2022届高考化学一轮复习课后限时集训练习14氮及其化合物含答案

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1．下列关于自然界中氮循环的说法错误的是( )
A．氮肥均含有NHeq \\al(＋,4)
B．雷电作用固氮中氮元素被氧化
C．碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环
D．合成氨工业的产品可用于侯氏制碱法制备纯碱
A [氮肥一般分为铵态氮肥(含NHeq \\al(＋,4))，硝态氮肥(含NOeq \\al(－,3))和酰胺氮肥(含)，A项错误。]
2．常温常压下，注射器甲中装有NO2气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注射器与U形管连通，固定活塞。如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会看到U形管中液面( )
A．a端上升，b端下降
B．a端下降，b端上升
C．U形管中液面无变化
D．无法判断
A [打开止水夹，NO2与H2O反应，气体体积减小，压强减小，水向左流动，a端上升，b端下降。]
3．(2020·黑龙江重点中学三联)如图所示，在一个密闭的玻璃管两端各放一团棉花，再用注射器同时在两端注入适量的浓氨水和浓盐酸，下列说法错误的是( )
A．玻璃管中发生的反应可表示为NH3＋HCl===NH4Cl
B．实验时会在玻璃管中看到白雾
C．用手触摸玻璃管外壁，会感觉到有热量放出
D．将浓盐酸换成浓硝酸也会有相似现象
B [浓氨水和浓盐酸均具有挥发性，挥发出的NH3和HCl发生反应NH3＋HCl===NH4Cl，A项正确；生成的NH4Cl为固体小颗粒，故可以观察到有白烟生成，B项错误；NH3＋HCl===NH4Cl为放热反应，用手触摸玻璃管外壁，会感觉到有热量放出，C项正确；浓硝酸具有挥发性，将浓盐酸换成浓硝酸，也会出现相似现象，D项正确。]
4．下列关于氮及其化合物的说法错误的是( )
A．所有的铵盐都能与烧碱共热生成氨气
B．浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性
C．一氧化氮结合血红蛋白的能力比一氧化碳还强，更易造成人体缺氧
D．把带火星的木条伸入充满NO2和O2混合气体(NO2和O2的物质的量之比为4∶1)的集气瓶中，木条复燃，说明NO2支持燃烧
B [浓硝酸与C反应，只体现强氧化性，B错误。]
5．如图是含氮化合物及单质的“类别—价态”二维图，结合二维图及氧化还原反应原理的基本规律，下列相关分析或预测错误的是( )
A．硝酸具有较强的氧化性，可用稀硝酸清洗银镜反应后的试管
B．在一定条件下NO、NO2均能和NH3发生反应，可用氨气处理氮氧化物
C．可加热NH4NO3和Ca(OH)2制备氨气
D．联氨(N2H4)可能被亚硝酸(HNO2)氧化生成氢叠氮酸(HN3)
C [HNO3中氮元素为＋5价，具有强氧化性，能与Ag发生反应，故A正确；由题图可知NO、NO2在一定条件下均能和NH3发生归中反应，产物是氮气和水，则氨气可用于处理氮氧化物，故B正确；通过分析NH4NO3中氮元素价态可知，其可能发生自身的氧化还原反应，所以其受热分解产物不一定有NH3，故不能用NH4NO3和Ca(OH)2共热制备NH3，故C错误；依据价态分析，N2H4(氮元素为－2价)和HNO2(氮元素为＋3价)反应可能生成HN3，故D正确。]
6．(2020·黑龙江重点中学联考)一定温度下，探究铜与稀硝酸反应，过程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
B [过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应生成NO气体，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A项正确；随着反应进行，溶液中生成硝酸铜，根据氮元素守恒，过程Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中的大，因此反应速率增大的原因不是硝酸浓度增大，B项错误；过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快，结合B项分析及实验过程可知，NO2对反应具有催化作用，C项正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，NO与氧气、水反应生成硝酸，能与铜继续反应，D项正确。]
7．科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出化学式为N4H4(SO4)2的物质，该物质的晶体中含有SOeq \\al(2－,4)和N4Heq \\al(4＋,4)两种离子，当N4Heq \\al(4＋,4)遇到碱性溶液时，会生成N4分子。下列说法正确的是 ( )
A．14N、N4与N2互为同位素
B．N4H4(SO4)2的电离方程式为N4H4(SO4)2N4Heq \\al(4＋,4)＋2SOeq \\al(2－,4)
C．N4H4(SO4)2不能与草木灰、K3PO4等化肥混合施用
D．N4H4(SO4)2中只含共价键，不含离子键
C [同种元素的不同原子之间互为同位素，N4与N2为单质，A项错误；N4H4(SO4)2晶体中含有SOeq \\al(2－,4)和N4Heq \\al(4＋,4)两种离子，N4H4(SO4)2为离子化合物，电离方程式为N4H4(SO4)2===N4Heq \\al(4＋,4)＋2SOeq \\al(2－,4)，B项错误；草木灰的主要成分为K2CO3，与K3PO4都为强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，当N4Heq \\al(4＋,4)遇到碱性溶液时，会生成N4，故不能混合施用，C项正确；N4H4(SO4)2中含有离子键，D项错误。]
8．生物脱氮工艺是目前广泛采用的污水处理工艺，可将废液中的NHeq \\al(＋,4)转化为N2和水，该工艺流程如图所示：
已知反应Ⅰ的离子方程式为NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋2H＋＋H2O。下列说法正确的是( )
A．反应Ⅱ中NHeq \\al(＋,4)转化为N2和水的离子方程式为5NHeq \\al(＋,4)＋3NOeq \\al(－,3)===4N2↑＋9H2O＋2H＋
B．两池中投放的废液体积相等时，NHeq \\al(＋,4)能完全转化为N2
C．常温常压下，反应Ⅱ中生成22.4 L N2时，转移电子3.75 ml
D．两池发生的反应中，氮元素只被氧化
A [反应Ⅱ的离子方程式为5NHeq \\al(＋,4)＋3NOeq \\al(－,3)===4N2↑＋9H2O＋2H＋，故A正确；反应Ⅰ中1 ml NHeq \\al(＋,4)转化为1 ml NOeq \\al(－,3)，反应Ⅱ中1 ml NOeq \\al(－,3)完全反应转化为N2消耗eq \f(5,3) ml NHeq \\al(＋,4)，两个反应中消耗的废液体积不同，故B错误；标准状况下，反应Ⅱ中生成22.4 L N2时，转移电子3.75 ml，故C错误；反应Ⅱ中N元素既被氧化又被还原，故D错误。]
9．某课外活动小组欲利用CuO与NH3的反应研究NH3的性质与分子组成，设计了如下实验装置(夹持装置已略去)进行实验。
请回答下列问题：
(1)仪器a的名称为 ；仪器b中的试剂不可能为下列中的 (填标号)。
A．氧化钙 B．碱石灰 C．石灰石 D．熟石灰
(2)装置B的作用是 。
(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管收集到无色无味的气体，写出装置C中发生反应的化学方程式：
。
(4)实验完毕，若测得干燥管D增重m g，装置F测得气体的体积为n L(已折算成标准状况)，则氨分子中氮原子个数与氢原子个数的比值为 (用含m、n的代数式表示)。
[解析] (1)仪器a为分液漏斗，仪器b中反应的原理是浓氨水使仪器b中的试剂溶解放热促进一水合氨分解生成氨气，该试剂不可能是石灰石。(2)装置A制得的氨气中含有水蒸气，装置B的作用是干燥氨气。(3)装置C中CuO与NH3反应，黑色CuO粉末变为红色固体Cu，CuO中Cu的化合价降低，则NH3中N的化合价升高，量气管收集到的无色无味的气体为N2，根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式：3CuO＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。
(4)干燥管D增加的质量为NH3与CuO反应生成的H2O的质量，根据H守恒，知n(H)＝eq \f(m,18) ml×2＝eq \f(m,9) ml，F中的气体为N2，根据N守恒，知n(N)＝eq \f(n,22.4) ml×2＝eq \f(5n,56) ml，则氨分子中氮原子个数与氢原子个数的比值为eq \f(nN,nH)＝eq \f(45n,56m)。
[答案] (1)分液漏斗 C (2)干燥氨气 (3)3CuO＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O (4)eq \f(45n,56m)
10．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强
D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，又可与稀硫酸反应
B [Cu与稀硝酸发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，稀硝酸被还原为NO，NO遇空气中的O2生成NO2，故试管口有红棕色气体产生，A错误；③中溶液含有NOeq \\al(－,3)，滴加稀硫酸后，Cu、NOeq \\al(－,3)、H＋继续反应生成NO，B正确；③中铜片继续溶解，是因为稀硫酸提供H＋，与NOeq \\al(－,3)形成HNO3，HNO3继续与Cu反应，C错误；Cu是不活泼金属，在常温下，可与稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，D错误。]
11．氨基钠(NaNH2)常作有机合成的还原剂和吸水剂。实验室中可通过NH3在加热条件下与金属钠反应制得NaNH2。某小组拟利用下列装置制备氨基钠并检验相关气体产物。资料显示：无水CaCl2能吸收NH3；NH3具有还原性，能还原CuO。
A B C D E F
请回答下列问题：
(1)NH3的电子式为 。
(2)A装置中固体试剂可能是 (填化学式)，盛装浓氨水的仪器名称是 。
(3)按气流从左至右，装置连接顺序为A、 (填字母)。能证明NH3和Na的反应产物有H2的实验现象是 。
(4)写出E中发生反应的化学方程式
。
(5)为了更好地利用原料，需要控制反应速率。控制本实验反应速率的操作方法是
。
(6)设计实验证明NaNH2和水反应产生NH3：
。
[解析] (1)NH3是共价化合物，电子式为。(2)由题图可知，A装置在常温下可制备氨气，又浓氨水和生石灰、氢氧化钠固体等混合均可产生大量氨气，故A中固体试剂可以为CaO或NaOH等。盛装浓氨水的仪器是分液漏斗。(3)依题意，可知气体产物为H2，因NH3和H2都能还原氧化铜并有水生成，则检验H2之前必须除去NH3。根据题给装置和试剂知，盛装无水硫酸铜的干燥管用于检验H2的氧化产物H2O，盛装碱石灰的干燥管用于干燥NH3，盛装无水氯化钙的干燥管用于吸收未反应的NH3。按气流从左至右，装置连接顺序依次为氨气发生装置(A)、干燥NH3装置(D)、NH3与钠反应装置(E)、除NH3装置(F)、氧化H2装置(C)和检验水的装置(B)。如果有H2生成，则C中氧化铜在氢气作用下转化成铜，B中无水硫酸铜吸收水蒸气生成五水硫酸铜晶体。(4)氨气和钠在加热条件下反应生成氨基钠和氢气。(6)可用湿润的红色石蕊试纸检验氨气。
[答案] (1)
(2)CaO(或NaOH)(其他合理答案均可) 分液漏斗
(3)D、E、F、C、B C中黑色粉末变红色，B中白色粉末变蓝色
(4)2NH3＋2Naeq \(=====,\s\up7(△))2NaNH2＋H2
(5)旋转分液漏斗的旋塞，控制滴加浓氨水的速度
(6)取少量NaNH2样品于试管中，滴加适量水，用镊子夹一块湿润的红色石蕊试纸放在试管口上方，试纸变蓝色，证明NaNH2和水反应产生NH3
12．(2020·河北石家庄月考改编)利用尿素制备N2H4·H2O(水合肼)的实验流程如图1所示。
图1
已知：①氯气与烧碱溶液的反应是放热反应。
②N2H4·H2O有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度为41 ℃，测得产物中除NaClO外还含有NaClO3，且两者物质的量之比为5∶1，该反应的离子方程式为 。
(2)实验中，为使步骤Ⅰ中反应温度不高于40 ℃，除可采用冰水浴之外，还可采取的措施是 。
(3)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O(沸点118.5 ℃)的装置如图2所示。NaClO碱性溶液与尿素[CO(NH2)2](沸点196.6 ℃)溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。
图2
①使用冷凝管的目的是 。
②分液漏斗内的试剂是 ；若分液漏斗内液体滴加速率过快，发生的副反应的化学方程式为 ；将分液漏斗内的液体加入三颈烧瓶内的操作是
。
③写出生成水合肼的化学方程式： 。
[解析] (1)若温度为41 ℃，产物中除NaClO外还有NaClO3，Cl的化合价均升高，则还应有部分Cl的化合价降低，即有NaCl生成，根据NaClO和NaClO3的物质的量之比为5∶1，结合得失电子守恒，可知ClO－、ClOeq \\al(－,3)、
Cl－的化学计量数之比为5∶1∶10，故反应的离子方程式为8Cl2＋16OH－eq \(=====,\s\up7(41 ℃))5ClO－＋ClOeq \\al(－,3)＋10Cl－＋8H2O。
(2)氯气与烧碱溶液的反应是放热反应，可通过减缓Cl2的通入速率，避免反应过于剧烈放出大量的热而导致反应温度高于40 ℃。
(3)①使用冷凝管，可起到冷凝回流，减少挥发损失，提高水合肼产率的作用。②为了避免生成的N2H4·H2O与NaClO剧烈反应生成N2，需要控制NaClO碱性溶液的滴加速率，则实验中通过分液漏斗滴加的溶液应是NaClO碱性溶液；若分液漏斗内液体滴加速率过快，发生已知信息②中的反应，即N2H4·H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl。放出分液漏斗内的液体，需要先打开分液漏斗颈上的玻璃塞，然后拧开下面的活塞。③NaClO和CO(NH2)2在NaOH溶液中反应可生成水合肼和碳酸钠，反应的化学方程式为NaClO＋CO(NH2)2＋2NaOHeq \(=======,\s\up7(一定条件))NaCl＋N2H4·H2O＋Na2CO3。
[答案] (1)8Cl2＋16OH－eq \(=====,\s\up7(41 ℃))5ClO－＋ClOeq \\al(－,3)＋10Cl－＋8H2O (2)减缓Cl2的通入速率 (3)①冷凝回流水合肼，提高水合肼的产率 ②NaClO碱性溶液 N2H4·H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl 打开分液漏斗颈上的玻璃塞，再拧开下面的活塞使分液漏斗内的液体缓缓流下 ③NaClO＋CO(NH2)2＋2NaOHeq \(=======,\s\up7(一定条件))NaCl＋N2H4·H2O＋Na2CO3