版高考化学一轮复习第四章非金属及化合物课时梯级作业十三44氮及其重要化合物.docx

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版高考化学一轮复习第四章非金属及化合物课时梯级作业十三44氮及其重要化合物

课时梯级作业十三氮及其重要化合物

（45分钟　100分）

一、选择题（本题包括7小题,每题6分,共42分）

1.下列有关氮元素的单质及其化合物的说法正确的是（　　）

A.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气,属于物理变化

B.向装有Fe（NO3）2溶液的试管中加入稀硫酸,在管口观察到红棕色气体,原因是HNO3分解生成了NO2

C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟

D.雷雨天气可以产生硝酸,不会给作物带来危害

【解析】选D。

豆科植物通过根瘤菌将空气中的氮气转化为化合物,属于化学变化,A错误;发生3Fe2++N

+4H+

3Fe3++NO↑+2H2O,NO遇空气生成红棕色NO2,B错误;浓硫酸无挥发性,无法观察到白烟,C错误;雷雨天气可以产生硝酸,硝酸随雨水下降与土壤中的矿物质反应生成硝酸盐,给农作物提供氮肥,D正确。

【加固训练】

　　下列化学事实及其解释都正确的是（　　）

A.NO2与水反应,NO2作还原剂,水作氧化剂

B.某溶液中含有大量的N

该溶液中一定不存在大量的Fe2+

C.闪电时,空气中的N2和O2可直接化合生成NO2

D.除去NO中混有少量NO2气体时,可以用水洗涤后再干燥

【解析】选D。

NO2与水反应,NO2是还原剂也是氧化剂,A错误;N

和Fe2+能共存,例如硝酸亚铁溶液,但在酸性条件下,N

能氧化Fe2+,B错误;空气中的N2和O2直接化合生成的是NO,C错误。

将混有少量NO2的NO气体通过水洗涤后,因NO2与水反应生成NO,再干燥即可,D正确。

2.某同学仿照“喷泉”实验的原理,在实验室做了一个“喷烟”实验,如图所示。

他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体,在胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液,实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内,然后打开止水夹,便可以看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟,同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。

若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO气体中的两种,则下列判断中正确的是（　　）

A.X是NH3,Y是HCl

B.X是Cl2,Y是NH3

C.X是SO2,Y是O2

D.X是NO,Y是O2

【解析】选A。

根据题中已知的气体,能产生白烟的是HCl和NH3或Cl2和NH3,再根据题中信息“甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅”可知X是NH3,Y是HCl,A正确。

3.（2018·郴州模拟）如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。

假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则

（1）和

（2）两个试管内溶液物质的量浓度之比为（　　）

A.1∶1　　B.4∶3　　C.5∶7　　D.7∶5

【解析】选A。

设试管的体积为1L,水充满整个试管,溶液的体积是1L,无论是NO2还是NO都转变成了HNO3,根据氮元素守恒,生成的HNO3的物质的量相等,即硝酸的物质的量浓度相等。

【加固训练】

　　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,可以观察到试管内水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的气体是（　　）

A.可能是N2与NO2的混合气体

B.只能是O2与NO2的混合气体

C.可能是NO与NO2的混合气体

D.只能是NO2一种气体

【解析】选C。

根据题意①3NO2+H2O

2HNO3+NO,②2NO+O2

2NO2。

将①②反应合并可得4NO2+O2+2H2O

4HNO3。

最后试管充满水的条件是NO2或NO2和NO混合或NO2和O2混合,答案为C。

【方法规律】

（1）氮氧化物溶于水的问题分析。

无论是单一气体（NO2）,还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O

2HNO3+NO,2NO+O2

2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。

①若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O

4HNO3。

②若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O

4HNO3。

（2）NOx与NaOH溶液反应问题分析。

①NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。

②NO不能被NaOH溶液吸收。

③n（NO2）∶n（NO）≥1时能完全被NaOH溶液吸收。

（3）氮氧化物与O2、H2O反应的计算方法。

①电子守恒

当NOx转化为硝酸时要失去电子,如果是NOx与O2混合,则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。

②原子守恒法

4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O

2HNO3等效。

当

NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O个数比进行分析判断。

4.（2018·晋中模拟）SCR法（选择性催化还原技术）是一种以NH3作为还原剂,将烟气中NOx分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术,反应原理为

①6NO+4NH3

5N2+6H2O;

②6NO2+8NH3

7N2+12H2O;

③NO+NO2+2NH3

2N2+3H2O,

下列说法正确的是（　　）

A.NO2为酸性氧化物

B.氮气性质不活泼,其原因是氮元素的非金属性很强

C.反应③中每生成22.4LN2,转移电子数1.5NA

D.HNO3→NO→NO2,以上各步变化均能通过一步完成

【解析】选D。

NO2不是酸性氧化物,A错误;氮气分子中存在

键,破坏时需要吸收很高的能量,所以氮气性质不活泼,B错误;反应③每生成标准状况

22.4LN2,转移电子数3NA,C错误;HNO3→NO→NO2,均能通过一步完成,D正确。

5.某实验过程如图所示,则图③试管中的现象是

（　　）

A.铜片溶解,产生无色气体,该气体遇空气变为红棕色

B.铜片溶解,产生无色气体,该气体遇到空气不变色

C.铜片溶解,放出红棕色有刺激性气味的气体

D.无明显现象,因稀硫酸不与铜反应

【解析】选A。

在②试管的溶液中含有N

加入稀硫酸,酸性条件下N

与铜反应生成无色气体NO,NO遇到空气变为红棕色,A正确。

6.下列装置能达到实验目的的是（　　）

【解析】选A。

实验室用A装置制取氨气,A正确;氨气极易溶于水,该装置能发生倒吸,B错误;NO与氧气反应,不能用排空气法收集NO,C错误;NO2和水反应,不能用排水法收集NO2,D错误。

7.（能力挑战题）已知Ca3N2遇水发生水解反应,需密封保存。

利用如下装置制取氮气,并用氮气制备Ca3N2,下列说法正确的是（　　）

A.①中发生的化学方程式为NaNO2+NH4Cl

NaCl+N2↑+H2O

B.③、④、⑥中依次盛装浓硫酸、酸性氯化亚铁溶液、碱石灰

C.②的作用为安全瓶,防止停止加热时①中的溶液进入③中

D.实验结束后,取⑤中少量产物于试管中,加适量蒸馏水,再滴加石蕊试液,溶液变蓝

【解析】选D。

①中发生的化学方程式为NaNO2+NH4Cl

NaCl+N2↑+2H2O,方程式没有配平,A错误;②为安全瓶,可防止倒吸,产生的氮气需干燥才能通入玻璃管中反应,④为干燥氮气的装置,选用浓硫酸作干燥剂;③中放氯化亚铁是为了检验装置中的空气是否除尽,若有氧气,二价铁会被氧化为三价铁;⑥中放碱石灰,防止空气中的H2O与Ca3N2反应,B错误;②为安全瓶,可防止倒吸,C错误;实验结束后,取⑤中少量产物于试管中,加适量蒸馏水,发生水解生成Ca（OH）2和NH3,再滴加石蕊试液,溶液变蓝,D正确。

二、非选择题（本题包括3小题,共58分）

8.（18分）（2018·汕头模拟）氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。

消除氮氧化物有多种方法。

（1）NH3催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。

反应原理如图1所示:

①由图1可知SCR技术中的氧化剂为________。

②用Fe作催化剂时,在氨气足量的情况下,不同c（NO2）/c（NO）对应的脱氮率如图2所示,脱氮效果最佳的c（NO2）/c（NO）=________。

（2）利用石灰乳和硝酸工业的尾气（含NO、NO2）反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca（NO2）2,其部分工艺流程如下:

①上述工艺中采用气～液逆流接触吸收（尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋）,其目的是________;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是________（填化学式）。

②生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca（NO2）2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为___________________。

【解析】

（1）①由图1知氮氧化物中的氮元素价态降低,故NO、NO2是氧化剂。

②由图2知,当c（NO2）/c（NO）=1∶1时,脱氮效果最佳。

（2）①采用逆流吸收能使尾气中的NO、NO2被充分吸收;石灰乳吸收NO、NO2后,剩余的滤渣的主要成分是Ca（OH）2;

②在酸性溶液中Ca（NO2）2会发生分解。

答案:

（1）①NO、NO2　②1∶1

（2）①使尾气中的NO、NO2被充分吸收Ca（OH）2

②3N

+2H+

N

+2NO↑+H2O

9.（20分）某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程。

NH3的转化过程如图所示。

甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。

用于A、B装置中的可选药品:

浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。

（1）装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为________________。

装置E有多种作用,下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中,不正确的是________（填字母）。

a.使氨气和氧气充分混合

b.控制通入氨气和氧气的体积比

c.平衡装置内的压强

d.锥形瓶内液体是饱和食盐水

（2）甲同学先点燃酒精灯,再打开K1、K2、K3、K4,反应一段时间后,成功模拟了反应过程,并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后,H中的溶液变成蓝色,则其中铜片所参与反应的离子方程式为_________________________。

（3）乙同学为模拟过程Ⅳ的反应,在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作,使G处圆底烧瓶中产生大量白烟,你认为这项操作是________

（填字母）。

a.关闭K3并熄灭酒精灯

b.关闭K4并熄灭酒精灯

c.关闭K3、K4并熄灭酒精灯

（4）丙同学认为该系列实验装置存在一处明显的设计缺陷,你认为该设计缺陷是_____________________。

【解析】

（1）由题给条件和实验装置图知,装置A是制备氧气的装置发生2H2O2

2H2O+O2↑,装置B是制备氨气的装置,装置E可以使氨气和氧气充分混合,观察装置E中气泡的速度可以控制通入氨气和氧气的体积比,装置E还可以平衡装置内的压强。

因为氨气极易溶于水,所以锥形瓶中液体不能用饱和食盐水。

（2）铜与稀硫酸不反应,溶液呈蓝色,说明铜与硝酸发生了反应:

3Cu+8H++

2N

3Cu2++2NO↑+4H2O。

（3）过程Ⅳ的反应是NH3与HNO3的反应,则应停止供O2,关闭K3,熄灭酒精灯,使氨气进入G发生反应。

（4）整套装置没有尾气处理装置。

答案:

（1）2H2O2

2H2O+O2↑　d

（2）3Cu+8H++2N

3Cu2++2NO↑+4H2O

（3）a

（4）缺少尾气处理装置

【加固训练】

　　某同学用下列装置（固定、加热仪器和橡胶管略）进行有关氨气制取和铵盐的实验探究。

回答下列问题:

（1）若用装置①制取NH3,其反应的化学方程式为__________________________;若要测定生成的NH3的体积,则必须选择的装置是________（填装置序号）,装置中所盛试剂应具有的性质是________________。

（2）若用装置②制取并收集干燥的NH3,烧瓶内装的试剂是________,分液漏斗中装的试剂是________,收集装置应选择________（填装置序号）。

（3）题中若用到装置⑤或⑥,棉花往往用水或酸液浸湿,其作用是_________。

（4）（NH4）2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。

某兴趣小组拟探究其分解产物。

【查阅资料】（NH4）2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。

【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验（夹持和加热装置略）。

实验:

连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。

通入N2排尽空气后,于400℃加热装置A至（NH4）2SO4完全分解无残留物,停止加热、冷却,停止通入N2。

观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。

经检验,该白色固体和装置D内溶液中有S

无S

。

进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。

①检验装置D内溶液中有S

无S

的实验操作和现象是__________。

②装置B内溶液吸收的气体是________。

③（NH4）2SO4在400℃分解的化学方程式是____________________。

【解析】

（1）装置①适用于固-固加热制取气体,制取NH3时试剂是NH4Cl和Ca（OH）2。

若测定NH3的体积,必须用排液体法,而NH3极易溶于水,故不能用排水法,所用的液体必须不与NH3反应,也不溶解NH3才行。

（2）装置②是固-液反应,不需要加热的装置,制取NH3时,可用浓氨水和碱石灰作用。

（3）减少与NH3的对流,吸收剩余的NH3减少污染。

（4）①取少量装置D中的溶液,可向其中加入足量稀盐酸,然后再滴加BaCl2溶液,只有刺激性气味的气体（SO2）产生,无沉淀（BaSO4）产生。

②装置B中所盛盐酸可吸收碱性气体,故吸收的是NH3。

③通过分析所给信息可知（NH4）2SO4受热分解过程中S

被还原,故N

被氧化,而产物中无氮氧化物,故氧化产物为N2,因此（NH4）2SO4分解的化学方程式为

3（NH4）2SO4

3SO2↑+N2↑+4NH3↑+6H2O。

答案:

（1）2NH4Cl+Ca（OH）2

2NH3↑+CaCl2+2H2O　③⑦　氨气难溶于该试剂,且该试剂不易挥发

（2）CaO（或NaOH或碱石灰）　浓氨水　⑥

（3）减少与NH3的对流,吸收剩余的NH3减少污染

（4）①取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体（或其他合理答案）

②NH3（或氨气）

③3（NH4）2SO4

4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O

10.（20分）（能力挑战题）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__________。

【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NO2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NO的反应,其氧化剂为高锰酸钾,据得失电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶5。

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