第4章第4讲 氮及其化合物.docx

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第4章第4讲氮及其化合物

课时规范训练

[单独成册]

1．下列关于自然界中氮循环（如下图）的说法不正确的是（　　）

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、氧三种元素也参加了氮循环

解析：

选A。

A.N2→NH3过程中氮元素由0价变为－3价，被还原。

B.工业合成氨的过程属于人工固氮。

C.1828年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。

D.雷电发生时涉及的反应有N2＋O2放电,2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3进入土壤，与矿物质结合成硝酸盐；豆科植物也可以将N2合成氮肥，生物体内含有C元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。

2.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被溶液充满，关于原来试管中盛装的气体不正确的猜测是（　　）

A．可能是N2与NO2的混合气体

B．可能是O2与NO2的混合气体

C．可能是NO与NO2的混合气体

D．可能是NO2一种气体

解析：

选A。

解答本题要注意以下两点：

（1）明确氮气不溶于水，且常温下不与其他物质发生化学反应；

（2）NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO与氧气按适当的比例被水完全吸收。

3．红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为①和②两份，第①份先通过适量蒸馏水，再导入少量石灰水；第②份直接通入少量石灰水。

则石灰水的变化最可能为（　　）

A．①不变浑浊，②变乳白色　B．①变乳白色，②不变浑浊

C．①变乳白色，②变乳白色D．①不变浑浊，②不变浑浊

解析：

选B。

碳与浓硝酸反应产生CO2和NO2的混合气体，混合气体先通过水，NO2可与水反应生成硝酸和NO，则剩余NO和CO2的混合气体，再通过石灰水会产生CaCO3沉淀；而混合气体直接通过石灰水，NO2可与水反应生成的硝酸为强酸，故会产生Ca（NO3）2溶液，难以得到CaCO3沉淀。

4．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过下图各装置，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（　　）

A．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2

C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N2

解析：

选B。

此题可以使用排除法。

原气体为无色，排除A、C，因为A、C中的NO2是红棕色气体。

最终几乎无气体剩余，原气体不可能含有N2，排除D。

B正确，其中NH3被足量的浓硫酸吸收，余下NO、CO2通过足量的Na2O2时，CO2与Na2O2反应生成氧气，氧气与NO反应生成红棕色的NO2，氧气过量，再通入到水中时4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，得到硝酸溶液，最终几乎无气体剩余。

5．有a、b、c、d、e五种气体，现进行下列实验：

（1）a和b混合

气体变红棕色

（2）c和d混合

产生白烟

（3）c和e分别通入少量溴水中

溴水都变成无色透明的液体

（4）b和e分别通入氢硫酸中

都产生淡黄色浑浊

则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：

选C。

由a和b混合，气体变成红棕色，可知a和b分别为NO和O2中的一种；b通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊，则b为氧气，a为NO；c和d混合产生白烟，则c和d分别为NH3和HCl中的一种；c通入少量溴水中溴水变成无色透明的液体，则c为NH3，d为HCl；e通入少量溴水中，溴水变成无色透明的液体，e通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊，则e可能为SO2。

6．下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质，其中能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙除去氨气中的水蒸气

C．用装置丙验证氨气具有还原性

D．用装置丁吸收尾气

解析：

选C。

氨气极易溶于水，用氢氧化钠溶液和氯化铵溶液反应，氨气很难逸出，A错误；氨气和浓硫酸反应，应用碱石灰干燥氨气，B错误；加热条件下，氨气与氧化铜发生氧化还原反应，根据氧化铜的颜色变化可判断是否发生氧化还原反应，C正确；氨气直接通入水中，不能防止倒吸，应用四氯化碳，D错误。

7．下列装置应用于实验室制取NH3，并用AlCl3溶液吸收多余氨气制氢氧化铝，最后回收氯化铵的实验，能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取NH3

B．用装置乙吸收NH3制取Al（OH）3

C．用装置丙在不断搅拌下分离Al（OH）3和NH4Cl溶液

D．用装置丁蒸干NH4Cl溶液并灼烧制NH4Cl

解析：

选A。

CaO与水反应增大氢氧根离子浓度，且放热，均可使氨气逸出，甲装置可制备氨气，A正确；氨气极易溶于水，导管在液面下，乙装置可发生倒吸，B错误；过滤时不能搅拌，易捣破滤纸，C错误；蒸干NH4Cl溶液会使氯化铵分解，应用结晶法制NH4Cl，D错误。

8．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（　　）

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

解析：

选D。

氨气极易溶于水，使试管内压强迅速降低，液体迅速充满试管，A正确；强碱稀释10n倍，pH减小n个单位，而将pH＝11的氨水稀释1000倍，测得pH＞8，说明NH3·H2O为弱碱，B正确；加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明碳酸氢铵受热分解，不稳定，C正确；氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮，D错误。

9．氨既是重要工业产品又是化工原料，由氨可以制备一系列物质（见图），下列说法正确的是（　　）

A．图中所述反应都属于氧化还原反应

B．CO（NH2）2与氰酸铵（NH4CNO）互为同素异形体

C．Si3N4属于离子化合物

D．NH3与NaClO反应，N2H4是氧化产物

解析：

选D。

合成尿素、生成Si3N4的反应均为非氧化还原反应，A错误；CO（NH2）2与NH4CNO互为同分异构体，B错误；Si3N4属于共价化合物，C错误；NH3与NaClO反应生成N2H4，氮元素的化合价升高，NH3被氧化，N2H4为氧化产物，D正确。

10．对于1LHNO3和H2SO4的混合溶液，若HNO3和H2SO4物质的量浓度存在如下关系：

c（H2SO4）＋c（HNO3）＝1.2mol·L－1。

则理论上最多能溶解铜的物质的量为（　　）

A．0.80mol　　　B．0.72mol

C．0.45molD．0.40mol

解析：

选B。

物质的量浓度为1.2mol·L－1属于稀溶液，而稀硫酸与铜不反应，溶解铜的是稀硝酸，稀硫酸提供氢离子参与反应。

溶解最多的是铜，NO

被完全反应。

假设1LHNO3和H2SO4的混合溶液中n（H2SO4）＝xmol，n（HNO3）＝ymol，x＋y＝1.2mol　①；铜被溶解的离子方程式是

3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

8mol2mol

2x＋yy

则8∶2＝（2x＋y）∶y　②，解①②得x＝0.72、y＝0.48，根据3Cu～2NO

，被溶解的铜为0.72mol。

11．物质的量之比为1∶3的锌与稀硝酸混合，若硝酸还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，下列说法正确的是（　　）

A．在此反应中硝酸体现强氧化性，全部被还原

B．向反应后的溶液中再加入金属铁，不再发生化学反应

C．该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶4

D．该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸之比为1∶5

解析：

选D。

根据锌与硝酸反应的产物，可写出化学方程式：

4Zn＋10HNO3===N2O↑＋4Zn（NO3）2＋5H2O，但本题所给n（Zn）∶n（HNO3）＝1∶3，即4∶12，所以该化学方程式又可看成4Zn＋12HNO3===N2O↑＋4Zn（NO3）2＋2HNO3＋5H2O（即HNO3有剩余），A错误；由于有剩余HNO3存在，所以可与铁反应，B错误；被还原的HNO3与未被还原的硝酸之比为2∶10＝1∶5，C错误，D正确。

12．amolFeS与bmolFeO投入到VL、cmol/L的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe（NO3）3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为（　　）

①（a＋b）×63g　②（a＋b）×189g　③（a＋b）mol

④[Vc－（9a＋b）/3]mol

A．①④　　　　　B．②③

C．①③D．②④

解析：

选D。

在此反应中硝酸分两部分参加反应即硝酸的总量＝被还原的硝酸的量＋未被还原的硝酸的量，由铁原子守恒和氮原子守恒可知n（未被还原的硝酸）＝3n[Fe（NO3）3]，m（未被还原的硝酸）＝（a＋b）×3×63＝（a＋b）×189g；由得失电子相等可以求出被还原的硝酸的物质的量：

a×（3－2）＋a×[6－（－2）]＋b×（3－2）＝n（被还原的硝酸）×（5－2），n（被还原的硝酸）＝（9a＋b）/3mol，n（未被还原的硝酸）＝n（总硝酸）－n（被还原的硝酸）＝[Vc－（9a＋b）/3]mol，因此D选项正确。

13．实验室利用下列装置模拟工业生产制备少量硝酸。

（1）B中试剂为，NaOH溶液的作用是

。

（2）用过氧化钠与水反应制备氧气的化学方程式为

。

（3）控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。

①当比例不合适时，A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟。

请用化学方程式表示白烟产生的原因

。

②欲使氨气尽可能完全转化为硝酸，理论上n（NH3）∶n（O2）的最佳比例为。

解析：

（1）H2O＋3NO2===2HNO3＋NO，所以B中装水和二氧化氮反应生成硝酸；NaOH溶液的作用是吸收尾气；

（2）过氧化钠与水反应制备氧气的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；（3）①白烟为硝酸铵，2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3；②NH3＋2O2===HNO3＋H2O，欲使氨气尽可能完全转化为硝酸，理论上n（NH3）∶n（O2）的最佳比例为1∶2。

答案：

（1）水　吸收尾气

（2）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

（3）①2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NH3＋HNO3===NH4NO3

②1∶2

14．某校实验小组的同学利用下图所示实验装置探究氨与氧化铜的反应（图中夹持、固定装置均略去）。

（1）按图设计组装好仪器，先，再装入药品。

（2）A中分液漏斗内应装B中固体试剂为。

（3）打开分液漏斗活塞，加入试剂，点燃C处的酒精灯，一段时间后，观察到C中氧化铜全部转化成光亮的红色固体，F中集气瓶内收集到一种无色气态单质。

写出装置C中反应的化学方程式：

。

（4）E中浓硫酸的作用是。

（5）已知Cu2O也是红色的。

下表为实验前后C装置的质量，通过计算可知反应后的产物中（填“有”、“无”或“无法确定”）Cu2O。

空玻璃管

实验前（样品＋玻璃管）

实验后（样品＋玻璃管）

59.60g

65.60g

64.64g

解析：

（1）实验装置应该先检查气密性，再装药品。

（2）A装置为NH3发生装置，分液漏斗内应装浓氨水；B装置为干燥管，放固体干燥剂，应该是不与氨气反应的碱石灰。

（3）红色固体为单质铜，根据反应物可以判断一种无色气态单质为氮气，所以反应是2NH3＋3CuO

3Cu＋N2＋3H2O。

（4）浓硫酸能与氨气反应，可用于吸收氨气。

（5）实验前氧化铜的质量为65.60g－59.60g＝6g，物质的量为6g÷80g·mol－1＝0.075mol，依据铜元素守恒，结合红色物质可能为铜或氧化亚铜，若为铜质量＝0.075mol×64g·mol－1＝4.8g，若为氧化亚铜质量＝0.075mol×

×144g·mol－1＝5.4g，实验后得到红色固体质量为5.04g，则红色固体为Cu和Cu2O。

答案：

（1）检查气密性　

（2）浓氨水　碱石灰　（3）2NH3＋3CuO

3Cu＋N2＋3H2O　（4）吸收未反应的NH3

（5）有

15．某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质。

已知：

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

任务1：

利用下图所示装置探究NO2能否被NH3还原（K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去）。

（1）E装置中制取NO2反应的化学方程式是。

（2）若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是。

（3）实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。

该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是

①NH3还原性较弱，不能将NO2还原；

②在此条件下，NO2的转化率极低；

③。

（4）此实验装置存在一个明显的缺陷是。

任务2：

探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。

（5）实验前，该小组同学提出三种假设。

假设1：

二者不反应；

假设2：

NO2能被Na2O2氧化；

假设3：

。

（6）为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换为Na2O2，另选F装置（如图所示），重新组装，进行实验。

①装置的合理连接顺序是（某些装置可以重复使用）

。

②实验过程中，B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。

经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。

推测B装置中反应的化学方程式为。

解析：

（1）浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式为Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。

（2）二氧化氮是红棕色气体，如果能被氨气还原，则C装置中混合气体颜色变浅。

（3）未能观察到C装置中的预期现象可能原因：

在此条件下，该反应的化学反应速率极慢导致反应现象不明显。

（4）二氧化氮是有毒气体，氨气是有刺激性气味的气体，所以都不能直接排放，要进行尾气处理，此实验装置中缺少尾气吸收装置。

（6）①验证假设2，首先要用E装置制取二氧化氮，因为制取的二氧化氮气体中含有水蒸气，水能和过氧化钠反应而造成干扰，所以要用D装置除去水蒸气，然后较纯净的二氧化氮通过B装置，未反应的二氧化氮有毒不能直接排放，所以最后要进行尾气处理，选用F装置处理尾气，所以装置的合理连接顺序是EDBDF或EDBF。

②B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成，过氧化钠作氧化剂，则二氧化氮中氮元素失电子化合价升高而作还原剂，所以氮元素只能转化为＋5价，且生成物是纯净物，所以是硝酸钠，反应的化学方程式为2NO2＋Na2O2===2NaNO3。

答案：

（1）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　

（2）C装置中混合气体颜色变浅　（3）在此条件下，该反应的化学反应速率极慢　（4）缺少尾气吸收装置

（5）NO2能被Na2O2还原　（6）①EDBDF（或EDBF）

②2NO2＋Na2O2===2NaNO3