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第13講 氮及其化合物 A組 基礎(chǔ)題組 1.(2017北京海淀一模,6)二十四節(jié)氣是中國歷法的獨(dú)特創(chuàng)造,四月農(nóng)諺:“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是節(jié)氣谷雨。下列元素在自然界中的轉(zhuǎn)化與“雷雨肥田”有關(guān)的是( ) A.K B.N C.P D.C 2.(2017北京朝陽期中,6)已知物質(zhì)X、Y、Z之間存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系,將裝滿氣體Z的試管倒扣在水槽中,溶液最終約充滿試管體積的2/3。則X是( ) XYZ A.Na B.S C.CH4 D.NH3 3.(2017北京順義二模, 7)氮元素在海洋中的循環(huán),是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程可用下圖表示。下列關(guān)于海洋氮循環(huán)的說法正確的是( ) A.海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化 B.海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是③ C.海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與 D.向海洋排放含N的廢水會(huì)影響海洋中N的含量 4.(2017北京門頭溝一模,8)依據(jù)下圖中氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,判斷下列說法的是( ) A.X是N2O5 B.可用排空氣法收集NO氣體 C.工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸 D.由NH3→N2,從原理上看,NH3可與NO2反應(yīng)實(shí)現(xiàn) 5.(2017北京理綜,12)下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對(duì)比分析所得結(jié)論不正確的是( ) ① ② ③ A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體 B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng) C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物 D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng) 6.(2017北京西城二模,27)氨氮廢水中的氮元素多以N和NH3H2O的形式存在。某工廠處理氨氮廢水的流程如下: 含N的廢水低濃度氨氮廢水含余氯廢水達(dá)標(biāo)廢水 (1)Ⅰ中加入NaOH溶液,調(diào)pH=11并鼓入大量空氣。用離子方程式表示加NaOH溶液的作用是 ;鼓入大量空氣的目的是 。 (2)Ⅱ中加入適量NaClO溶液,控制pH在6~7,將氨氮轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。 ①為了完全從廢水中去除氨氮,加入的NaClO與水體中N的物質(zhì)的量之比最小是 。 ②過程Ⅱ發(fā)生3個(gè)反應(yīng): ⅰ.ClO-+H+HClO ⅱ.N+HClONH2Cl+H++H2O(NH2Cl中Cl元素為+1價(jià)) ⅲ. …… 已知:水體中以+1價(jià)形式存在的氯元素有消毒殺菌的作用,被稱為“余氯”。下圖為NaClO加入量與“余氯”含量的關(guān)系示意圖。其中氨氮含量最低的點(diǎn)是c點(diǎn)。 b點(diǎn)表示的溶液中氮元素的主要存在形式是(用化學(xué)式表示) ;反應(yīng)ⅲ的化學(xué)方程式是 。 (3)Ⅲ中用Na2SO3溶液處理含余氯廢水,要求達(dá)標(biāo)廢水中剩余Na2SO3的含量小于5 mgL-1。若含余氯廢水中NaClO的含量是74.5 mgL-1,則處理10 m3含余氯廢水,至多添加10% Na2SO3溶液 kg(溶液體積變化忽略不計(jì))。 B組 提升題組 7.(2015北京理綜,12)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn): 步驟 現(xiàn)象 Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡,液面上方變?yōu)榧t棕色 Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止 Fe、Cu接觸后,其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡 下列說法不正確的是( ) A.Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學(xué)方程式:2NO+O22NO2 B.Ⅱ中的現(xiàn)象說明Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進(jìn)一步反應(yīng) C.對(duì)比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象,說明稀HNO3的氧化性強(qiáng)于濃HNO3 D.針對(duì)Ⅲ中現(xiàn)象,在Fe、Cu之間連接電流計(jì),可判斷Fe是否被氧化 8.(2017北京海淀期中,10)某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn): 裝置 操作 現(xiàn)象 將盛有濃硝酸的燒杯A放入盛有淀粉KI溶液的燒杯C中,然后將銅片放入燒杯A后,立即用燒杯B罩住 燒杯A液體上方立即出現(xiàn)大量紅棕色氣體;一段時(shí)間后,紅棕色氣體消失,燒杯A和C中的液體都變成藍(lán)色 下列說法合理的是( ) A.燒杯A中發(fā)生反應(yīng):3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O B.紅棕色氣體消失只與NO2和燒杯C中的KI發(fā)生反應(yīng)有關(guān) C.燒杯C中溶液變藍(lán)只與NO2和C中溶液發(fā)生反應(yīng)有關(guān) D.若將銅片換成鐵片,則C中的液體也可能變藍(lán) 9.(2017北京石景山一模,10)某同學(xué)進(jìn)行有關(guān)銅、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程如圖所示: 下列說法正確的是( ) A.①中溶液呈藍(lán)色,試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生,稀硝酸被還原為NO2 B.②中溶液存在:c(Cu2+)+c(H+)=c(N)+c(OH-) C.由上述實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:常溫下,Cu既可與稀硝酸反應(yīng),也可與稀硫酸反應(yīng) D.③中反應(yīng)的化學(xué)方程式:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O 10.(2017北京海淀期中,12)合成氨及其相關(guān)工業(yè)中,部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下: 下列說法不正確的是( ) A.甲、乙、丙三種物質(zhì)中都含有氮元素 B.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化劑相同 C.Ⅵ的產(chǎn)物可在上述流程中被再次利用 D.Ⅴ中發(fā)生反應(yīng):NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl 11.(2017北京理綜,27)SCR和NSR技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣過量條件下的NOx排放。 (1)SCR(選擇性催化還原)工作原理: ①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。 ②反應(yīng)器中NH3還原NO2的化學(xué)方程式: 。 ③當(dāng)燃油中含硫量較高時(shí),尾氣中SO2在O2作用下會(huì)形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒。用化學(xué)方程式表示(NH4)2SO4的形成: 。 ④尿素溶液濃度影響NO2的轉(zhuǎn)化,測定溶液中尿素(M=60 gmol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH3,所得NH3用過量的V1 mL c1 molL-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 molL-1 NaOH溶液恰好中和,則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 。 (2)NSR(NOx儲(chǔ)存還原)工作原理: NOx的儲(chǔ)存和還原在不同時(shí)段交替進(jìn)行,如圖a所示。 圖a 圖b ①通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)NOx的儲(chǔ)存和還原。儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)是 。 ②用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程,該過程分兩步進(jìn)行,圖b表示該過程相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。第一步反應(yīng)消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比是 。 ③還原過程中,有時(shí)會(huì)產(chǎn)生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產(chǎn)生與NO有關(guān)。在有氧條件下,15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時(shí),得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整: NNO+ H2O 答案精解精析 A組 基礎(chǔ)題組 1.B 氮?dú)夂脱鯕庠陂W電的作用下反應(yīng)生成NO,NO經(jīng)過一系列的化學(xué)變化,最終轉(zhuǎn)化為植物所需要的氮肥,故選B。 6.答案 (1)N+OH-NH3H2O 將NH3吹出 (2)①3∶2 ②NH2Cl 2NH2Cl+HClON2↑+3HCl+H2O (3)13.1 解析 (1)含N的廢水中加入NaOH溶液,調(diào)pH=11,廢水中的N和NaOH發(fā)生反應(yīng),離子方程式為N+OH-NH3H2O;鼓入大量空氣可以將NH3吹出; (2)①利用得失電子守恒知,加入的NaClO與水體中N的物質(zhì)的量之比最小是3∶2; ②觀察圖像判斷出,ab段發(fā)生的是反應(yīng)ⅱ,故b點(diǎn)表示的溶液中氮元素的主要存在形式是NH2Cl;bc段“余氯”含量減少,說明+1價(jià)的氯元素減少,則反應(yīng)ⅲ的化學(xué)方程式是2NH2Cl+HClON2↑+3HCl+H2O; (3)Na2SO3溶液與NaClO溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3+NaClONa2SO4+NaCl,則處理10 m3含余氯廢水需要n(Na2SO3)=n(NaClO)=74.5 mgL-1(10103)L10-3gmg-174.5 gmol-1=10 mol,則m(Na2SO3)=10 mol126 gmol-110-3kgg-1=1.26 kg;達(dá)標(biāo)廢水中最多殘留Na2SO3的質(zhì)量為5 mgL-1(10103)L10-6kgmg-1=0.05 kg,故至多添加10% Na2SO3溶液的質(zhì)量為=13.1 kg。 B組 提升題組 7.答案 C A項(xiàng),Fe與稀HNO3反應(yīng)生成NO,無色的NO易被空氣中的O2氧化為紅棕色的NO2,化學(xué)方程式為2NO+O22NO2;B項(xiàng),Ⅱ中現(xiàn)象說明Fe遇到濃HNO3易發(fā)生鈍化,表面形成致密的氧化層,阻止Fe進(jìn)一步反應(yīng);C項(xiàng),濃HNO3的氧化性強(qiáng)于稀HNO3;D項(xiàng),Fe、Cu、濃HNO3可構(gòu)成原電池,連接電流計(jì)可以判斷Fe是否被氧化。 8.D A項(xiàng),Cu 和濃HNO3反應(yīng)生成NO2;B項(xiàng),紅棕色氣體消失,也可能是NO2和水反應(yīng)所致;C項(xiàng),燒杯C中溶液變藍(lán)也可能是因?yàn)閾]發(fā)出的硝酸和C中溶液發(fā)生了反應(yīng);D項(xiàng),濃硝酸具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的硝酸也能使C中的液體變藍(lán)。 9.D A項(xiàng),銅片與稀硝酸反應(yīng)生成NO;B項(xiàng),②中溶液為Cu(NO3)2溶液,由電荷守恒知,2c(Cu2+)+c(H+)=c(N)+c(OH-);C項(xiàng),常溫下,銅不能與稀硫酸反應(yīng);D項(xiàng),③中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O。 解析 (1)④n(NH3)=2n(H2SO4)-n(NaOH)=2c1V110-3 mol-c2V210-3mol n[CO(NH2)2]=n(NH3)=mol m[CO(NH2)2]=n[CO(NH2)2]60 gmol-1 =mol60 gmol-1 =(6c1V1-3c2V2)10-2 g 則a g尿素溶液中尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:100%=。 (2)①觀察圖a可知BaO起到了儲(chǔ)存NOx的作用。②觀察圖b可知,當(dāng)Ba(NO3)2用H2還原時(shí),氮元素開始時(shí)轉(zhuǎn)化為NH3,由得失電子守恒可得消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比為8∶1。③分析可知,反應(yīng)物15NO、NH3與產(chǎn)物15NNO的化學(xué)計(jì)量數(shù)應(yīng)是一樣的,然后結(jié)合得失電子守恒及原子守恒可得反應(yīng)的化學(xué)方程式。