第4節(jié) 氮及其重要化合物一、選擇題1.隨著我國汽車年銷量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣處理裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A反應中NO為氧化劑，N2為氧化產(chǎn)物B汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2CNO和O2必須在催化劑表面才能反應D催化轉化總化學方程式為2NOO24CO4CO2N2解析：選D。反應過程中NO、O2為氧化劑，N2為還原產(chǎn)物；汽車尾氣中的N2不是污染物；NO和O2的反應不需要催化劑；根據(jù)題中的圖示，可將反應的過程分成如下兩步寫：2NOO2=2NO2，2NO24CON24CO2，將兩步反應式合并可得總化學方程式為2NOO24CO4CO2N2。2關于氨的下列敘述中，錯誤的是()A氨易液化，因此可用來作制冷劑B氨溶解于水顯弱堿性，因此可使酚酞溶液變?yōu)榧t色C氨氣遇到濃鹽酸、硫酸都會發(fā)生反應，產(chǎn)生白煙現(xiàn)象D氨氣可被氯氣氧化生成N2，同時還可能產(chǎn)生白煙現(xiàn)象解析：選C。C項，NH3HCl=NH4Cl，有白煙生成，但與H2SO4反應不會產(chǎn)生白煙；D項，氨氣可被氯氣氧化生成N2，氯氣被還原生成HCl，HCl與NH3化合產(chǎn)生白煙現(xiàn)象。3氮及其化合物的變化關系如下圖所示。則下列說法不正確的是()A路線是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B路線、是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C上述所有反應都是氧化還原反應D氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應生成NO2解析：選D。氮氣和氧氣在放電或高溫條件下反應生成NO，NO與O2反應生成NO2，即氮氣與氧氣不能一步轉化為NO2。4氨氣溶于水得到氨水，氯氣溶于水得到氯水，下列關于新制的氨水、氯水的描述正確的是()A“兩水”都是混合物，溶液中含有的粒子種類、數(shù)目相同B“兩水”都有刺激性氣味，都能漂白有機色素C“兩水”中都存在可逆反應的化學平衡和弱電解質(zhì)的電離平衡D“兩水”放置時間較久后都會因為相同的原理而變質(zhì)解析：選C。新制氯水中存在的微粒有Cl2、H2O、HClO、Cl、ClO、H和OH，新制氨水中存在的微粒有NH3、H2O、NH3H2O、NH、H和OH，A錯；氨水無漂白性，B錯；氯水變質(zhì)是因為HClO見光分解，氨水變質(zhì)是由于氨氣的揮發(fā)，D錯。5同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關系正確的是()AV1V2V3BV1V3V2CV2V3V1DV3V1V2解析：選B。設各種氣體的體積都為1體積。根據(jù)3NO2H2O=2HNO3NO，即剩余NO的體積V1(1)體積。根據(jù)4NO2O22H2O=4HNO3，即剩余O2的體積V2(1)體積。剩余N2的體積V31體積。即B項符合題意。6木炭與濃HNO3共熱，產(chǎn)生的氣體X等分為和兩份，將兩份氣體分別按下圖實驗：則澄清石灰水的變化可能是()A不變渾濁，變?yōu)槿榘咨珳啙酈變?yōu)槿榘咨珳啙幔蛔儨啙酑、均變?yōu)槿榘咨珳啙酓、都不變渾濁解析：選B。木炭與濃硝酸共熱可以得到二氧化碳和二氧化氮兩種氣體，氣體先導入適量水中，二氧化氮溶于水，得到硝酸和一氧化氮，二氧化碳幾乎不溶于水，再導入澄清的石灰水中，二氧化碳可以使石灰水變渾濁，即變渾濁；氣體直接導入澄清的石灰水中，二氧化氮將氫氧化鈣轉化為硝酸鈣，二氧化碳不與硝酸鈣溶液反應，即不變渾濁。7下列裝置用于實驗室中制取干燥氨氣的實驗，能達到實驗目的的是()A用裝置甲制備氨氣B用裝置乙除去氨氣中少量水蒸氣C用裝置丙收集氨氣D用裝置丁吸收多余的氨氣解析：選D。用氯化銨和氫氧化鈣固體共熱制氨氣，試管口應略向下傾斜，A項錯誤；氨氣和濃硫酸反應生成硫酸銨，不能用濃硫酸干燥氨氣，B項錯誤；收集氨氣的燒瓶不應密閉，C項錯誤；氨氣極易溶于水，用水吸收氨氣時要注意防倒吸，可用裝置丁吸收多余的氨氣，D項正確。8(2018湘潭模擬)NH3是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列有關表述正確的是()ANH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥BNH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時都易分解CNH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應D圖中所涉及的鹽類物質(zhì)均可以水解解析：選C。A項，NaHCO3不是化肥；B項，Na2CO3受熱不易分解；D項，NaCl不水解。9把一定質(zhì)量的鐵完全溶解于某濃度的硝酸中收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO。向反應后的溶液中加入足量NaOH溶液充分反應，經(jīng)過濾、洗滌后，把所得沉淀加熱至質(zhì)量不再減少為止。得到固體質(zhì)量不可能為()A18 gB24 g C30 gD36 g解析：選A。根據(jù)題意可知在反應過程中Fe失去的電子與硝酸得到的電子的物質(zhì)的量相等。最后所得到的固體為Fe2O3。n(e)0.3 mol10.2 mol30.9 mol。若Fe全部為2價，則n(Fe)0.45 mol，根據(jù)Fe元素守恒，m(Fe2O3) (0.45 mol2)160 g/mol36 g；若Fe全部為3價，則n(Fe)0.3 mol，m(Fe2O3)(0.3 mol2)160 g/mol24 g；若Fe被氧化的價態(tài)為2、3兩種價態(tài)，則最后得到的固體的質(zhì)量在2436 g之間。因此最后得到固體質(zhì)量不可能為18 g。10某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結果錯誤的是()A原混合酸中NO物質(zhì)的量為0.1 molBOA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應為Fe2Fe3=3Fe2，BC段產(chǎn)生氫氣C第二份溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4DH2SO4濃度為2.5 molL1解析：選A。鐵粉既能與硝酸反應也能與硫酸反應，從題干圖中看出(注意只是第二份100 mL)OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應為Fe2Fe3=3Fe2，BC段產(chǎn)生氫氣，反應為Fe2H=Fe2H2，可知NO反應完全，第二份中NO應為330.1 mol，溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4，此時反應的鐵的質(zhì)量是14.0 g，即0.25 mol，故原混合酸中H2SO4濃度為2.5 molL1，NO物質(zhì)的量為0.2 mol。所以選A。二、非選擇題11氨氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要應用。(1)氮氣用于工業(yè)合成氨，寫出氮氣的電子式：_。NH3的穩(wěn)定性比PH3_(填“強”或“弱”)。(2)如下圖所示，向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，迅速蓋上表面皿，觀察現(xiàn)象。濃鹽酸液滴附近會出現(xiàn)白煙，發(fā)生反應的化學方程式為_。濃硫酸液滴上方?jīng)]有明顯現(xiàn)象，一段時間后濃硫酸的液滴中有白色固體，該固體可能是_(寫化學式，一種即可)。FeSO4液滴中先出現(xiàn)灰綠色沉淀，過一段時間后變成紅褐色，發(fā)生的反應包括Fe22NH3H2O=Fe(OH)22NH和_。(3)空氣吹脫法是目前消除NH3對水體污染的重要方法。在一定條件下，向水體中加入適量NaOH可使NH3的脫除率增大，用平衡移動原理解釋其原因：_。(4)在微生物作用下，蛋白質(zhì)在水中分解產(chǎn)生的氨能夠被氧氣氧化生成亞硝酸(HNO2)，反應的化學方程式為_，若反應中有0.3 mol電子發(fā)生轉移，生成亞硝酸的質(zhì)量為_g(小數(shù)點后保留兩位數(shù)字)。解析：(1)氮氣分子中存在三鍵；根據(jù)非金屬性的判斷依據(jù)“非金屬性越強，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定”，很容易判斷出NH3的穩(wěn)定性強于PH3。(2)根據(jù)現(xiàn)象寫方程式；氨氣溶于濃硫酸，能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4；根據(jù)現(xiàn)象寫方程式，氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(3)氨在水中存在平衡：NH3H2ONH3H2ONHOH，加入NaOH后OH濃度增大，平衡逆向移動，有利于氨的逸出。(4)由方程式可看出，每當生成1 mol HNO2，轉移電子數(shù)為6 mol，當有0.3 mol電子發(fā)生轉移時，生成亞硝酸0.05 mol，即 2.35 g。答案：(1)NN強(2)NH3HCl=NH4ClNH4HSO4或(NH4)2SO44Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)氨在水中存在平衡：NH3H2ONH3H2ONHOH，加入NaOH后OH濃度增大，平衡逆向移動，有利于氨的脫除(4)2NH33O22HNO22H2O2.3512(1)在100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入足量銅粉，則被溶解的銅的質(zhì)量為_g。(2)在上述溶液中再加入足量稀硫酸，又有_g銅溶解。此過程中生成的氣體在標準狀況下的體積為_L。(3)若向100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入鐵粉，測得反應后的溶液中Fe2與Fe3的濃度之比為11，則加入鐵的質(zhì)量為_g。(4)向100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液中加入一定量Fe、FeO、Fe2O3的混合物，充分反應后，放出氣體224 mL(標準狀況下)，且測得溶液中鐵元素只以Fe2形式存在，為使Fe2完全沉淀，可向反應后的溶液中加入0.1 mol/L的NaOH溶液_mL。解析：(1)在100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液含有硝酸的物質(zhì)的量為0.08 mol，根據(jù)3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，反應的銅的物質(zhì)的量為0.03 mol，質(zhì)量為0.03 mol64 g/mol1.92 g。(2)根據(jù)3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O可知反應的銅的物質(zhì)的量為0.08 mol0.12 mol，因此在上述溶液中再加入足量稀硫酸，又有(0.12 mol0.03 mol)64 g/mol5.76 g銅溶解。此過程中生成的氣體在標準狀況下的體積為0.09 mol22.4 L/mol1.344 L。(3)設加入鐵的物質(zhì)的量為x，100 mL 0.8 mol/L硝酸溶液含有的硝酸的物質(zhì)的量為0.08 mol，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.08 mol23，根據(jù)得失電子守恒，有(0.08 mol23)(52)23，解得x0.024 mol，鐵的質(zhì)量為0.024 mol56 g/mol1.344 g。(4)HNO3的物質(zhì)的量為0.1 L0.8 mol/L0.08 mol，生成NO的物質(zhì)的量為0.01 mol，所以與一定量Fe、FeO和Fe2O3的混合物反應后溶液中含有的NO的物質(zhì)的量為0.08 mol0.01 mol0.07 mol，再向反應后的溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液，要使鐵元素全部沉淀下來，所得溶液的溶質(zhì)為NaNO3，所以需要NaOH的物質(zhì)的量為n(NaOH)n(NO)0.07 mol，則所加NaOH溶液的體積最少是0.7 L，即700 mL。答案：(1)1.92(2)5.761.344(3)1.344(4)70013某化學實驗小組在實驗室通過以下途徑制取氮氣。途徑一：加熱NaNO2(一種致癌物質(zhì)，有毒)與NH4Cl混合物的濃溶液制取N2；途徑二：將空氣通過灼熱的活性銅粉制得較純凈的N2；途徑三：加熱條件下用NH3還原CuO制得純凈的N2和活性銅粉?？晒┻x擇的實驗裝置如圖所示。請回答下列問題：(1)按途徑一制取N2時，N2發(fā)生裝置可選用上述裝置中的_(填裝置代碼)。(2)按途徑三制取N2時，所需要的氨氣可用濃氨水與生石灰反應制取，則氨氣發(fā)生裝置為_(填裝置代碼)，檢查該裝置氣密性的方法是_。為制取并收集較純凈的N2(只允許含少量的水蒸氣)，按氣流從左到右的順序列出所需裝置的代碼：_C_D。若要通過實驗現(xiàn)象驗證C處有水產(chǎn)生，則必須在C裝置前后都連接E裝置，其中填充固體藥品按前后順序分別為_、_。(3)上述三種制取N2的途徑中，途徑二和途徑三常常被協(xié)同使用而越來越受人們的關注，這種方法與途徑一相比，優(yōu)越性在于_。解析：(1)加熱NaNO2與NH4Cl混合物的濃溶液制取N2，要選用液體加熱裝置，故應選裝置F。(2)濃氨水與生石灰反應制氨氣，不需要加熱，選裝置A。答案：(1)F(2)A先關閉分液漏斗活塞，再連接導管并插入水中，用手捂熱燒瓶，導管口有氣泡冒出，手松開后，導管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，則證明不漏氣(或其他合理答案)AEB堿石灰無水CuSO4(3)活性銅粉可以循環(huán)使用；避免使用有毒物質(zhì)，減少環(huán)境污染14某化學學習小組采用下列裝置，對濃硝酸與木炭的反應進行探究(已知：4HNO34NO2O22H2O)。請回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性后，將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，立即伸入三頸瓶中，并塞緊瓶塞，滴加濃硝酸，可觀察到三頸瓶中氣體的顏色為_，產(chǎn)生該氣體的主要化學反應方程式是_。(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反應一段時間后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀為_(寫化學式)。其中的Ba(OH)2溶液_(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是_。(3)裝置B的作用是_。(4)裝置D中收集到了無色氣體，部分同學認為是NO，還有部分同學認為是O2。下列對該氣體的檢驗方法合適的是_(填序號)。A敞口觀察集氣瓶內(nèi)氣體的顏色變化B將潤濕的藍色石蕊試紙伸入集氣瓶內(nèi)，觀察試紙是否變紅C將帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察木條是否復燃如果集氣瓶中收集到的無色氣體是氧氣，則氧氣的來源是_。解析：(1)裝置A中發(fā)生的是濃硝酸與木炭的反應，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2為紅棕色氣體，故三頸瓶中的氣體顏色為紅棕色。(2)將NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分別生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液為堿性環(huán)境，BaCO3 不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因為Ca(OH)2 微溶于水，溶液中Ca(OH)2 含量太少，濃度太低，不足以完全吸收生成的酸性氣體，導致溶液呈酸性，從而不能生成CaCO3沉淀。(3)裝置B可以防止裝置C中酸性氣體因溶解速率太快而出現(xiàn)倒吸。(4)NO與足量O2反應生成紅棕色的NO2，A正確；NO和O2均不具有酸性，B錯誤；O2能使帶火星的木條復燃，而NO不能，C正確。裝置A中除發(fā)生木炭與濃硝酸的反應外，還發(fā)生濃硝酸的分解反應。答案：(1)紅棕色C4HNO3(濃)4NO2CO22H2O(2)BaCO3不能Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2濃度較低，不能形成CaCO3沉淀(3)防倒吸(4)AC濃硝酸的分解