中,金属铝和氢氧化钠反应产生氢气0.3mol,根据得失电子守恒可知n（Al）=0.2mol,合金中Al的质量为0.2mol×27g·mol-1=5.4g,金属铝失去电子的物质的量是0.6mol,将该合金溶于过量稀硝酸中,分别生成Al3+、Fe3+、Cu2+,根据得失电子守恒,金属共失去的电子的物质的量为

×3=0.9mol,故Fe、Cu共失去的电子的物质的量为0.9mol-0.6mol=0.3mol,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,铝离子全部转化为偏铝酸根离子,所得沉淀为氢氧化铁、氢氧化铜,由电荷守恒可知,反应中金属铁、铜失去的电子的物质的量等于参加反应的氢氧根离子的物质的量,即n（OH-）=0.3mol,所以反应后沉淀的质量等于13.0g-5.4g+0.3mol×

17g/mol=12.7g。

10.某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律,探究NO2、NO与Na2O2反应的情况,提出假设并进行相关实验。

Ⅰ.从理论上分析Na2O2和NO2都既有氧化性又有还原性,于是提出如下假设:

假设1:

Na2O2氧化NO2;假设2:

NO2氧化Na2O2。

（1）甲同学设计如图1装置进行实验:

①试管A中反应的离子方程式是 　。

②待试管B中充满红棕色气体,关闭旋塞a和b;取下试管B,向其中加入适量Na2O2粉末,塞上塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃。

③仪器C兼有防倒吸的作用,仪器C的名称为　。

结论:

甲同学认为假设2正确。

（2）乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷,为达到实验目的,在A、B之间应增加一个装置,该装置的作用是　　　　　　　　　　　　。

乙同学用改进后的装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失;带火星的木条未复燃,得出结论:

假设1正确。

则NO2和Na2O2反应的化学方程式是　。

Ⅱ.该研究性学习小组同学还认为NO易与O2发生反应,应该更易被Na2O2氧化。

查阅资料:

2NO+Na2O2

2NaNO2;2NaNO2+2HCl

2NaCl+

NO2↑+NO↑+H2O;酸性条件下,NO能与Mn

反应生成N

和Mn2+。

（3）丙同学用如图2所示装置（部分夹持装置略）探究NO与Na2O2的

反应。

①在反应前,打开止水夹,通入一段时间N2,目的是 　。

②B中观察到的主要现象是　　　　（填字母编号）。

a.铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色　b.有红棕色气泡产生

c.有无色气泡产生

③C、E中所盛装的试剂不能是　　　　（填字母编号）。

a.无水硫酸铜　b.无水氯化钙　c.碱石灰　d.生石灰

④F中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。

⑤充分反应后,检验D装置中产物的方法是:

取D装置中产物少许,

　, 

则产物是NaNO2。

解析:

（1）Cu与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2N

Cu2++

2NO2↑+2H2O;仪器C为球形干燥管。

（2）Cu与浓硝酸反应生成的二氧化氮中含有水蒸气,水蒸气能与过氧化钠反应生成氧气,所以要在A、B之间增加一个干燥装置,除去生成NO2气体中混有的水蒸气;若过氧化钠氧化二氧化氮,则生成硝酸钠,其反应的化学方程式为Na2O2+2NO2

2NaNO3。

（3）①空气中的氧气能氧化NO,实验时要排尽装置中的空气,所以反应前,打开止水夹,通入一段时间N2;②在B装置中二氧化氮与水反应生成稀硝酸,稀硝酸与Cu反应生成NO,所以B中观察到的主要现象是铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生;③无水硫酸铜只能检验水不能吸收水;④F中为吸收一氧化氮的反应,其氧化剂为高锰酸钾,被还原生成二价锰离子,降低5价,还原剂为NO,被氧化成硝酸根,升高3价,则根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶5;⑤检验D装置中物质的方法为取D装置中产物少许,加入稀盐酸,若产生红棕色气体,说明产物是亚硝酸钠。

答案:

（1）①Cu+4H++2N

Cu2++2NO2↑+2H2O

③球形干燥管

（2）除去NO2气体中混有的水蒸气　Na2O2+2NO2

2NaNO3

（3）①将装置中的空气排出　②ac　③a　④3∶5　⑤加入稀盐酸,产生红棕色气体

11.导学号16972112一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体VL（标准状况）,向反应后的溶液中（存在Cu2+和S

）加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤、洗涤、灼烧,得到CuO12.0g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1∶1,则V可能为（　A　）

A.9.0B.13.5

C.15.7D.16.8

解析:

若混合物全是CuS,其物质的量n（CuS）=n（CuO）=

=0.15mol,转移电子的物质的量为0.15mol×[6-（-2）]=1.2mol。

NO和NO2的体积相等,设NO的物质的量为xmol、NO2的物质的量为xmol,则3x+x=1.2,解得x=0.3,故气体体积为0.6mol×22.4L/mol=13.44L;若混合物全是Cu2S,其物质的量n（Cu2S）=

n（CuO）=

×0.15mol=

0.075mol,转移电子的物质的量为0.075mol×10=0.75mol,设NO为xmol、NO2为xmol,3x+x=0.75,计算得x=0.1875,气体体积为0.1875mol×2×22.4L/mol=8.4L,介于8.4L～13.44L的只有A。

12.导学号16972113工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx（NO

和NO2的混合物,假设不含N2O4）,对生态环境和人类健康带来较大的

威胁。

（1）工业上可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:

4xNH3+6NOx

（2x+3）N2+6xH2O

某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如下:

①装置A中发生反应的化学方程式为 　。

②装置D中碱石灰的作用是　。

（2）工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx。

已知:

NO不能与Na2CO3溶液反应。

NO+NO2+Na2CO3

2NaNO2+CO2（Ⅰ）

2NO2+Na2CO3

NaNO2+NaNO3+CO2（Ⅱ）

①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是　　　　（填字母）。

A.1.9B.1.7C.1.2

②将1molNOx通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的N

、N

两种离子的物质的量随x变化关系如图所示:

图中线段a表示　　　　的物质的量随x值变化的关系;若用溶质质量分数为42.4%的Na2CO3溶液吸收,则需要Na2CO3溶液至少　g。

③用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4L（标准状况）CO2（全部逸出）时,吸收液质量就增加44g,则NOx中的x值为　　　　。

解析:

（1）①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2

CaCl2+2NH3↑+2H2O;②碱石灰能吸收水分而作干燥剂,氨气属于碱性气体,所以能用碱石灰干燥。

（2）①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n（NO2）≥n（NO）,当n（NO2）=

n（NO）时x值最小,为

=1.5,因为混有NO,所以x最大值<2,故x的取值范围为1.5≤x<2,所以x的值不可能是1.2。

②用极限法:

若x=1.5,气体应为NO和NO2的混合物,物质的量比为1∶1,按Ⅰ式反应,没有N

线段a应该表示N

。

用守恒法:

反应生成的NaNO3和NaNO2中氮元素与钠元素之比为1∶1,所以1molNOx被完全吸收至少需碳酸钠0.5mol,质量为53g,计算得碳酸钠溶液的质量为125g。

③设由NO2和纯碱反应产生CO2为amol,由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol,

2NO2+Na2CO3

NaNO2+NaNO3+CO2　Δm

1mol48g

amol48ag

NO+NO2+Na2CO3

2NaNO2+CO2　Δm

1mol32g

bmol32bg

得a+b=1,48a+32b=44

解得:

a=0.75,b=0.25

则n（NO2）=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol

n（NO）=0.25mol

x=

=1.875。

答案:

（1）①2NH4Cl+Ca（OH）2

CaCl2+2NH3↑+2H2O　②除去气体中含有的水蒸气

（2）①C　②N

　125　③1.875

【教师用书备用】

1.将氨水分别滴加到下列4种溶液中,下列说法不正确的是（　D　）

A.试管a中产生白烟

B.试管b中溶液由红色变为蓝色

C.试管c中能发生氧化还原反应

D.试管d中先有沉淀,后沉淀溶解

解析:

浓盐酸挥发出的氯化氢气体与氨水挥发出的氨气反应生成氯化铵固体,产生白烟;氨气溶于水生成弱碱,红色石蕊遇碱变蓝;氨水能与硫酸亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,氢氧化亚铁易被空气氧化;Al（OH）3不溶于氨水。

2.（2016·宁夏石嘴山质检）如图是某同学鉴别NH4HCO3、NH4Cl、KCl三种化肥的过程,其中试剂甲和乙分别可能是（　A　）

A.甲:

氢氧化钠溶液;乙:

稀盐酸

B.甲:

水;乙:

氢氧化钠溶液

C.甲:

氢氧化钠溶液;乙:

水

D.甲:

稀盐酸;乙:

氯化钠溶液

解析:

甲物质能和碳酸氢铵、氯化铵反应生成有氨气味的气体,说明甲物质显碱性,应为氢氧化钠溶液,乙物质能和碳酸氢铵反应生成气体,同时不能和氯化铵反应,说明乙物质显酸性,题中盐酸符合。

3.探究氨气及铵盐性质的过程中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是（　D　）

A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水

B.将pH=11的氨水稀释1000倍,测得pH>8,说明NH3·H2O为弱碱

C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3受热不稳定

D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,说明氨气的氧化产物为NO2

解析:

D项发生4NH3+5O2

4NO+6H2O,2NO+O2

2NO2,NH3的氧化产物应为NO。