化学 氮及其化合物的专项 培优练习题附答案解析.docx

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化学氮及其化合物的专项培优练习题附答案解析

化学氮及其化合物的专项培优练习题附答案解析

一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．氨和硝酸都是重要的工业原料。

（1）标准状况下，将500L氨气溶于水形成1L氨水，则此氨水的物质的量浓度为____mol·L-1（保留三位有效数字）。

工业上常用过量氨水吸收二氧化硫，该反应的化学方程式为____。

（2）氨氧化法是工业生产中合成硝酸的主要途径。

合成的第一步是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮，该反应的化学方程式为____。

下列反应中的氨与氨氧化法中的氨作用相同的是____。

A．2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑B．2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O

C．4NH3+6NO=5N2+6H2OD．HNO3+NH3=NH4NO3

工业中的尾气（假设只有NO和NO2）用烧碱进行吸收，反应的离子方程式为2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O和NO+NO2+2OH-=____+H2O（配平该方程式）。

（3）向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀HNO3500mL，反应过程中产生的气体只有NO。

固体完全溶解后，在所得溶液（金属阳离子只有Cu2+）中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液使金属离子恰好完全沉淀，此时溶液呈中性，所得沉淀质量为39.2g。

①Cu与稀HNO3反应的离子方程式为____。

②Cu与Cu2O的物质的量之比为____。

③HNO3的物质的量浓度为____mol·L-1。

（4）有H2SO4和HNO3的混合溶液20mL，加入0.25mol•L-1Ba（OH）2溶液时，生成沉淀的质量w（g）和Ba（OH）2溶液的体积V（mL）的关系如图所示（C点混合液呈中性）。

则原混合液中H2SO4的物质的量浓度为____mol·L-1，HNO3的物质的量浓度为____mol·L-1。

【答案】22.3SO2+2NH3•H2O=（NH4）2SO3+H2O［或SO2+2NH3+H2O=（NH4）2SO3］4NH3+5O2

4NO+6H2OBC2NO2-3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O2：

12.40.251

【解析】

【分析】

（1）根据c=

计算氨水的浓度；

（2）根据已知信息反：

应物和生成物书写反应方程式，根据电子守恒配平反应方程式；根据化合价变化判断NH3为还原剂，进行分析其他几反应中氨气的作用；

（3）根据质量守恒，原子守恒、电子守恒规律进行解答；

（4）根据n（H+）=n（OH- ）进行分析解答。

【详解】

（1）标准状况下，将500L氨气溶于水形成1L氨水，则此氨水的物质的量浓度为C =

=

=22.3mol·L-1。

工业上常用过量氨水吸收二氧化硫，二氧化硫与氨气反应生成亚硫酸铵和水，该反应的化学方程式为SO2+2NH3•H2O=（NH4）2SO3+H2O［或SO2+2NH3+H2O=（NH4）2SO3］,所以答案为：

22.3；SO2+2NH3•H2O=（NH4）2SO3+H2O［或SO2+2NH3+H2O=（NH4）2SO3］；

（2）将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮，该反应的化学方程式为4NH3+5O2

4NO+6H2O，所以答案：

4NH3+5O2

4NO+6H2O；

A.在4NH3+5O2

4NO+6H2O反应中，氨气做还原剂，2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑反应中，氨气做氧化剂，所以与氨氧化法中的氨作用不相同，故A错误；

B.在2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O反应中，氨气做还原剂，所以与氨氧化法中的氨作用相同，故B正确；

C.在4NH3+6NO=5N2+6H2O反应中，氨气做还原剂，所以与氨氧化法中的氨作用相同，故C正确；

D.HNO3+NH3=NH4NO3反应是非氧化还原反应，故D错误；

所以答案：

BC。

由质量守恒和得失电子守恒配平，NO中N为+2价，NO2中N为+4，显然是个归中反应，生成化合物中N为+3价，再根据原子守恒，电荷守恒，可知该反应的离子方程式：

NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O，故答案为NO2-；

本题答案为：

4NH3+5O2

4NO+6H2O；BC；2NO2-；

（3）向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀HNO3500mL，反应过程中产生的气体只有NO。

固体完全溶解后，在所得溶液（金属阳离子只有Cu2+）中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液使金属离子恰好完全沉淀，此时溶液呈中性，所得沉淀质量为39.2g。

①Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，其离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，所以答案：

3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；

② 所得溶液中加入1mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO3，n（NaNO3） = n （NaOH） = 1.0mol/L

1.0L=1mol。

 沉淀为Cu（OH）2，质量为39.2g，物质的量=

=0.4mol, 根据铜元素守恒有 n（Cu） + 2n （Cu2O）=n[Cu（OH）2]，反应后的溶液中n [Cu（NO3）2]= n [Cu（OH）2]= 0.4mol。

 设Cu、Cu2O的物质的量分别为x、y， 64x+144y = 27.2，x+2y= 0.4，解得 x=0.2，y = 0.1，所以Cu与Cu2O的物质的量之比为2：

1；所以答案为2：

1；

③Cu和Cu2O与稀硝酸反应生成硝酸铜，0.2molCu完全反应失去0.4mol电子0.1molCu2O完全反应失去0.2mol电子，总共生成0.6mol电子，由电子守恒，生成NO的物质的量=

= 0.2mol，所得溶液中加入1L1mol·L-1的NaOH溶液，此时溶液呈中性，金属离子恰好完全沉淀,反应后的溶质为硝酸钠，则溶液中的硝酸根离子的物质的量为

n（NO3-） = n（NaOH） = 1mol/L

1L=1mol，则硝酸的总物质的量为1mol+0.2mol= 1.2mol，硝酸的浓度c=

=2.4mol/L。

所以答案为：

2.4mol·L-1。

（4）由图可知，0~ 20mLBa（OH）2溶液发生H2SO4 + Ba（OH）2 = BaSO4↓+H2O，20mL ~ 60mLBa（OH）2溶液发生H++OH-=H2O，由图可知，加入20mLBa（OH）2溶液时，硫酸钡沉淀达最大值，设硫酸的物质的量为x，则

H2SO4 + Ba（OH）2= BaSO4↓+H2O

11

 x  0.02L 

 0.25mol

L-1，解得x = 0.02L 

 0.25mol

L-1= 0.005mol，硫酸的物质的量浓度=

= 0.25mol

L-1，由图可知pH=7时，消耗60mLBa（OH）2溶液，由.H++OH-=H2O可知原溶液中含有的n（H+）=n（OH- ）= 2 

0.06L

 0.25mol

L-1= 0.03mol，  故

n （HNO3） = 0.03mol - 0.005mol 

2= 0.02mol，故原溶液中HNO3的物质的量浓度=

=1mol

L-1，故答案为：

 0.25； 1。

2．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%。

3．氮的氧化物和硫的氧化物是主要的大气污染物，烟气脱硫脱硝是环境治理的热点问题。

回答下列问题：

（1）目前柴油汽车都用尿素水解液消除汽车尾气中的NO，水解液中的NH3将NO还原为无害的物质。

该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为___。

（2）KMnO4/CaCO3浆液可协同脱硫，在反应中MnO4－被还原为MnO42－。

①KMnO4脱硫（SO2）的离子方程式为___。

②加入CaCO3的作用是___。

③KMnO4/CaCO3浆液中KMnO4与CaCO3最合适的物质的量之比为___。

（3）利用NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时对NO、SO2进行氧化得到硝酸和硫酸而除去。

在温度一定时，n（H2O2）/n（NaClO2）、溶液pH对脱硫脱硝的影响如图所示：

图a和图b中可知脱硫脱硝最佳条件是___。

图b中SO2的去除率随pH的增大而增大，而NO的去除率在pH>5.5时反而减小，请解释NO去除率减小的可能原因是___。

【答案】2:

3SO2＋2MnO4－＋2H2O===SO42－＋2MnO42－＋4H＋消耗脱硫过程中的氢离子，有利于平衡正向移动1:

1n（H2O2）：

n（NaClO2）=6:

1，pH值在5.5—6.