2021版高考化学一轮复习课时提升作业十二生产生活中的含氮化合物（含解析）苏教版 练习

生产生活中的含氮化合物

1.下列说法中不正确的是 (　　)

A.氨气极易溶于水,所以它是农业上常用的氮肥

B.工业上用H2和N2合成氨与自然界中放电时O2和N2反应都属于氮的固定

C.大型中央空调的制冷剂可用液氨

D.冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁的容器盛装

【解析】选A。农业上常用的氮肥有NH4HCO3、CO(NH2)2等,氨气易溶于水,但NH3·H2O易分解,故农业上常用的氮肥不是氨水,A项错误。

2.(2020·承德模拟)氮及其化合物的变化关系如图所示。

则下列说法不正确的是 (　　)

A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径

B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径

C.图中所有标号的反应都是氧化还原反应

D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2

【解析】选D。氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,氮气与氧气不能直接生成NO2。

3.下列说法正确的是 (　　)

A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入固体,铜粉仍不溶解

B.铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O

C.1.0 mol·L-1的KNO3溶液中可大量存在H+、Fe2+、Cl-、S

D.硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS+2H+H2S↑+Cu2+

【解析】选B。酸性条件下N能溶解铜,A项错;H+、N、Fe2+发生氧化还原反应,不能大量存在,C项错;硝酸与CuS不能发生复分解反应,而是发生氧化还原反应,D项错。

4.(2020·沧州模拟)将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是              (　　)

A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越少,产生的有毒气体也越少

B.反应中转移的电子总数稀硝酸少

C.试管内壁上的铜用浓硝酸除好,因反应速率快

D.两者用排水法收集的气体的体积相同

【解析】选D。铜完全反应,在进行相关计算时以铜为标准,等质量的铜在反应中失去的电子数相同,生成的Cu(NO3)2的量相同,浓硝酸被还原为NO2,价态由+5降到+4,每个氮原子只得1个电子,稀硝酸被还原时每个氮原子得到3个电子,故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少,生成NO2也比NO多。用排水法收集气体时,3NO2+H2O2HNO3+NO,故用排水法收集到的气体一样多。

【加固训练】

下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是 (　　)

A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色

B.硝酸能与FeO反应,只表现氧化性

C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体

D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色

【解析】选D。硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错;硝酸是一种氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与FeO反应时表现氧化性和酸性,与Na2S反应不能生成H2S,所以选项B、C错;选项D正确。

5.锌与某浓度的硝酸以物质的量之比为1∶3发生反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,下列说法正确的是              (　　)

A.在此反应中硝酸体现强氧化性,全部被还原

B.向反应后的溶液中再加入金属铁,不再发生化学反应

C.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸物质的量之比为1∶4

D.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸物质的量之比为1∶5

【解析】选D。设锌的物质的量为a,则稀硝酸中HNO3的物质的量为3a,发生还原反应的HNO3与锌的关系为HNO3～2Zn,由于锌不足,被还原的HNO3为,未被还原的HNO3为(3a-),二者之比为∶(3a-)=1∶5,D项正确。

6.氨是一种重要的化工原料,某学习小组欲探究其性质。请回答: 

(1)该小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物。

①实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染。请写出氨气与CuO反应的化学方程式 _________。 

②碱石灰的作用是_________________________________________。 

③该装置存在明显缺陷,请指出存在的问题并提出改进意见。______________。 

(2)有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差(Cu+Cu+Cu2+)。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O。______________________。 

(3)工业废气中的氮氧化物是主要的大气污染物之一。为了治理污染,工业上常用氨气与之发生反应:NOx+NH3N2+H2O,使其转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3.0 L,跟3.4 L(同温同压下)NH3反应,恰好使其全部转化为氮气,则原混合气体中,NO2与NO的体积比是____________。 

【解析】(1)①黑色CuO变为红色,说明生成铜,白色无水CuSO4粉末变为蓝色,说明有水生成,同时生成一种无色气体,该气体无污染,应该是氮气,反应方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;②实验中碱石灰的作用是吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定;③根据气体实验室制法的要求,可发现实验中无尾气吸收装置;

(2)根据Cu+Cu+Cu2+反应,采用硫酸溶液即可检验;

(3)题为关于氧化还原反应的计算,设NO2的体积为x,NO为y,则x+y=3.0 L,又根据得失电子守恒4x+2y=3.4×3 L,解得x=2.1 L,y=0.9 L,体积比是7∶3。

答案:(1)①3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O

②吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定

③此装置无尾气吸收装置,NH3排入大气,污染环境,连接一个吸收氨气的装置如图所示(合理即可):

(2)取少许样品于试管中,加入稀硫酸,若溶液出现蓝色,说明红色物质中含有Cu2O,反之则没有

(3)7∶3

【加固训练】

氨气是一种重要化合物,在工农业生产、生活中有着重要应用。

(1)“氨的催化氧化”是工业生产硝酸的重要步骤。某化学课外活动小组设计了如下装置模拟该实验过程,并用水吸收制取硝酸(固定装置略去):

①A装置的分液漏斗中盛放浓氨水,则烧瓶中盛放的药品应该是________。 

②C装置中发生反应的化学方程式为 ______________________________。 

③反应后,装置E中除存在较多的H+外,还可能存在的一种阳离子是________,试设计实验证明这种离子的存在______________________________________。 

④下列哪些装置可以同时起到装置D和E的作用__________(填代号)。 

(2)若将氯气和氨气在集气瓶中混合,会出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一,请写出反应的化学方程式:_____________

______________________(不必配平),该反应生成的还原产物的化学键类型是_____________________________________________。 

【解析】(1)①该实验中需要氧气和氨气,且该装置中的反应物是固液混合,所以液体是浓氨水,固体是过氧化钠,即烧瓶中盛放的药品是Na2O2。②4NH3+5O24NO+6H2O。③反应过程中氧气和氨气还有剩余,由2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO,NH3+HNO3NH4NO3知,E中有NH4NO3,所以另一种阳离子是铵根离子。取E中少许溶液放入一支洁净试管中,滴加氢氧化钠溶液,加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明溶液中含有N④D、E装置的作用是防止倒吸、制取硝酸,故选b。(2)氯气和氨气能生成白烟,且生成空气的主要成分之一,根据氧化还原反应价态规律和元素守恒知,白烟是氯化铵,另一生成物是氮气,所以反应方程式为Cl2+NH3NH4Cl+N2,还原产物是氯化铵,氯化铵中氯离子和铵根离子之间存在离子键,铵根离子中氮原子和氢原子之间存在共价键,所以化学键类型是离子键和共价键。

答案:(1)①Na2O2　②4NH3+5O24NO+6H2O　③N　取E中少许溶液放入一支洁净试管中,滴加氢氧化钠溶液,加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明溶液中含有N

④b

(2)Cl2+NH3NH4Cl+N2

离子键、共价键

1.某同学探究氨和铵盐的性质,下列对相关实验操作及现象描述正确的是

(　　)

A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较氨水和NaOH碱性强弱

B.将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中,研究Al(OH)3的两性

C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟

D.加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3

【解析】选A。氨水的主要成分NH3·H2O是弱电解质,氢氧化钠是强电解质,前者部分电离,后者完全电离,故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,可比较氨水和NaOH碱性强弱,A正确;由于NH3·H2O是弱碱,Al(OH)3不能溶于氨水中,故无法验证Al(OH)3的两性,B错误;浓硫酸无挥发性,无法观察到白烟,C错误;NH4Cl受热分解,故不可采用加热法除杂,D错误。

2.(2020·大连模拟)(NH4)2SO4在一定条件下发生如下反应:4(NH4)2SO4N2↑+6NH3↑+3SO2↑+SO3↑+7H2O,将反应后的混合气体通入BaCl2溶液,产生的沉淀为

(　　)

A.BaSO4　　　　　　   B.BaSO3

C.BaS        D.BaSO4和BaSO3

【解析】选D。反应后的混合气体为N2、NH3、SO2、SO3,通入BaCl2溶液后,因NH3可以将溶液改变成碱性环境,故产生的沉淀为BaSO4和BaSO3的混合物。

3.(2020·保定模拟)木炭屑与浓硝酸共热,产生的气体X等分为①和②两份,将两份气体分别按如图实验:

则石灰水的变化可能是 (　　)

A.①不变浑浊②变乳白色

B.①变为乳白色浑浊②不变浑浊

C.①、②均变为乳白色浑浊

D.①、②都不变浑浊

【解析】选B。木炭与浓硝酸共热可以得到二氧化碳和二氧化氮两种气体,气体先导入适量蒸馏水中,二氧化氮溶于水,得到硝酸和一氧化氮,混合气体再导入澄清石灰水中,二氧化碳可以使石灰水变浑浊,即①变浑浊;气体直接导入澄清石灰水中,二氧化氮将氢氧化钙转化为硝酸钙,二氧化碳不与硝酸钙溶液反应,即②不变浑浊。

4.如图所示,将相同条件下m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留体积的气体,该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为              (　　)

A.3∶2　　　B.2∶3　　　C.8∶3　　　D.3∶8

【解析】选C。剩余气体与空气接触立即变为红棕色,说明剩余气体为NO,则可知体积的NO气体与n体积的氧气恰好完全反应,由4NO+3O2+2H2O4HNO3得=n,即m∶n=8∶3。

5.为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染,常用氢氧化钠溶液进行吸收处理,反应的化学方程式2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体,能被1.0 mol·L-1的氢氧化钠溶液完全吸收,则消耗氢氧化钠溶液的体积最小为              (　　)

A.(a+b+c) L　　　　　  B.2(a+b+c) L

C.(a+b+2c) L     D.3(a+b+c) L

【解析】选C。根据方程式知,氮氧化物被NaOH吸收生成钠盐,无论生成硝酸钠还是亚硝酸钠,氮、钠原子个数之比都是1∶1,根据氮、钠原子关系式得V(NaOH)=

=(a+b+2c) L。

6.(2017·北京高考)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。             

(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:

①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:__________

______________________。 

②反应器中NH3还原NO2的化学方程式: _______________________________。 

③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:_____________________________。 

④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是__________________。 

(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:

NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。

①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是__________。 

②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是______________。 

③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:______  H2O

【解析】(1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,结合原子守恒,发生反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。

②NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水,根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO2 7N2+12H2O。

③SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4,此反应中SO2是还原剂,氧气是氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4。

④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×10-3L× c1 mol·L-1 -v2 ×10-3L×c2 mol·L-1 ×=(v1c1-v2c2)×10-3mol,根据关系式[CO(NH2)2]～2NH3～H2SO4,故尿素的物质的量为(v1c1-v2c2)×10-3mol,则尿素溶液中溶质的质量分数是[(v1c1-v2c2)×10-3mol×60 g·mol-1]÷a g×100%= %。

(2)①由图示可知BaO和NO2作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再被还原为N2,可知储存NOx的物质是BaO;②由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3,每摩尔Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16 mol电子,根据电子守恒,参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷2=8 mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1;③反应物为15NO与NH3,结合产物中有水,可知还有另一反应物为O2,NH3为还原剂,15NO与O2是氧化剂,因产物均为15NNO,则15NO与NH3以1∶1参加反应,设参与反应的15NO与NH3的物质的量为x,O2的物质的量为y,根据电子得失守恒,x+4y=4x,x∶y=4∶3,化学反应方程式为415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。

答案:(1)①CO(NH2)2+H2O

2NH3↑+CO2↑

②8NH3+6NO27N2+12H2O

③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4

④ %

(2)①BaO

②8∶1

③415NO+4NH3+3O2　4　6

【加固训练】

某学校化学学习小组为探究二氧化氮的性质,按如图所示装置进行实验。

请回答下列问题:

(1)装置甲中盛放浓硝酸的仪器A的名称是________,该装置中发生反应的化学方程式为  _____________________________。 

(2)实验过程中,装置乙、丙中出现的现象分别是_____________,

 _____________。 

装置丙中的试管内发生反应的离子方程式为

 ______________________________________________。 

(3)为了探究NO的还原性,可以在装置丁的导气管C中通入一种气体,通入的这种气体的名称是________。 

(4)取下装置丙中的试管D,在其中滴加FeSO4溶液,溶液变为________色,为了证明铁元素在该反应中的产物,可以再在溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为________色。 

【解析】(1)在浓硝酸与铜的反应中,需要随时控制浓硝酸的流量,故采用分液漏斗,而不是一般的漏斗;浓硝酸与铜反应生成二氧化氮。(2)二氧化氮为红棕色气体,能够与水反应生成无色的NO。(3)NO与氧气反应表现还原性,NO被氧化为二氧化氮。(4)试管D中的溶液为稀硝酸,稀硝酸具有氧化性,能够将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子与SCN-生成红色的物质。

答案:(1)分液漏斗

Cu+4HNO3(浓)

Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

(2)生成红棕色气体

生成无色气体、蒸馏水中有气泡

3NO2+H2O2H++2N+NO

(3)氧气　(4)黄　红