（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第四章 非金屬及化合物 課時梯級作業(yè)十三 4.4 氮及其重要化合物一、選擇題(本題包括7小題,每題6分,共42分)1.下列有關(guān)氮元素的單質(zhì)及其化合物的說法正確的是()A.豆科植物通過根瘤菌吸收空氣中的氮氣,屬于物理變化B.向裝有Fe(NO3)2溶液的試管中加入稀硫酸,在管口觀察到紅棕色氣體,原因是HNO3分解生成了NO2C.將蘸有濃氨水和濃硫酸的玻璃棒靠近,觀察到白煙D.雷雨天氣可以產(chǎn)生硝酸,不會給作物帶來危害【解析】選D。豆科植物通過根瘤菌將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為化合物,屬于化學(xué)變化,A錯誤;發(fā)生3Fe2+N+4H+3Fe3+NO+2H2O,NO遇空氣生成紅棕色NO2,B錯誤;濃硫酸無揮發(fā)性,無法觀察到白煙,C錯誤;雷雨天氣可以產(chǎn)生硝酸,硝酸隨雨水下降與土壤中的礦物質(zhì)反應(yīng)生成硝酸鹽,給農(nóng)作物提供氮肥,D正確。【加固訓(xùn)練】下列化學(xué)事實及其解釋都正確的是()A.NO2與水反應(yīng),NO2作還原劑,水作氧化劑B.某溶液中含有大量的N,該溶液中一定不存在大量的Fe2+C.閃電時,空氣中的N2和O2可直接化合生成NO2D.除去NO中混有少量NO2氣體時,可以用水洗滌后再干燥【解析】選D。NO2與水反應(yīng),NO2是還原劑也是氧化劑,A錯誤;N和Fe2+能共存,例如硝酸亞鐵溶液,但在酸性條件下,N能氧化Fe2+,B錯誤;空氣中的N2和O2直接化合生成的是NO,C錯誤。將混有少量NO2的NO氣體通過水洗滌后,因NO2與水反應(yīng)生成NO,再干燥即可,D正確。2.某同學(xué)仿照“噴泉”實驗的原理,在實驗室做了一個“噴煙”實驗,如圖所示。他在甲、乙兩個燒瓶中分別充入X、Y兩種無色氣體,在膠頭滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液,實驗時將膠頭滴管內(nèi)的液體擠入甲燒瓶內(nèi),然后打開止水夾,便可以看到甲燒瓶中的導(dǎo)管口噴出白色的煙,同時甲燒瓶中的溶液顏色逐漸變淺。若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO氣體中的兩種,則下列判斷中正確的是()A.X是NH3,Y是HClB.X是Cl2,Y是NH3C.X是SO2,Y是O2D.X是NO,Y是O2【解析】選A。根據(jù)題中已知的氣體,能產(chǎn)生白煙的是HCl和NH3或Cl2和NH3,再根據(jù)題中信息“甲燒瓶中的溶液顏色逐漸變淺”可知X是NH3,Y是HCl,A正確。3.(2018·郴州模擬)如圖所示,相同條件下,兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體,分別倒置于水槽中,然后通過導(dǎo)管緩慢通入氧氣,邊通邊慢慢搖動試管,直到兩個試管內(nèi)充滿液體。假設(shè)試管內(nèi)的溶質(zhì)不向水槽中擴散,則(1)和(2)兩個試管內(nèi)溶液物質(zhì)的量濃度之比為()A.11B.43C.57D.75【解析】選A。設(shè)試管的體積為1 L,水充滿整個試管,溶液的體積是1 L,無論是NO2還是NO都轉(zhuǎn)變成了HNO3,根據(jù)氮元素守恒,生成的HNO3的物質(zhì)的量相等,即硝酸的物質(zhì)的量濃度相等。【加固訓(xùn)練】如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r,試管內(nèi)水面上升,但不能充滿試管,當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后,可以觀察到試管內(nèi)水柱繼續(xù)上升,經(jīng)過多次重復(fù)后,試管內(nèi)完全被水充滿,原來試管中盛裝的氣體是()A.可能是N2與NO2的混合氣體B.只能是O2與NO2的混合氣體C.可能是NO與NO2的混合氣體D.只能是NO2一種氣體【解析】選C。根據(jù)題意3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2。將反應(yīng)合并可得4NO2+O2+2H2O4HNO3。最后試管充滿水的條件是NO2或NO2和NO混合或NO2和O2混合,答案為C?！痉椒ㄒ?guī)律】(1)氮氧化物溶于水的問題分析。無論是單一氣體(NO2),還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體,反應(yīng)的實質(zhì)是3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,故若有氣體剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。若NO和O2通入水中,總關(guān)系式為4NO+3O2+2H2O4HNO3。若NO2和O2通入水中,總關(guān)系式為4NO2+O2+2H2O4HNO3。(2)NOx與NaOH溶液反應(yīng)問題分析。NO2能被NaOH溶液吸收生成2種鹽。NO不能被NaOH溶液吸收。n(NO2)n(NO)1時能完全被NaOH溶液吸收。(3)氮氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計算方法。電子守恒當(dāng)NOx轉(zhuǎn)化為硝酸時要失去電子,如果是NOx與O2混合,則反應(yīng)中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。原子守恒法4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5的組成,都與N2O5+H2O2HNO3等效。當(dāng)NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O個數(shù)比進行分析判斷。4.(2018·晉中模擬)SCR法(選擇性催化還原技術(shù))是一種以NH3作為還原劑,將煙氣中NOx分解成無害的N2和H2O的干法脫硝技術(shù),反應(yīng)原理為6NO+4NH35N2+6H2O;6NO2+8NH37N2+12H2O;NO+NO2+2NH32N2+3H2O,下列說法正確的是()A.NO2為酸性氧化物B.氮氣性質(zhì)不活潑,其原因是氮元素的非金屬性很強C.反應(yīng)中每生成22.4 L N2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)1.5NAD.HNO3NONO2,以上各步變化均能通過一步完成【解析】選D。NO2不是酸性氧化物,A錯誤;氮氣分子中存在鍵,破壞時需要吸收很高的能量,所以氮氣性質(zhì)不活潑,B錯誤;反應(yīng)每生成標準狀況22.4 L N2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)3NA,C錯誤;HNO3NONO2,均能通過一步完成,D正確。5.某實驗過程如圖所示,則圖試管中的現(xiàn)象是 ()A.銅片溶解,產(chǎn)生無色氣體,該氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色B.銅片溶解,產(chǎn)生無色氣體,該氣體遇到空氣不變色C.銅片溶解,放出紅棕色有刺激性氣味的氣體D.無明顯現(xiàn)象,因稀硫酸不與銅反應(yīng)【解析】選A。在試管的溶液中含有N,加入稀硫酸,酸性條件下N與銅反應(yīng)生成無色氣體NO,NO遇到空氣變?yōu)榧t棕色,A正確。6.下列裝置能達到實驗?zāi)康牡氖?)【解析】選A。實驗室用A裝置制取氨氣,A正確;氨氣極易溶于水,該裝置能發(fā)生倒吸,B錯誤;NO與氧氣反應(yīng),不能用排空氣法收集NO,C錯誤;NO2和水反應(yīng),不能用排水法收集NO2,D錯誤。7.(能力挑戰(zhàn)題)已知Ca3N2遇水發(fā)生水解反應(yīng),需密封保存。利用如下裝置制取氮氣,并用氮氣制備Ca3N2,下列說法正確的是()A.中發(fā)生的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4ClNaCl+N2+H2OB.、中依次盛裝濃硫酸、酸性氯化亞鐵溶液、堿石灰C.的作用為安全瓶,防止停止加熱時中的溶液進入中D.實驗結(jié)束后,取中少量產(chǎn)物于試管中,加適量蒸餾水,再滴加石蕊試液,溶液變藍【解析】選D。中發(fā)生的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4ClNaCl+N2+2H2O,方程式?jīng)]有配平,A錯誤;為安全瓶,可防止倒吸,產(chǎn)生的氮氣需干燥才能通入玻璃管中反應(yīng),為干燥氮氣的裝置,選用濃硫酸作干燥劑;中放氯化亞鐵是為了檢驗裝置中的空氣是否除盡,若有氧氣,二價鐵會被氧化為三價鐵;中放堿石灰,防止空氣中的H2O與Ca3N2反應(yīng),B錯誤;為安全瓶,可防止倒吸,C錯誤;實驗結(jié)束后,取中少量產(chǎn)物于試管中,加適量蒸餾水,發(fā)生水解生成Ca(OH)2和NH3,再滴加石蕊試液,溶液變藍,D正確。二、非選擇題(本題包括3小題,共58分)8.(18分)(2018·汕頭模擬)氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物有多種方法。 (1)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)原理如圖1所示:由圖1可知SCR技術(shù)中的氧化劑為_。 用Fe作催化劑時,在氨氣足量的情況下,不同c(NO2)/c(NO)對應(yīng)的脫氮率如圖2所示,脫氮效果最佳的c(NO2)/c(NO)=_。 (2)利用石灰乳和硝酸工業(yè)的尾氣(含NO、NO2)反應(yīng),既能凈化尾氣,又能獲得應(yīng)用廣泛的Ca(NO2)2,其部分工藝流程如下:上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底進入,石灰乳從吸收塔頂噴淋),其目的是_;濾渣可循環(huán)使用,濾渣的主要成分是_(填化學(xué)式)。 生產(chǎn)中溶液需保持弱堿性,在酸性溶液中Ca(NO2)2會發(fā)生分解,產(chǎn)物之一是NO,其反應(yīng)的離子方程式為_。 【解析】(1)由圖1知氮氧化物中的氮元素價態(tài)降低,故NO、NO2是氧化劑。由圖2知,當(dāng)c(NO2)/c(NO)=11時,脫氮效果最佳。(2)采用逆流吸收能使尾氣中的NO、NO2被充分吸收;石灰乳吸收NO、NO2后,剩余的濾渣的主要成分是Ca(OH)2;在酸性溶液中Ca(NO2)2會發(fā)生分解。答案:(1)NO、NO211(2)使尾氣中的NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)23N+2H+N+2NO+H2O9.(20分)某小組的同學(xué)欲探究NH3經(jīng)一系列反應(yīng)得到HNO3和NH4NO3的過程。NH3的轉(zhuǎn)化過程如圖所示。甲、乙兩同學(xué)分別按下圖所示裝置進行實驗。用于A、B裝置中的可選藥品:濃氨水、30% H2O2溶液、蒸餾水、NaOH固體、MnO2。(1)裝置A的圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 裝置E有多種作用,下列關(guān)于裝置E的作用或其中所盛液體的說法中,不正確的是_(填字母)。 a.使氨氣和氧氣充分混合b.控制通入氨氣和氧氣的體積比c.平衡裝置內(nèi)的壓強d.錐形瓶內(nèi)液體是飽和食鹽水(2)甲同學(xué)先點燃酒精燈,再打開K1、K2、K3、K4,反應(yīng)一段時間后,成功模擬了反應(yīng)過程,并將實驗中產(chǎn)生的氣體持續(xù)通入裝置H一段時間后,H中的溶液變成藍色,則其中銅片所參與反應(yīng)的離子方程式為_。 (3)乙同學(xué)為模擬過程的反應(yīng),在甲同學(xué)操作的基礎(chǔ)上對該裝置進行了下列各項中的一項操作,使G處圓底燒瓶中產(chǎn)生大量白煙,你認為這項操作是_(填字母)。 a.關(guān)閉K3并熄滅酒精燈b.關(guān)閉K4并熄滅酒精燈c.關(guān)閉K3、K4并熄滅酒精燈(4)丙同學(xué)認為該系列實驗裝置存在一處明顯的設(shè)計缺陷,你認為該設(shè)計缺陷是_。 【解析】(1)由題給條件和實驗裝置圖知,裝置A是制備氧氣的裝置發(fā)生2H2O22H2O+O2,裝置B是制備氨氣的裝置,裝置E可以使氨氣和氧氣充分混合,觀察裝置E中氣泡的速度可以控制通入氨氣和氧氣的體積比,裝置E還可以平衡裝置內(nèi)的壓強。因為氨氣極易溶于水,所以錐形瓶中液體不能用飽和食鹽水。(2)銅與稀硫酸不反應(yīng),溶液呈藍色,說明銅與硝酸發(fā)生了反應(yīng):3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O。(3)過程的反應(yīng)是NH3與HNO3的反應(yīng),則應(yīng)停止供O2,關(guān)閉K3,熄滅酒精燈,使氨氣進入G發(fā)生反應(yīng)。(4)整套裝置沒有尾氣處理裝置。答案:(1)2H2O22H2O+O2d(2)3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(3)a(4)缺少尾氣處理裝置【加固訓(xùn)練】某同學(xué)用下列裝置(固定、加熱儀器和橡膠管略)進行有關(guān)氨氣制取和銨鹽的實驗探究?；卮鹣铝袉栴}:(1)若用裝置制取NH3,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_;若要測定生成的NH3的體積,則必須選擇的裝置是_(填裝置序號),裝置中所盛試劑應(yīng)具有的性質(zhì)是_。 (2)若用裝置制取并收集干燥的NH3,燒瓶內(nèi)裝的試劑是_,分液漏斗中裝的試劑是_,收集裝置應(yīng)選擇_(填裝置序號)。 (3)題中若用到裝置或,棉花往往用水或酸液浸濕,其作用是_。 (4)(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受熱易分解。某興趣小組擬探究其分解產(chǎn)物。【查閱資料】(NH4)2SO4在260 和400 時分解產(chǎn)物不同?！緦嶒炋骄俊吭撔〗M擬選用下圖所示裝置進行實驗(夾持和加熱裝置略)。實驗:連接裝置A-D-B,檢查氣密性,按圖示重新加入試劑。通入N2排盡空氣后,于400 加熱裝置A至(NH4)2SO4完全分解無殘留物,停止加熱、冷卻,停止通入N2。觀察到裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體。經(jīng)檢驗,該白色固體和裝置D內(nèi)溶液中有S,無S。進一步研究發(fā)現(xiàn),氣體產(chǎn)物中無氮氧化物。檢驗裝置D內(nèi)溶液中有S,無S的實驗操作和現(xiàn)象是_。 裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是_。 (NH4)2SO4在400 分解的化學(xué)方程式是_。 【解析】(1)裝置適用于固-固加熱制取氣體,制取NH3時試劑是NH4Cl和Ca(OH)2。若測定NH3的體積,必須用排液體法,而NH3極易溶于水,故不能用排水法,所用的液體必須不與NH3反應(yīng),也不溶解NH3才行。(2)裝置是固-液反應(yīng),不需要加熱的裝置,制取NH3時,可用濃氨水和堿石灰作用。(3)減少與NH3的對流,吸收剩余的NH3減少污染。(4)取少量裝置D中的溶液,可向其中加入足量稀鹽酸,然后再滴加BaCl2溶液,只有刺激性氣味的氣體(SO2)產(chǎn)生,無沉淀(BaSO4)產(chǎn)生。裝置B中所盛鹽酸可吸收堿性氣體,故吸收的是NH3。通過分析所給信息可知(NH4)2SO4受熱分解過程中S被還原,故N被氧化,而產(chǎn)物中無氮氧化物,故氧化產(chǎn)物為N2,因此(NH4)2SO4分解的化學(xué)方程式為3(NH4)2SO43SO2+N2+4NH3+6H2O。答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O氨氣難溶于該試劑,且該試劑不易揮發(fā)(2)CaO(或NaOH或堿石灰)濃氨水(3)減少與NH3的對流,吸收剩余的NH3減少污染(4)取少量裝置D內(nèi)溶液于試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀鹽酸后沉淀完全溶解,放出無色刺激性氣體(或其他合理答案)NH3(或氨氣)3(NH4)2SO44NH3+N2+3SO2+6H2O10.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)某研究性學(xué)習(xí)小組學(xué)生根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,探究NO2、NO與Na2O2反應(yīng)的情況,提出假設(shè)并進行相關(guān)實驗。.從理論上分析Na2O2和NO2都既有氧化性又有還原性,于是提出如下假設(shè):假設(shè)1:Na2O2氧化NO2;假設(shè)2:NO2氧化Na2O2。(1)甲同學(xué)設(shè)計如圖1裝置進行實驗:試管A中反應(yīng)的離子方程式是_。 待試管B中充滿紅棕色氣體,關(guān)閉旋塞a和b;取下試管B,向其中加入適量Na2O2粉末,塞上塞子,輕輕振蕩試管內(nèi)粉末,觀察到紅棕色氣體迅速消失;再將帶火星的木條迅速伸進試管內(nèi),木條復(fù)燃。儀器C兼有防倒吸的作用,儀器C的名稱為_。 結(jié)論:甲同學(xué)認為假設(shè)2正確。(2)乙同學(xué)認為甲同學(xué)設(shè)計的實驗存在缺陷,為達到實驗?zāi)康?在A、B之間應(yīng)增加一個裝置,該裝置的作用是_。乙同學(xué)用改進后的裝置,重復(fù)了甲同學(xué)的實驗操作,觀察到紅棕色氣體迅速消失;帶火星的木條未復(fù)燃,得出結(jié)論:假設(shè)1正確。則NO2和Na2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 .該研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)還認為NO易與O2發(fā)生反應(yīng),應(yīng)該更易被Na2O2氧化。查閱資料:2NO+Na2O22NaNO2;2NaNO2+2HCl2NaCl+NO2+NO+H2O;酸性條件下,NO能與Mn反應(yīng)生成N和Mn2+。(3)丙同學(xué)用如圖2所示裝置(部分夾持裝置略)探究NO與Na2O2的反應(yīng)。在反應(yīng)前,打開止水夾,通入一段時間N2,目的是_。 B中觀察到的主要現(xiàn)象是_(填字母編號)。 a.銅片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{色b.有紅棕色氣泡產(chǎn)生c.有無色氣泡產(chǎn)生C、E中所盛裝的試劑不能是_(填字母編號)。 a.無水硫酸銅b.無水氯化鈣c.堿石灰d.生石灰F中發(fā)生反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_。 【解析】(1)Cu與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2O;儀器C為球形干燥管。(2)Cu與濃硝酸反應(yīng)生成的NO2中含有水蒸氣,水蒸氣能與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣,所以要在A、B之間增加一個干燥裝置,除去生成NO2氣體中混有的水蒸氣;若過氧化鈉氧化二氧化氮,則生成硝酸鈉,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2O2+2NO22NaNO3。(3)空氣中的氧氣能氧化NO,實驗時要排盡裝置中的空氣,所以反應(yīng)前,打開止水夾,通入一段時間N2;在B裝置中二氧化氮與水反應(yīng)生成稀硝酸,稀硝酸與Cu反應(yīng)生成NO,所以B中觀察到的主要現(xiàn)象是銅片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{色,有無色氣泡產(chǎn)生;無水硫酸銅只能檢驗水不能吸收水;F中為吸收NO的反應(yīng),其氧化劑為高錳酸鉀,據(jù)得失電子守恒,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為35。答案:(1)Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2O球形干燥管(2)除去NO2氣體中混有的水蒸氣Na2O2+2NO22NaNO3(3)將裝置中的空氣排出aca35