課時(shí)規(guī)范練13氮及其重要化合物一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.(2019浙江紹興月考)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(wú)機(jī)氮的循環(huán)過(guò)程可如圖表示。下列關(guān)于海洋氮循環(huán)的說(shuō)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)中屬于固氮作用的是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NO3-的廢水會(huì)影響海洋中NH4+的含量2.中國(guó)傳統(tǒng)文化對(duì)人類文明貢獻(xiàn)巨大,古代文獻(xiàn)中充分記載了古代化學(xué)研究成果。下列文獻(xiàn)對(duì)KNO3的敘述不合理的是()選項(xiàng)目的古代文獻(xiàn)說(shuō)明A使用“凡研消(KNO3)不以鐵碾入石臼,相激火生,禍不可測(cè)”天工開物KNO3能自燃B鑒別區(qū)分硝石(KNO3)和樸消(Na2SO4):“強(qiáng)燒之,紫青煙起,乃真硝石也”本草經(jīng)集注利用焰色反應(yīng)C提純“(KNO3)所在山澤,冬月地上有霜,掃取以水淋汁后,乃煎煉而成”開寶本草溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶D性質(zhì)“(火藥)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合,以為烽燧銃機(jī)諸藥者”本草綱目利用KNO3的氧化性3.(2019湖北武漢華科附中周測(cè))下列敘述不正確的是()A.NH3的噴泉實(shí)驗(yàn)說(shuō)明氨氣極易溶于水B.NH3遇到揮發(fā)性強(qiáng)酸就能產(chǎn)生白煙C.硝酸應(yīng)放在棕色的細(xì)口瓶中保存D.NO和NH3均可用排空氣法收集4.下列關(guān)于氮及其化合物的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.所有的銨鹽都能與燒堿共熱生成氨氣B.濃硝酸不論與銅反應(yīng)還是與碳反應(yīng),均體現(xiàn)其酸性和強(qiáng)氧化性C.一氧化氮結(jié)合血紅蛋白的能力比一氧化碳還強(qiáng),更容易造成人體缺氧D.把帶火星的木條伸入充滿NO2和O2的混合氣體(NO2和O2的物質(zhì)的量之比為41)的集氣瓶中,木條復(fù)燃,說(shuō)明NO2支持燃燒5.(2019寧夏銀川模擬)廢水脫氮工藝中有一種方法是在廢水中加入過(guò)量NaClO使NH4+完全轉(zhuǎn)化為N2,該反應(yīng)可表示為2NH4+3ClO-N2+3Cl-+2H+3H2O。下列說(shuō)法中,不正確的是()A.反應(yīng)中氮元素被氧化,氯元素被還原B.還原性:NH4+>Cl-C.反應(yīng)中每生成1 mol N2,轉(zhuǎn)移6 mol電子D.經(jīng)此法處理過(guò)的廢水可以直接排放6.(2019河南平頂山質(zhì)檢)“封管試驗(yàn)”具有簡(jiǎn)易、方便、節(jié)約、綠色等優(yōu)點(diǎn)。觀察下列四個(gè)“封管試驗(yàn)”(夾持裝置未畫出),判斷下列說(shuō)法正確的是()A.加熱時(shí),a上部聚集了固體NH4Cl,說(shuō)明NH4Cl的熱穩(wěn)定性比較好B.加熱時(shí),發(fā)現(xiàn)b中I2變?yōu)樽仙魵?在上部又聚集為紫黑色的固體C.加熱時(shí),c中溶液紅色變深,冷卻后又變淺D.水浴時(shí),d內(nèi)氣體顏色變淺,e內(nèi)氣體顏色加深7.(2019湖北武漢外校周測(cè))用圖中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一段時(shí)間后,現(xiàn)象與預(yù)測(cè)不一致的是()選項(xiàng)中物質(zhì)中物質(zhì)實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)A濃氨水酚酞溶液中溶液變?yōu)榧t色B濃硝酸淀粉KI溶液中溶液變?yōu)樗{(lán)色C濃鹽酸濃氨水大燒杯中有白煙D飽和亞硫酸溶液稀溴水中無(wú)明顯變化8.(2019山東青島模擬)下列圖像表示鐵跟一定量硝酸反應(yīng)時(shí),鐵和硝酸鐵物質(zhì)的量(mol)之間的關(guān)系,其中正確的是()二、非選擇題(本題共4小題,共52分)9.(12分)利用如圖所示的裝置,可以驗(yàn)證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。(1)若要在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,其操作方法是。(2)若先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管,在燒瓶中可觀察到的現(xiàn)象是。(3)通過(guò)擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關(guān),在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象,其操作方法是。若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象,其操作方法是。10.(12分)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:(1)上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底進(jìn)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)。(2)該工藝需控制NO和NO2物質(zhì)的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)>11,則會(huì)導(dǎo)致;若n(NO)n(NO2)<11,則會(huì)導(dǎo)致。(3)生產(chǎn)中溶液需保持弱堿性,在酸性溶液中Ca(NO2)2會(huì)發(fā)生分解,產(chǎn)物之一是NO,其反應(yīng)的離子方程式為。11.(2019黑龍江哈爾濱模擬)(14分)近幾年來(lái)關(guān)于氮污染的治理倍受關(guān)注。(1)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,能同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽車尾氣中的CO、CxHy、NOx三種成分的凈化,該催化劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖1所示,化合物X可借助傅里葉紅外光譜圖(如圖2所示)確定。在圖示的轉(zhuǎn)化中,被還原的元素是,X的化學(xué)式為。鋇元素在周期表中的位置是。(2)SCR技術(shù)可使NOx與NH3直接反應(yīng),實(shí)現(xiàn)無(wú)害轉(zhuǎn)化。當(dāng)NO與NO2的物質(zhì)的量之比為21時(shí),寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(3)利用ClO2氧化氮氧化物的反應(yīng)過(guò)程如下:NONO2N2。反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NO+ClO2+H2ONO2+HNO3+2HCl,反應(yīng)的離子方程式是。(4)加入過(guò)量次氯酸鈉可使廢水中的NH4+完全轉(zhuǎn)化為N2,而本身被還原為NaCl。寫出次氯酸鈉的電子式。檢驗(yàn)廢水中是否存在NH4+的方法是。若處理廢水產(chǎn)生了0.448 L N2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則需消耗濃度為2 molL-1的次氯酸鈉溶液的體積為 mL。12.(2019陜西漢中質(zhì)檢)(14分)亞硝酸鈉(化學(xué)式為NaNO2)是一種常用的防腐劑,回答下列問題:(1)NaNO2中氮元素的化合價(jià)為。(2)亞硝酸鈉在320 時(shí)能分解產(chǎn)生氧化鈉固體、一氧化氮和一種常見的助燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)我國(guó)規(guī)定火腿腸中亞硝酸鈉添加標(biāo)準(zhǔn)為每千克食品含量不超過(guò)150毫克,以此計(jì)算,200 g 15%的亞硝酸鈉溶液至少可用于生產(chǎn)火腿腸千克。(4)在酸性條件下,NaNO2與KI按物質(zhì)的量之比11恰好完全反應(yīng),且I-被氧化為I2時(shí),產(chǎn)物中含氮的物質(zhì)為(填化學(xué)式)。(5)工業(yè)廢水中的NaNO2可用鋁粉除去,已知此體系中包含Al、NaAlO2、NaNO2、NaOH、NH3、H2O六種物質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(6)某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品中NaNO2的含量進(jìn)行測(cè)定,稱取固體樣品2 g,完全溶解配制成溶液100 mL,取出25 mL溶液用0.100 molL-1酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定(雜質(zhì)不與KMnO4反應(yīng)),實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表所示:滴定次數(shù)1234消耗KMnO4溶液體積/mL20.7020.0220.0019.98該樣品中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。(已知:5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2+3H2O)課時(shí)規(guī)范練13氮及其重要化合物1.D海洋中的氮循環(huán)起始于N2NH4+,即起始于氮的還原,A錯(cuò)誤;海洋中的氮循環(huán)中屬于固氮作用的是,B錯(cuò)誤;反硝化作用中氮元素化合價(jià)降低,被還原,而O2是常見氧化劑,不需要有O2參與,C錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中若硝酸根離子增多,反硝化作用增強(qiáng),向海洋排放含NO3-的廢水會(huì)影響海洋中NH4+的含量,D正確。2.AKNO3具有強(qiáng)氧化性,是助燃劑,但不能自燃,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鉀元素的焰色反應(yīng)為紫色,而鈉元素的焰色反應(yīng)為黃色,B項(xiàng)正確;KNO3易溶于水,經(jīng)溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶后可提純,C項(xiàng)正確;KNO3具有強(qiáng)氧化性,故可用在火藥中,D項(xiàng)正確。3.DNO的密度和空氣接近,且NO和O2易反應(yīng)生成NO2,所以NO應(yīng)采用排水集氣法收集,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.B溶液中銨鹽與燒堿共熱發(fā)生反應(yīng):NH4+OH-NH3+H2O,生成氨氣,A項(xiàng)正確;濃硝酸與碳共熱發(fā)生反應(yīng):4HNO3(濃)+CCO2+4NO2+2H2O,濃硝酸只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;一氧化氮結(jié)合血紅蛋白的能力比一氧化碳強(qiáng),C項(xiàng)正確;帶火星的木條在空氣中不復(fù)燃,而伸入充滿NO2和O2的混合氣體(NO2和O2的物質(zhì)的量之比為41)的集氣瓶中,木條復(fù)燃,說(shuō)明NO2支持燃燒,D項(xiàng)正確。5.D反應(yīng)中氮元素由-3價(jià)升高為0價(jià),NH4+為還原劑,氯元素由+1價(jià)降低為-1價(jià),被還原生成Cl-,Cl-為還原產(chǎn)物,還原性:NH4+>Cl-,A、B兩項(xiàng)正確;氮元素由-3價(jià)升高為0價(jià),被氧化,所以反應(yīng)中每生成1 mol N2,轉(zhuǎn)移6 mol電子,C項(xiàng)正確;由反應(yīng)的離子方程式可知經(jīng)題中所給方法處理過(guò)的廢水呈酸性,不能直接排放,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.BA選項(xiàng),NH4Cl受熱分解生成的NH3、HCl,在上部又化合生成固體NH4Cl,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;B選項(xiàng),I2易升華,正確;C選項(xiàng),氨氣易揮發(fā),加熱時(shí),氨水濃度減小,堿性減弱,溶液紅色變淺,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;2NO2N2O4為放熱反應(yīng),所以d內(nèi)氣體顏色變深,e內(nèi)氣體顏色變淺,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。7.DA項(xiàng),濃氨水具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的NH3進(jìn)入中溶于水呈堿性,酚酞遇堿變紅,正確;B項(xiàng),濃硝酸具有揮發(fā)性,硝酸蒸氣進(jìn)入中溶于水得稀硝酸溶液,具有強(qiáng)氧化性,與KI反應(yīng)生成I2,淀粉遇I2變藍(lán),正確;C項(xiàng),濃鹽酸和濃氨水都具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的HCl和NH3相遇生成氯化銨固體小顆粒,裝置內(nèi)有白煙,正確;D項(xiàng),亞硫酸不穩(wěn)定,分解產(chǎn)生SO2,SO2具有還原性,SO2進(jìn)入中能使溴水褪色,錯(cuò)誤。8.B硝酸與鐵反應(yīng)時(shí),隨著鐵的物質(zhì)的量的增加,先后發(fā)生下列反應(yīng):4HNO3(稀)+FeFe(NO3)3+NO+2H2O或6HNO3 (濃)+FeFe(NO3)3+3NO2+3H2O,2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2,可見生成Fe(NO3)3消耗的Fe與Fe(NO3)3變?yōu)镕e(NO3)2消耗的Fe的物質(zhì)的量之比為21,故圖像B正確。9.答案 (1)先打開a、b活塞,再擠壓膠頭滴管(或先擠壓膠頭滴管,再打開a、b活塞)(2)燒瓶中導(dǎo)管口處產(chǎn)生白煙(3)先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞,擠壓膠頭滴管,再打開c活塞),片刻后,關(guān)閉a活塞,然后打開b活塞先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞,擠壓膠頭滴管,再打開c活塞),片刻后,打開b活塞解析 (1)打開a、b活塞,再將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶中,由于NH3極易溶于水,使燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小,燒杯中的水迅速進(jìn)入燒瓶中,形成噴泉。(2)先打開a、c活塞,再將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶中,燒瓶中的氣壓迅速減小,燒瓶中的HCl氣體會(huì)流向燒瓶中,HCl與NH3化合生成NH4Cl而產(chǎn)生白煙。(3)在(2)基礎(chǔ)上,若關(guān)閉a活塞,打開b活塞,燒杯中的水會(huì)迅速進(jìn)入燒瓶中,形成噴泉;若打開b活塞,不關(guān)閉a活塞,燒瓶中的水便會(huì)同時(shí)進(jìn)入燒瓶和中,形成雙噴泉。10.答案 (1)使尾氣中的NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2(2)排放氣體中NO含量升高產(chǎn)品中Ca(NO3)2含量升高(3)3NO2-+2H+NO3-+2NO+H2O解析 (1)工藝中采用氣液逆流接觸吸收,其目的是增大NO、NO2氣體與石灰乳的接觸面積,增強(qiáng)吸收效果。硝酸工業(yè)的尾氣用石灰乳吸收,吸收過(guò)濾后的濾渣可循環(huán)使用,則濾渣中主要含有未反應(yīng)的Ca(OH)2。(2)控制NO和NO2物質(zhì)的量之比接近11,與石灰乳發(fā)生反應(yīng):Ca(OH)2+NO+NO2Ca(NO2)2+H2O。若n(NO)n(NO2)>11,混合氣體發(fā)生上述反應(yīng)后,NO有剩余,且不能被石灰乳吸收,導(dǎo)致排放的氣體中NO含量升高。若n(NO)n(NO2)<11,混合氣體發(fā)生上述反應(yīng)后,NO2有剩余,NO2可與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)生成Ca(NO3)2,導(dǎo)致產(chǎn)品中Ca(NO3)2含量升高。(3)酸性溶液中Ca(NO2)2會(huì)發(fā)生分解,產(chǎn)物之一是NO,據(jù)得失電子守恒,可寫出離子方程式:3NO2-+2H+NO3-+2NO+H2O。11.答案 (1)N、OBa(NO3)2第六周期第A族(2)16NH3+12NO+6NO217N2+24H2O(3)2NO2+4SO32-N2+4SO42-(4)Na+OCl-取少量廢水溶液置于試管中,向其中加入濃NaOH溶液,加熱,用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口。若試紙變藍(lán),則說(shuō)明存在NH4+30解析 (1)根據(jù)圖1,最終化合價(jià)降低的元素是N和O,根據(jù)元素守恒,X中應(yīng)含有鋇元素,根據(jù)圖2,X中含有NO3-,因此化合物X的化學(xué)式為Ba(NO3)2;鋇元素位于元素周期表第六周期A族;(2)NO與NH3反應(yīng)的化學(xué)方程式為6NO+4NH35N2+6H2O,NO2與NH3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為6NO2+8NH37N2+12H2O,當(dāng)NO與NO2的物質(zhì)的量之比為21時(shí),總反應(yīng)方程式為:16NH3+12NO+6NO217N2+24H2O;(3)根據(jù)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系:NO2N2,N的化合價(jià)降低,NO2作氧化劑,SO32-作還原劑,SO32-被氧化成SO42-,離子反應(yīng)方程式為2NO2+4SO32-N2+4SO42-;(4)NaClO屬于離子化合物,其電子式為Na+OCl-;檢驗(yàn)NH4+的方法:取少量廢水溶液置于試管中,向其中加入濃NaOH溶液,加熱,用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近試管口,若試紙變藍(lán),則說(shuō)明存在NH4+;根據(jù)得失電子數(shù)目守恒,設(shè)需要NaClO溶液的體積為V mL,V10-322=0.4482322.4,解得V=30。12.答案 (1)+3價(jià)(2)4NaNO22Na2O+4NO+O2(3)200(4)NO(5)NaNO2+2Al+NaOH+H2O2NaAlO2+NH3(6)69.0%解析 (1)根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零,可設(shè)亞硝酸鈉中氮元素的化合價(jià)為x,則:(+1)+x+(-2)2=0,解得x=+3,即氮元素化合價(jià)為+3價(jià)。(2)因?yàn)閬喯跛徕c在320 時(shí)能分解產(chǎn)生氧化鈉固體、一氧化氮?dú)怏w和一種常見的助燃性氣體,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NaNO22Na2O+4NO+O2。(3)因?yàn)槲覈?guó)規(guī)定火腿腸中亞硝酸鈉添加標(biāo)準(zhǔn)為每千克食品含量不超過(guò)150毫克,所以200 g、15%的亞硝酸鈉溶液至少可用于生產(chǎn)火腿腸的質(zhì)量為200 g15%1501 000 gkg-1=200 kg。(4)碘離子被氧化為碘單質(zhì)時(shí),碘元素化合價(jià)升高了1價(jià),亞硝酸鈉中氮元素化合價(jià)是+3價(jià),由于NO2-和I-的物質(zhì)的量之比為11,根據(jù)得失電子守恒可得,產(chǎn)物中含氮的物質(zhì)為NO。(5)亞硝酸鈉具有氧化性,金屬鋁具有還原性,堿性條件下,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氨氣和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+2Al+NaOH+H2O2NaAlO2+NH3。(6)消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量是0.1 molL-10.02 L=0.002 mol,則根據(jù)方程式5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2+3H2O可知,亞硝酸鈉的物質(zhì)的量是0.002 mol=0.005 mol,則原樣品中亞硝酸鈉的物質(zhì)的量是0.005 mol100 mL25 mL=0.02 mol,其質(zhì)量為0.02 mol69 gmol-1=1.38 g,所以樣品中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.38 g2 g100%=69.0%。