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第四講 氮及其重要化合物 [課后達標訓練] 一、選擇題 1.起固氮作用的化學反應(yīng)是(　　) A.N2和H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3 B.NO與O2反應(yīng)生成NO2 C.NH3催化氧化生成NO D.由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4 解析：選A。氮的固定是指將空氣中N2轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。符合題意的為A項。 2.關(guān)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(yīng)，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，NH3＋HCl===NH4Cl，有白煙生成，但與H2SO4反應(yīng)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.(2018濟南模擬)下列說法正確的是(　　) A.CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在 B.NO可用于某些疾病的治療 C.NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象 D.可用濕潤的淀粉-KI試紙鑒別NO2和Br2(g) 解析：選B。NO易被氧化為NO2；NO2通入FeSO4溶液中首先生成HNO3，然后生成的HNO3能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由淺綠色變成棕黃色；NO2和Br2(g)均能使?jié)駶櫟牡矸邸MKI試紙變藍，不能鑒別。 4.下列說法不正確的是(　　) A.在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固體，銅粉仍不溶解 B.某氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，該氣體的水溶液一定顯堿性 C.銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D.HNO3→NO→NO2各步變化均能通過一步實現(xiàn) 解析：選A。A項中加入Cu(NO3)2固體后，Cu和H＋、NO發(fā)生反應(yīng)：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故該項不正確。 5.(2018湖南大學附中模擬)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①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關(guān)系正確的是(　　) A.V1＞V2＞V3　　　　　 B.V1＞V3＞V2 C.V2＞V3＞V1 D.V3＞V1＞V2 解析：選B。設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝(1＋)體積。②根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的體積V2＝(1－)體積。③剩余N2的體積V3＝1體積。即B項符合題意。 6.如圖所示是NH3的兩個性質(zhì)實驗，下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A.兩個實驗均表現(xiàn)了NH3易溶于水 B.兩個實驗均表現(xiàn)了NH3易揮發(fā) C.兩個實驗均表現(xiàn)了NH3是堿性氣體 D.兩個實驗均表現(xiàn)了NH3是還原性氣體 解析：選C。實驗一是氨氣的噴泉實驗，噴泉實驗證明氨氣極易溶于水，溶于水形成一水合氨弱堿溶液，滴加酚酞的溶液變紅色，證明氨氣是堿性氣體。實驗二中濃氨水揮發(fā)出的氨氣分子和濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫分子結(jié)合生成白色氯化銨固體小顆粒，證明濃氨水易揮發(fā)，氨氣遇到氯化氫發(fā)生反應(yīng)生成氯化銨，證明氨氣是堿性氣體。 7.常溫離子液體也稱常溫熔融鹽，硝酸乙基銨[(C2H5NH3)NO3]是人類發(fā)現(xiàn)的第一種常溫離子液體，其熔點為12 ℃。已知C2H5NH2的化學性質(zhì)與NH3相似，C2H5NH2結(jié)合質(zhì)子的能力比NH3略強，下列有關(guān)硝酸乙基銨的說法正確的是(　　) A.硝酸乙基銨水溶液呈堿性 B.該離子液體可以作為電池的電解質(zhì) C.(C2H5NH3)NO3能與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生NH3 D.相同溫度下，相同物質(zhì)的量濃度的硝酸乙基銨溶液和硝酸銨溶液相比前者的pH小 解析：選B。A項，硝酸乙基銨是強酸弱堿鹽，水解顯酸性；B項，(C2H5NH3)NO3為離子液體，能導電；C項，C2H5NH2的化學性質(zhì)與NH3相似，(C2H5NH3)NO3能與NaOH反應(yīng)生成C2H5NH2；D項，C2H5NH2結(jié)合質(zhì)子的能力比NH3略強，說明同濃度的C2H5NH2的水溶液的堿性比氨水的強，因而同物質(zhì)的量濃度的硝酸乙基銨溶液的水解程度比硝酸銨溶液小，則相同溫度下，相同物質(zhì)的量濃度的硝酸乙基銨溶液和硝酸銨溶液相比前者pH大。 8.(2018南昌高三一模)某稀溶液中含4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol鐵，充分反應(yīng)后產(chǎn)生的NO氣體在標準狀況下的體積為(　　) A.36 L　　　　　　　　　 B.28 L C.22.4 L D.11.2 L 解析：選B。題中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，由此可知NO過量，以H＋的物質(zhì)的量為基準進行計算，可得NO的物質(zhì)的量為1.25 mol，即標準狀況下的體積為28 L。 9.無色的混合氣體甲，可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100 mL氣體甲經(jīng)過如圖實驗的處理，結(jié)果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則氣體甲的組成為(　　) A.NH3、NO2、N2 B.NH3、NO、CO2 C.NH3、NO2、CO2 D.NO、CO2、N2 解析：選B。由題意，無色混合氣體中一定無NO2，100 mL氣體通入濃H2SO4后，體積變?yōu)?0 mL，一定有NH3，經(jīng)Na2O2后變?yōu)榧t棕色，最后幾乎無氣體剩余，則含有CO2和NO，不含有N2。 10.銅和鐵的合金7.2 g完全溶于稀硝酸，若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生NO氣體，在反應(yīng)后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，最終生成12.3 g沉淀。則在標準狀況下產(chǎn)生的NO氣體體積為(　　) A.1.12 L　　　　　　　　 B.2.24 L C.3.36 L D.1.68 L 解析：選B。兩種金屬單質(zhì)最終生成氫氧化物時增加的質(zhì)量實際上是OH－的質(zhì)量，OH－的物質(zhì)的量與金屬跟硝酸反應(yīng)時失去的電子的物質(zhì)的量相等，n(e－)＝n(OH－)＝(12.3 g－7.2 g)17 g/mol＝0.3 mol，根據(jù)HNO3NO，可知n(NO)＝0.1 mol，故在標準狀況下產(chǎn)生NO的體積為 2.24 L。 二、非選擇題 11.汽車的發(fā)明與使用，是人類智慧的杰出體現(xiàn)，它為人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的方便，同時由此引發(fā)的環(huán)境污染問題也越來越引起人們的關(guān)注。 (1)汽車排放的尾氣中因含有氮的氧化物而污染大氣，造成產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是　　　　。 A.輪胎與地面的摩擦引起的 B.燃燒含鉛汽油引起的 C.是由于燃燒不充分引起的 D.是N2在汽缸中被氧化生成的 (2)下列有關(guān)城市各項污染源與其造成的危害對應(yīng)正確的是　　　　。 A.汽車尾氣—光化學煙霧　工業(yè)廢氣—酸雨　工業(yè)廢水—“公害病” B.汽車尾氣—酸雨　工業(yè)廢氣—“公害病”　工業(yè)廢水—光化學煙霧 C.汽車尾氣—“公害病”　工業(yè)廢氣—酸雨　工業(yè)廢水—光化學煙霧 D.汽車尾氣—光化學煙霧　工業(yè)廢氣—“公害病”　工業(yè)廢水—酸雨 (3)一氧化氮和一氧化碳都是汽車尾氣中的有害物質(zhì)，它們能緩慢地發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0?，F(xiàn)利用此反應(yīng)，擬設(shè)計一種環(huán)保裝置以消除汽車尾氣對大氣的污染。下列設(shè)計方案可以提高尾氣處理效果的是　　　　。 ①選用適當?shù)拇呋瘎、谔岣哐b置的溫度　③降低裝置的壓強?、茉谘b置中裝入堿石灰 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ (4)新型環(huán)保出租車采用LPG＋汽油的雙燃料系統(tǒng)，其尾氣中的有毒氣體成分較普通車型下降80%左右，解決了汽車尾氣排放給城市環(huán)境造成的污染問題。下列物質(zhì)中不屬于上述有害氣體的是　　　　。 A.CO2和H2 B.NO2和NO C.CO和SO2 D.碳粒和含鉛化合物 (5)為了減少大氣污染，許多城市推廣汽車使用清潔燃料。目前使用的清潔燃料主要有兩類：一類是壓縮天然氣(CNG)，另一類是液化石油氣(LPG)。這兩類燃料的主要成分都是　　　　。 A.碳水化合物 B.碳氫化合物 C.氫氣 D.醇類 解析：(1)汽車在工作時發(fā)動機的活塞在汽缸中運行一個循環(huán)時要經(jīng)過進氣、壓縮、點火燃燒和排氣四個過程，所以又叫四沖程內(nèi)燃機。在壓縮和點火燃燒等過程中由于高溫、高壓，故空氣中N2和O2發(fā)生反應(yīng)：N2＋O22NO，2NO＋O2===2NO2，生成污染大氣的NO2、NO。 (2)可結(jié)合各種尾氣、廢氣、廢水的主要成分及危害分析。 (3)由于以上可逆反應(yīng)僅能“緩慢”發(fā)生，故可“催化”加速；由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不宜溫度太高；由于正反應(yīng)為氣體總體積減小的反應(yīng)，故不宜減壓；在裝置中加入能與產(chǎn)物CO2反應(yīng)的物質(zhì)有利于平衡右移。 (4)CO2和H2均不屬于有害氣體。 (5)天然氣(主要成分CH4)、液化石油氣其成分均為碳氫化合物，完全燃燒的產(chǎn)物為CO2和H2O，不造成環(huán)境污染，但生成的CO2卻是造成溫室效應(yīng)的元兇。 答案：(1)D　(2)A　(3)C　(4)A　(5)B 12.如圖是用濃硝酸、銅片、水等試劑探究濃、稀硝酸的強氧化性并觀察還原產(chǎn)物的實驗裝置。 Ⅰ.濃硝酸的強氧化性實驗 將銅片置于具支試管的底部，在分液漏斗中加入約5 mL濃硝酸，往具支試管中放入約2 mL濃硝酸，用排水法收集產(chǎn)生的氣體。 (1)寫出具支試管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式：___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實驗中觀察到能證明濃硝酸具有強氧化性的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.稀硝酸的強氧化性實驗 (3)上述反應(yīng)完成后，欲進一步證明稀硝酸也具有強氧化性，緊接的簡便、合理的實驗操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)能證明稀硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生NO的實驗現(xiàn)象是　　　　(填字母)。 A.c中收集到無色氣體 B.c中收集到的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色 C.b中產(chǎn)生的無色氣體接觸空氣后變?yōu)榧t棕色 Ⅲ.實驗反思 (5)利用該裝置先進行銅與濃硝酸反應(yīng)，再進行銅與稀硝酸反應(yīng)的實驗，其好處是_____ ________________________________________________________________________。 Ⅳ.問題討論 用等質(zhì)量的銅片與等體積的濃硝酸、稀硝酸(硝酸均過量)反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得溶液前者呈綠色，后者呈藍色。對此有兩種說法： ①兩者顏色不同的原因是因為Cu2＋濃度差異引起的。 ②前者溶液呈綠色，是因為生成的紅棕色NO2溶解于溶液中引起的。 (6)你認為上述說法　　　　(填“①”或“②”)合理。若是①合理，說明理由，若是②合理，設(shè)計一個簡單實驗證明：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.銅與濃硝酸反應(yīng)的化學方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，實驗中具支試管中溶液變藍，且有紅棕色氣體產(chǎn)生。 Ⅱ.向分液漏斗中加蒸餾水將濃硝酸稀釋后，可以繼續(xù)進行銅與稀硝酸反應(yīng)的實驗。 Ⅲ.利用Cu與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的NO2排出具支試管中的空氣，可有利于觀察銅與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物。 Ⅳ.由于硝酸均過量，銅的質(zhì)量相同，溶液的體積相同，所以銅無論是與稀硝酸反應(yīng)，還是與濃硝酸反應(yīng)，生成的Cu2＋的濃度是相同的，說法①是不合理的?？赏ㄟ^向藍色溶液中通入NO2看溶液是否變綠，或加熱綠色溶液看是否有紅棕色氣體產(chǎn)生來證明。 答案：Ⅰ.(1)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)銅片逐漸溶解，溶液變藍，放出紅棕色氣體　Ⅱ.(3)往分液漏斗中加蒸餾水稀釋濃硝酸，打開活塞，滴入稀硝酸　(4)C?、?(5)利用Cu與濃硝酸反應(yīng)生成的NO2排出具支試管中的空氣，有利于觀察Cu與稀硝酸的反應(yīng)產(chǎn)物?、?(6)②　往藍色溶液中通入NO2，溶液變成綠色(或加熱綠色溶液，有紅棕色氣體產(chǎn)生，溶液變成藍色) 13.亞硝酸鈉(NaNO2)在纖維紡織品的染色和漂白、照相、生產(chǎn)橡膠、制藥等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，也常用于魚類、肉類等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行業(yè)用量有嚴格限制。現(xiàn)用下圖所示儀器(夾持裝置已省略)及藥品，探究亞硝酸鈉與硫酸反應(yīng)及氣體產(chǎn)物的成分。 已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O； ②氣體液化的溫度：NO2為21 ℃，NO為－152 ℃。 (1)為了檢驗裝置A中生成的氣體產(chǎn)物，儀器的連接順序(按左→右連接)為A、C、_________、__________、_____________________________________。 (2)反應(yīng)前應(yīng)打開彈簧夾，先通入一段時間氮氣，排除裝置中的空氣，目的是__________。 (3)在關(guān)閉彈簧夾、打開分液漏斗活塞、滴入70%的硫酸后，A中產(chǎn)生紅棕色氣體。 ①確認A中產(chǎn)生的氣體含有NO，依據(jù)的現(xiàn)象是_______________________________ ________________________________________________________________________。 ②裝置E的作用是_________________________________________________。 (4)如果向D中通入過量O2，則裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為_________________。 如果沒有裝置C，對實驗結(jié)論造成的影響是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)通過上述實驗探究過程，可得出裝置A中反應(yīng)的化學方程式是_________________。 解析：(1)根據(jù)NO、NO2的液化溫度和性質(zhì)可知裝置D用于檢驗NO，裝置E用于冷凝NO2，裝置B為尾氣處理裝置，NO2會干擾NO的檢驗，所以為了檢驗裝置A中的氣體產(chǎn)物，儀器的連接順序是A、C、E、D、B。(2)由于NO極易被空氣中的氧氣氧化為NO2，所以先通入一段時間氮氣，排除裝置中的空氣，防止可能產(chǎn)生的NO被氧化成NO2，造成對A中反應(yīng)產(chǎn)物檢驗的干擾。(3)①利用裝置D檢驗NO。開始時裝置D中無色，通入氧氣后出現(xiàn)紅棕色氣體即可證明NO的存在。②裝置E的作用是降溫冷凝，使NO2完全液化，避免干擾NO的檢驗。(4)因為NO2、O2和水共同作用可以產(chǎn)生HNO3，所以裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O。如果沒有裝置C，A中揮發(fā)出的水蒸氣能與NO2反應(yīng)產(chǎn)生NO，造成對NO的來源認識不清。(5)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O。 答案：(1)E　D　B (2)防止可能產(chǎn)生的NO被氧化成NO2，造成對A中反應(yīng)產(chǎn)物檢驗的干擾 (3)①裝置D中通入氧氣后出現(xiàn)紅棕色氣體 ②冷凝，使NO2完全液化 (4)4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O　水蒸氣會與NO2反應(yīng)產(chǎn)生NO，造成對NO的來源認識不清 (5)2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O