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2024届高三新高考化学大一轮专题复习课时作业：氮及其化合物的转化关系
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这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题复习课时作业：氮及其化合物的转化关系，共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2024届新高考化学大一轮专题复习课时作业
氮及其化合物的转化关系
一、选择题（共15题）
1、下列有关氮及其化合物的说法正确的是( )。
A.氮气是由氮原子构成的双原子分子,所以化学性质不活泼
B.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
C.电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸,其中发生的反应之一是N2+2O2===2NO2
D.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸,原理相同
2、自然界中氮的部分循环过程如图，下列有关说法正确的是( )
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
3、某化学兴趣小组进行了有关Cu、稀硝酸、稀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．实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明HNO3被Cu还原为NO2
B．实验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
C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu（NO3）2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O
D．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，又可以和稀硫酸反应
4、下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
5、部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2⇌N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
6、将5.6 g铁投入浓硝酸中,产生红棕色气体A,把所得溶液减压蒸干,得到20 g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物,将该固体在高温下加热,得到红褐色的Fe2O3和气体B,A、B气体混合通入足量水中,在标准状况下剩余气体的体积为( )。
A.1 120 mL B.2 240 mL
C.336 mL D.4 480 mL
7、如图装置，将溶液A逐渐加入固体B中，下列叙述中不正确的是（ ）
A．若a为浓硫酸，b为Na2SO3固体，c中盛石蕊溶液，则c中溶液先变红后褪色
B．若a为浓盐酸，b为MnO2，c中盛品红溶液，则c中溶液不褪色
C．若a为醋酸溶液，b为贝壳，c中盛过量澄清石灰水，则c中溶液变浑浊
D．若a为浓氨水，b为生石灰，c中盛AlCl3溶液，则c中产生白色沉淀
8、已知X、Y、Z、E、F五种常见物质含有同一元素M,在一定条件下它们有如右转化关系,Z是NO,下列推断不合理的是( )。
A.X可能是一种氢化物
B.若X为单质,Y生成Z属于化合反应
C.E可能是一种有色气体
D.F中M元素的化合价可能为+5价
9、标准状况下，将4.48L的NO2和NO组成的混合气体通入100mL的水中，气体体积缩小为2.24L，假设溶液的体积不变，则下列说法中错误的是（ ）
A．所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0mol·L-1
B．剩余气体中氮元素与氧元素的质量为7∶8
C．原混合气体中NO2和NO的体积比为1∶1
D．反应过程中转移的电子总数为0.1mol
10、下列关于物质检验或推断正确的是（ ）
A．蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某溶液，观察到白烟，则该溶液为盐酸
B．对某物质进行焰色试验，观察到黄绿色的火焰，则该物质为钡盐
C．向某溶液中滴加盐酸，能产生无色使品红溶液褪色的气体，则原溶液中一定存在SO
D．向某溶液中滴加NaOH溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则证明原溶液中存在NH
11、用下图装置制取、提纯并收集下表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是( )。
选项
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
CO2
稀硫酸
石灰石
饱和NaHCO3溶液
C
O2
H2O2溶液
二氧化锰
浓硫酸
D
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
12、关于氨的下列叙述中，不正确的是（ ）
A．液氨是纯净物
B．实验室制氨气的方法是加热NH4Cl
C．氨易液化，因此可用来作制冷剂
D．氨极易溶于水，因此可用来作喷泉实验
13、资料显示：一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性，利用下列装置（含药品）进行实验，其中错误的是（ ）
14、如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说法不正确的是（ ）
A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B．用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多
D．当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1
15、“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是 ( )。
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④ B.①②③
C.①②④ D.①③④
二、非选择题（共4小题）
16、氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：
（1）下列有关NH3的说法中，不正确的是 （填字母）。
A．工业合成NH3需要在高温高压催化剂下进行
B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥
C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存
（2）NH3易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为 mol·L－1。
（3）氨气燃烧的化学方程式为_______________。
（4）HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的
性。
（5）“吸收塔” 尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：
①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2的反应原理为
Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋ ＋CO2（请填写完成化学方程式）。
②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO2共6 mol 的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为 ，若用通式NOx表示氮氧化物，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
17、某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图所示：
(1)装置A中放置无碱玻璃棉，其目的是除去________。为保证检测的准确性，装置C中盛放的化学试剂可以是________(填字母，下同)。
a．碱石灰
b．浓硫酸
c．五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)
(2)装置D中主要发生：2NaOH＋2NO2===NaNO2＋NaNO3＋H2O；2NaOH＋NO＋NO2===2NaNO2＋H2O
①若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量的比值________。
a．≥1 b．≤1 c．任意值
②可使用适量酸性H2O2溶液，将溶液中的NO全部氧化为NO，发生反应的离子方程式是__________________________________。
(3)溶液中NO直接排放在水体中也会造成污染，现用活泼金属将溶液中的NO转化为N2，实现氮元素的脱除，具体步骤如下：
步骤一 取适量(2)中H2O2处理后的溶液，调节pH至中性，蒸发浓缩，得到c(NO)为0.100 mol·
L－1的溶液甲。
步骤二 取三份50 mL溶液甲，分别用金属铝、金属铁和铝铁合金在45 ℃、惰性气体氛围中对溶液甲进行氮脱除。
步骤三 重复实验2～3次，溶液中NO的残留情况与反应时间的关系如图所示。
①金属铝和金属铁在0～3 h内，NO的脱除效率均很低，几乎没被脱除，其可能的原因是________________________。
②0～3 h内铝铁合金的氮脱除效率比金属铝、金属铁大得多，其可能的原因是__________________________。
(4)气囊用来储存处理后的气体，其中可能含少量NO气体，可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生成NO和Cl－，发生反应的离子方程式是___________________。
18、N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
（1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_____________。
（2）NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O 2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 （填字母）。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是 （填化学式）；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 （填化学式）。
（3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH（用稀盐酸调节）的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为_______________。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是__________。
19、氮化钙(Ca3N2)是一种重要的试剂，常温下为棕色固体，在空气中会被氧化，遇水强烈水解，产生刺激性气味气体。实验室设计如下装置用Ca与N2反应制备Ca3N2，并对Ca3N2纯度进行测定。回答下列问题：
Ⅰ.Ca3N2的制备
(1)仪器a的名称为_____，E装置的主要作用是________。
(2)实验开始时应首先点燃________(填“A”或“C”)处酒精灯，当观察到_________________时点燃另一处酒精灯。
Ⅱ.Ca3N2纯度的测定(已知所含的杂质不与水反应产生气体)
(3)方案一：①按图1所示连接装置，检查装置气密性后加入试剂。②测定虚线框内装置及试剂的质量m1；③关闭________(填“K1”或“K2”，下同)，打开________，用分液漏斗加入足量水，至不再产生气体；④___________________________；
⑤再次测定虚线框内装置及试剂的质量m2。则产品中Ca3N2的质量分数表达式为________。
(4)方案二：按图2所示连接装置，检查装置气密性后加入试剂。打开分液漏斗活塞向三颈烧瓶中加入蒸馏水，打开K持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，并用100 mL 1.00 mol·L－1的稀硫酸标准溶液完全吸收(液体体积变化忽略不计)，从烧杯中量取10.00 mL的吸收液注入锥形瓶中，用1.00 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过量的稀硫酸，到终点时消耗12.60 mL NaOH溶液。则产品中Ca3N2的质量分数为________%(结果保留一位小数)。
答案与解析
1、B
解析：A项,氮原子最外层5个电子,分子中两个氮原子间形成三个共用电子对,最外层达8电子的稳定结构;B项,NO与氧气能反应可生成NO2;NO2与水反应可生成NO;C项,氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮;D项,铁在浓硝酸中钝化,而Pt与浓硝酸不反应,原理不同。
含氮化合物在水体中过多蓄积会导致水体富营养化，需将其从水体中除去，该过程称为脱氮。常用的脱氮方法有吹脱法和折点氯化法。吹脱法：调节水体pH至8左右，然后持续向水中吹入大量空气。折点氯化法：调节水体pH至6左右，向水中加入适量NaClO。
2．B
解析：依据自然界中氮的部分循环过程图可知，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，M为硝酸盐，N为铵盐。过程①可能是自然固氮，但过程②不是，A错误；X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，是化合反应，B正确；NH3→N的过程元素化合价没有改变，所以不是氧化还原反应，C错误；若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，X在空气中点燃不能得到Y，D错误。
3、C
解析：稀硝酸被Cu还原为NO，故A错误；Cu与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与Cu反应，稀硫酸的氧化性比稀硝酸弱，故B错误；实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，故C正确；由上述实验可得出结论：Cu在常温下可以和稀硝酸反应，故D错误。
4、B
解析：使石蕊变红,只能说明硝酸具有酸性,不能说明硝酸具有氧化性,A错误;与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体,生成硝酸铜表现酸性,生成NO表现硝酸的氧化性,B正确;与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3,说明硝酸的酸性比碳酸的酸性强,不发生氧化还原反应,不能说明硝酸具有氧化性,C错误;与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2,只表现硝酸的氧化性,不表现酸性,D错误。
5、B
解析：根据图，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO2，B说法错误；＋4价的含氮氧化物有NO2、N2O4，密闭体系中，c存在2NO2⇌N2O4，C说法正确；d为硝酸，Cu与稀硝酸溶液反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。
6、B
解析：因最后气体为NO,设其物质的量为xmol,根据守恒思想,计算时抓住反应的始末态即可。反应物可看作Fe、HNO3和水,最终生成物是Fe2O3和NO,根据得失电子守恒可得:5.6g÷56g·mol-1×(3-0)=xmol×(5-2),解得x=0.1,故剩余气体在标准状况下的体积为0.1mol×22.4L·mol-1=2.24L=2240mL。
7、A
解析：A.二氧化硫只能使石蕊溶液变红，不能使其褪色，A错误；B.浓盐酸与MnO2常温下不反应，B正确；C.醋酸溶液与贝壳反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，C正确；D.浓氨水与生石灰生成氨气，AlCl3溶液与氨气反应生成氢氧化铝沉淀，D正确。答案为A。
8、B
解析：如果X是水,电解可生成O2,O2与N2反应生成NO,故X可能是一种氢化物,A项正确;Z为NO,如果Y是O2,那么NH3与O2在催化剂的条件下可以生成NO,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,所以不一定就是化合反应,B项错误;因为Z是NO,所以E可能是NO2(红棕色),C项正确;F可以是HNO3,M元素的化合价可能为+5价,D项正确。
9、C
解析：A．根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，气体体积减少的物质的量和硝酸的物质的量相等，则，，A正确；B．剩余气体都是NO，N元素和O元素的质量比等于其相对原子质量之比为14：16=7：8，B正确；C．根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，气体体积减少的体积与NO2的体积之比为2：3，NO2的体积为：，则NO的体积为：1.12L，原混合气体中NO2和NO的体积比为3：1，C错误；D．根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，NO2既作氧化剂又作还原剂，气体体积减少的物质的量与转移电子的物质的量相等，则转移电子的物质的量为：，D正确，故答案为：C。
10、D
解析：浓硝酸也具有挥发性，可以和氨气反应生成硝酸铵固体，也可以观察到白烟，故A错误；对某物质进行焰色试验，观察到黄绿色的火焰，说明含有钡元素，但不一定是钡盐，也可能是氢氧化钡，故B错误；含有HSO的溶液也可以和盐酸反应生成二氧化硫，故C错误；向某溶液中滴加NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明产生了氨气，则原溶液含有NH，故D正确。
11、C
解析：NO2与NaOH反应,达不到提纯的目的,收集不到NO2,A项错误;稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在石灰石表面阻止硫酸与碳酸钙进一步反应,B项错误;二氧化锰作催化剂分解过氧化氢,生成的氧气可以用浓硫酸干燥,氧气的密度比空气的大,可以用该装置收集,C项正确;氨气的密度比空气小,收集装置中应该短管进气长管出气,D项错误。
12、B
解析：A．液氨即液态的氨，只含有氨分子一种分子，所以为纯净物，A项正确；B．实验室制取氨气，可以采用NH4Cl与Ca(OH)2共热的方法；直接加热NH4Cl无法获得氨气，B项错误；C．氨易液化，液氨变为气体会吸收大量的热，因此可用作制冷剂，C项正确；D．由于氨极易溶于水，会使喷泉实验中的圆底烧瓶内的气压迅速减小，产生喷泉现象，D项正确；答案选B
13、A
解析：氯化铵分解生成氨和氯化氢，在试管口附近氨和氯化氢相遇又生成了白色固体氯化铵，故不能用于制备氨，选项A错误；可以在硬质玻璃管中进行氨还原氧化铜的反应，选项B正确；碱石灰可以干燥氨，选项C正确；氨极易溶于稀硫酸，该装置吸收尾气中的氨可以防止倒吸，选项D正确。
14、B
解析：根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸铁)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。
15、C
解析：因为氨气的密度比空气的小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,③不符合“绿色化学”。
16、解析：(1)A项，工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，正确；B项，NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，正确；C项，NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，不正确；D项，NH3不易分解，不正确。C、D符合题意。(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为 mol·L－1≈0.045 mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为4NH3＋3O22N2＋6H2O。(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。(5)①纯碱溶液与NO2的反应原理为Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2。根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。②7 mol氨失去21 mol电子，根据题意和电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO2)＝4.5 mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反应过程中NOx分子得到2xe－，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
答案：(1)CD
(2)(或0.045)
(3)4NH3＋3O22N2＋6H2O
(4)氧化
(5)①NaNO2 ②1∶3
177(1)粉尘 b
(2)①a ②H2O2＋NO===NO＋H2O
(3)①金属铁和金属铝表面都有一层氧化膜 ②铝铁合金在溶液中形成原电池，加快化学反应速率 (4)3HClO＋2NO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋
18、答案：(1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
解析：(1)NH3与O2在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成N2O，根据得失电子守恒和原子守恒可知反应有水生成，配平化学方程式为2NH3＋2O2N2O＋3H2O。(2)①加快通入尾气的速率，不能提高尾气中NO和NO2的去除率，不选A；采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气液充分接触，能提高尾气中NO和NO2的去除率，选B；定期补充适量的NaOH溶液可增大反应物浓度，能提高尾气中NO和NO2的去除率，选C；②由吸收反应：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O，2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O可知，反应后得到NaNO2和NaNO3混合溶液，经浓缩、结晶、过滤得到NaNO2和NaNO3晶体，因此得到的NaNO2晶体混有NaNO3；由吸收反应可知，若NO和NO2的物质的量之比大于1∶1，NO不能被完全吸收，因此，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。(3)①在酸性的NaClO溶液中，次氯酸根离子和氢离子结合生成HClO，HClO和NO发生氧化还原反应生成NO和Cl－，根据得失电子守恒及电荷守恒、原子守恒，配平离子方程式为2NO＋3HClO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋；②在相同条件下，氧化剂的浓度越大，氧化能力越强，在酸性NaClO溶液中，溶液pH越小，溶液中HClO浓度越大，氧化NO的能力越强。
19、(1)蒸馏烧瓶 液封(或隔绝空气中的氧气)
(2)A E装置中有均匀的气泡产生
(3)K1 K2 打开K1，通一段时间的N2 ×100%
(4)91.3
解析：(2)由于Ca、Ca3N2都能与空气中的O2、H2O(g)等反应，故实验开始时应首先点燃A处的酒精灯，利用N2排尽装置中的空气，当观察到E装置中有均匀的气泡产生时点燃另一处酒精灯。(3)根据图1装置知，方案一的原理是Ca3N2与H2O反应产生NH3，U形管中碱石灰除去NH3中的H2O(g)，浓硫酸增加的质量为反应生成NH3的质量，由NH3的质量结合N元素守恒测定Ca3N2的纯度。反应生成NH3的质量为(m2－m1) g，根据N元素守恒，Ca3N2的质量为××148 g·mol－1＝ g，产品中Ca3N2的质量分数为×100%＝×100%。(4)方案二的原理是Ca3N2与H2O反应产生NH3，打开K持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，NH3完全被稀硫酸标准溶液吸收，然后用NaOH标准溶液滴定过量的稀硫酸，则10.00 mL溶液中过量硫酸的物质的量n过量(H2SO4)＝n(NaOH)＝×1.00 mol·L－1×0.012 60 L＝0.006 3 mol，与NH3反应的硫酸的物质的量为1.00 mol·L－1×0.1 L－0.006 3 mol×＝0.037 mol，根据反应2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4以及N元素守恒可知，Ca3N2的物质的量为0.037 mol，产品中Ca3N2的质量分数为×100%≈91.3%。
2024届新高考化学大一轮专题复习课时作业
氮及其化合物的转化关系
一、选择题（共15题）
1、下列有关氮及其化合物的说法正确的是( )。
A.氮气是由氮原子构成的双原子分子,所以化学性质不活泼
B.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
C.电闪雷鸣的雨天,雨水中会含有一定量的硝酸,其中发生的反应之一是N2+2O2===2NO2
D.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸,原理相同
2、自然界中氮的部分循环过程如图，下列有关说法正确的是( )
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
3、某化学兴趣小组进行了有关Cu、稀硝酸、稀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．实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明HNO3被Cu还原为NO2
B．实验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
C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu（NO3）2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O
D．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，又可以和稀硫酸反应
4、下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
5、部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2⇌N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
6、将5.6 g铁投入浓硝酸中,产生红棕色气体A,把所得溶液减压蒸干,得到20 g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物,将该固体在高温下加热,得到红褐色的Fe2O3和气体B,A、B气体混合通入足量水中,在标准状况下剩余气体的体积为( )。
A.1 120 mL B.2 240 mL
C.336 mL D.4 480 mL
7、如图装置，将溶液A逐渐加入固体B中，下列叙述中不正确的是（ ）
A．若a为浓硫酸，b为Na2SO3固体，c中盛石蕊溶液，则c中溶液先变红后褪色
B．若a为浓盐酸，b为MnO2，c中盛品红溶液，则c中溶液不褪色
C．若a为醋酸溶液，b为贝壳，c中盛过量澄清石灰水，则c中溶液变浑浊
D．若a为浓氨水，b为生石灰，c中盛AlCl3溶液，则c中产生白色沉淀
8、已知X、Y、Z、E、F五种常见物质含有同一元素M,在一定条件下它们有如右转化关系,Z是NO,下列推断不合理的是( )。
A.X可能是一种氢化物
B.若X为单质,Y生成Z属于化合反应
C.E可能是一种有色气体
D.F中M元素的化合价可能为+5价
9、标准状况下，将4.48L的NO2和NO组成的混合气体通入100mL的水中，气体体积缩小为2.24L，假设溶液的体积不变，则下列说法中错误的是（ ）
A．所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0mol·L-1
B．剩余气体中氮元素与氧元素的质量为7∶8
C．原混合气体中NO2和NO的体积比为1∶1
D．反应过程中转移的电子总数为0.1mol
10、下列关于物质检验或推断正确的是（ ）
A．蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某溶液，观察到白烟，则该溶液为盐酸
B．对某物质进行焰色试验，观察到黄绿色的火焰，则该物质为钡盐
C．向某溶液中滴加盐酸，能产生无色使品红溶液褪色的气体，则原溶液中一定存在SO
D．向某溶液中滴加NaOH溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则证明原溶液中存在NH
11、用下图装置制取、提纯并收集下表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是( )。
选项
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
CO2
稀硫酸
石灰石
饱和NaHCO3溶液
C
O2
H2O2溶液
二氧化锰
浓硫酸
D
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
12、关于氨的下列叙述中，不正确的是（ ）
A．液氨是纯净物
B．实验室制氨气的方法是加热NH4Cl
C．氨易液化，因此可用来作制冷剂
D．氨极易溶于水，因此可用来作喷泉实验
13、资料显示：一定条件下NH3能还原CuO。为了证明资料的真实性，利用下列装置（含药品）进行实验，其中错误的是（ ）
14、如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说法不正确的是（ ）
A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B．用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多
D．当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为5∶3∶1
15、“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是 ( )。
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④ B.①②③
C.①②④ D.①③④
二、非选择题（共4小题）
16、氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：
（1）下列有关NH3的说法中，不正确的是 （填字母）。
A．工业合成NH3需要在高温高压催化剂下进行
B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥
C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存
（2）NH3易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为 mol·L－1。
（3）氨气燃烧的化学方程式为_______________。
（4）HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的
性。
（5）“吸收塔” 尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：
①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2的反应原理为
Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋ ＋CO2（请填写完成化学方程式）。
②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO2共6 mol 的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为 ，若用通式NOx表示氮氧化物，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
17、某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图所示：
(1)装置A中放置无碱玻璃棉，其目的是除去________。为保证检测的准确性，装置C中盛放的化学试剂可以是________(填字母，下同)。
a．碱石灰
b．浓硫酸
c．五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)
(2)装置D中主要发生：2NaOH＋2NO2===NaNO2＋NaNO3＋H2O；2NaOH＋NO＋NO2===2NaNO2＋H2O
①若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量的比值________。
a．≥1 b．≤1 c．任意值
②可使用适量酸性H2O2溶液，将溶液中的NO全部氧化为NO，发生反应的离子方程式是__________________________________。
(3)溶液中NO直接排放在水体中也会造成污染，现用活泼金属将溶液中的NO转化为N2，实现氮元素的脱除，具体步骤如下：
步骤一 取适量(2)中H2O2处理后的溶液，调节pH至中性，蒸发浓缩，得到c(NO)为0.100 mol·
L－1的溶液甲。
步骤二 取三份50 mL溶液甲，分别用金属铝、金属铁和铝铁合金在45 ℃、惰性气体氛围中对溶液甲进行氮脱除。
步骤三 重复实验2～3次，溶液中NO的残留情况与反应时间的关系如图所示。
①金属铝和金属铁在0～3 h内，NO的脱除效率均很低，几乎没被脱除，其可能的原因是________________________。
②0～3 h内铝铁合金的氮脱除效率比金属铝、金属铁大得多，其可能的原因是__________________________。
(4)气囊用来储存处理后的气体，其中可能含少量NO气体，可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生成NO和Cl－，发生反应的离子方程式是___________________。
18、N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
（1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_____________。
（2）NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O 2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 （填字母）。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是 （填化学式）；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 （填化学式）。
（3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH（用稀盐酸调节）的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为_______________。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是__________。
19、氮化钙(Ca3N2)是一种重要的试剂，常温下为棕色固体，在空气中会被氧化，遇水强烈水解，产生刺激性气味气体。实验室设计如下装置用Ca与N2反应制备Ca3N2，并对Ca3N2纯度进行测定。回答下列问题：
Ⅰ.Ca3N2的制备
(1)仪器a的名称为_____，E装置的主要作用是________。
(2)实验开始时应首先点燃________(填“A”或“C”)处酒精灯，当观察到_________________时点燃另一处酒精灯。
Ⅱ.Ca3N2纯度的测定(已知所含的杂质不与水反应产生气体)
(3)方案一：①按图1所示连接装置，检查装置气密性后加入试剂。②测定虚线框内装置及试剂的质量m1；③关闭________(填“K1”或“K2”，下同)，打开________，用分液漏斗加入足量水，至不再产生气体；④___________________________；
⑤再次测定虚线框内装置及试剂的质量m2。则产品中Ca3N2的质量分数表达式为________。
(4)方案二：按图2所示连接装置，检查装置气密性后加入试剂。打开分液漏斗活塞向三颈烧瓶中加入蒸馏水，打开K持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，并用100 mL 1.00 mol·L－1的稀硫酸标准溶液完全吸收(液体体积变化忽略不计)，从烧杯中量取10.00 mL的吸收液注入锥形瓶中，用1.00 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过量的稀硫酸，到终点时消耗12.60 mL NaOH溶液。则产品中Ca3N2的质量分数为________%(结果保留一位小数)。
答案与解析
1、B
解析：A项,氮原子最外层5个电子,分子中两个氮原子间形成三个共用电子对,最外层达8电子的稳定结构;B项,NO与氧气能反应可生成NO2;NO2与水反应可生成NO;C项,氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮;D项,铁在浓硝酸中钝化,而Pt与浓硝酸不反应,原理不同。
含氮化合物在水体中过多蓄积会导致水体富营养化，需将其从水体中除去，该过程称为脱氮。常用的脱氮方法有吹脱法和折点氯化法。吹脱法：调节水体pH至8左右，然后持续向水中吹入大量空气。折点氯化法：调节水体pH至6左右，向水中加入适量NaClO。
2．B
解析：依据自然界中氮的部分循环过程图可知，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，M为硝酸盐，N为铵盐。过程①可能是自然固氮，但过程②不是，A错误；X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，是化合反应，B正确；NH3→N的过程元素化合价没有改变，所以不是氧化还原反应，C错误；若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，X在空气中点燃不能得到Y，D错误。
3、C
解析：稀硝酸被Cu还原为NO，故A错误；Cu与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与Cu反应，稀硫酸的氧化性比稀硝酸弱，故B错误；实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，故C正确；由上述实验可得出结论：Cu在常温下可以和稀硝酸反应，故D错误。
4、B
解析：使石蕊变红,只能说明硝酸具有酸性,不能说明硝酸具有氧化性,A错误;与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体,生成硝酸铜表现酸性,生成NO表现硝酸的氧化性,B正确;与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3,说明硝酸的酸性比碳酸的酸性强,不发生氧化还原反应,不能说明硝酸具有氧化性,C错误;与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2,只表现硝酸的氧化性,不表现酸性,D错误。
5、B
解析：根据图，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO2，B说法错误；＋4价的含氮氧化物有NO2、N2O4，密闭体系中，c存在2NO2⇌N2O4，C说法正确；d为硝酸，Cu与稀硝酸溶液反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。
6、B
解析：因最后气体为NO,设其物质的量为xmol,根据守恒思想,计算时抓住反应的始末态即可。反应物可看作Fe、HNO3和水,最终生成物是Fe2O3和NO,根据得失电子守恒可得:5.6g÷56g·mol-1×(3-0)=xmol×(5-2),解得x=0.1,故剩余气体在标准状况下的体积为0.1mol×22.4L·mol-1=2.24L=2240mL。
7、A
解析：A.二氧化硫只能使石蕊溶液变红，不能使其褪色，A错误；B.浓盐酸与MnO2常温下不反应，B正确；C.醋酸溶液与贝壳反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，C正确；D.浓氨水与生石灰生成氨气，AlCl3溶液与氨气反应生成氢氧化铝沉淀，D正确。答案为A。
8、B
解析：如果X是水,电解可生成O2,O2与N2反应生成NO,故X可能是一种氢化物,A项正确;Z为NO,如果Y是O2,那么NH3与O2在催化剂的条件下可以生成NO,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,所以不一定就是化合反应,B项错误;因为Z是NO,所以E可能是NO2(红棕色),C项正确;F可以是HNO3,M元素的化合价可能为+5价,D项正确。
9、C
解析：A．根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，气体体积减少的物质的量和硝酸的物质的量相等，则，，A正确；B．剩余气体都是NO，N元素和O元素的质量比等于其相对原子质量之比为14：16=7：8，B正确；C．根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，气体体积减少的体积与NO2的体积之比为2：3，NO2的体积为：，则NO的体积为：1.12L，原混合气体中NO2和NO的体积比为3：1，C错误；D．根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，NO2既作氧化剂又作还原剂，气体体积减少的物质的量与转移电子的物质的量相等，则转移电子的物质的量为：，D正确，故答案为：C。
10、D
解析：浓硝酸也具有挥发性，可以和氨气反应生成硝酸铵固体，也可以观察到白烟，故A错误；对某物质进行焰色试验，观察到黄绿色的火焰，说明含有钡元素，但不一定是钡盐，也可能是氢氧化钡，故B错误；含有HSO的溶液也可以和盐酸反应生成二氧化硫，故C错误；向某溶液中滴加NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明产生了氨气，则原溶液含有NH，故D正确。
11、C
解析：NO2与NaOH反应,达不到提纯的目的,收集不到NO2,A项错误;稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在石灰石表面阻止硫酸与碳酸钙进一步反应,B项错误;二氧化锰作催化剂分解过氧化氢,生成的氧气可以用浓硫酸干燥,氧气的密度比空气的大,可以用该装置收集,C项正确;氨气的密度比空气小,收集装置中应该短管进气长管出气,D项错误。
12、B
解析：A．液氨即液态的氨，只含有氨分子一种分子，所以为纯净物，A项正确；B．实验室制取氨气，可以采用NH4Cl与Ca(OH)2共热的方法；直接加热NH4Cl无法获得氨气，B项错误；C．氨易液化，液氨变为气体会吸收大量的热，因此可用作制冷剂，C项正确；D．由于氨极易溶于水，会使喷泉实验中的圆底烧瓶内的气压迅速减小，产生喷泉现象，D项正确；答案选B
13、A
解析：氯化铵分解生成氨和氯化氢，在试管口附近氨和氯化氢相遇又生成了白色固体氯化铵，故不能用于制备氨，选项A错误；可以在硬质玻璃管中进行氨还原氧化铜的反应，选项B正确；碱石灰可以干燥氨，选项C正确；氨极易溶于稀硫酸，该装置吸收尾气中的氨可以防止倒吸，选项D正确。
14、B
解析：根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸铁)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol，B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C正确；根据图像可知当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D正确。
15、C
解析：因为氨气的密度比空气的小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,③不符合“绿色化学”。
16、解析：(1)A项，工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，正确；B项，NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，正确；C项，NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，不正确；D项，NH3不易分解，不正确。C、D符合题意。(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为 mol·L－1≈0.045 mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为4NH3＋3O22N2＋6H2O。(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。(5)①纯碱溶液与NO2的反应原理为Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2。根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。②7 mol氨失去21 mol电子，根据题意和电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO2)＝4.5 mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反应过程中NOx分子得到2xe－，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
答案：(1)CD
(2)(或0.045)
(3)4NH3＋3O22N2＋6H2O
(4)氧化
(5)①NaNO2 ②1∶3
177(1)粉尘 b
(2)①a ②H2O2＋NO===NO＋H2O
(3)①金属铁和金属铝表面都有一层氧化膜 ②铝铁合金在溶液中形成原电池，加快化学反应速率 (4)3HClO＋2NO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋
18、答案：(1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
解析：(1)NH3与O2在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成N2O，根据得失电子守恒和原子守恒可知反应有水生成，配平化学方程式为2NH3＋2O2N2O＋3H2O。(2)①加快通入尾气的速率，不能提高尾气中NO和NO2的去除率，不选A；采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气液充分接触，能提高尾气中NO和NO2的去除率，选B；定期补充适量的NaOH溶液可增大反应物浓度，能提高尾气中NO和NO2的去除率，选C；②由吸收反应：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O，2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O可知，反应后得到NaNO2和NaNO3混合溶液，经浓缩、结晶、过滤得到NaNO2和NaNO3晶体，因此得到的NaNO2晶体混有NaNO3；由吸收反应可知，若NO和NO2的物质的量之比大于1∶1，NO不能被完全吸收，因此，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。(3)①在酸性的NaClO溶液中，次氯酸根离子和氢离子结合生成HClO，HClO和NO发生氧化还原反应生成NO和Cl－，根据得失电子守恒及电荷守恒、原子守恒，配平离子方程式为2NO＋3HClO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋；②在相同条件下，氧化剂的浓度越大，氧化能力越强，在酸性NaClO溶液中，溶液pH越小，溶液中HClO浓度越大，氧化NO的能力越强。
19、(1)蒸馏烧瓶 液封(或隔绝空气中的氧气)
(2)A E装置中有均匀的气泡产生
(3)K1 K2 打开K1，通一段时间的N2 ×100%
(4)91.3
解析：(2)由于Ca、Ca3N2都能与空气中的O2、H2O(g)等反应，故实验开始时应首先点燃A处的酒精灯，利用N2排尽装置中的空气，当观察到E装置中有均匀的气泡产生时点燃另一处酒精灯。(3)根据图1装置知，方案一的原理是Ca3N2与H2O反应产生NH3，U形管中碱石灰除去NH3中的H2O(g)，浓硫酸增加的质量为反应生成NH3的质量，由NH3的质量结合N元素守恒测定Ca3N2的纯度。反应生成NH3的质量为(m2－m1) g，根据N元素守恒，Ca3N2的质量为××148 g·mol－1＝ g，产品中Ca3N2的质量分数为×100%＝×100%。(4)方案二的原理是Ca3N2与H2O反应产生NH3，打开K持续通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，NH3完全被稀硫酸标准溶液吸收，然后用NaOH标准溶液滴定过量的稀硫酸，则10.00 mL溶液中过量硫酸的物质的量n过量(H2SO4)＝n(NaOH)＝×1.00 mol·L－1×0.012 60 L＝0.006 3 mol，与NH3反应的硫酸的物质的量为1.00 mol·L－1×0.1 L－0.006 3 mol×＝0.037 mol，根据反应2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4以及N元素守恒可知，Ca3N2的物质的量为0.037 mol，产品中Ca3N2的质量分数为×100%≈91.3%。
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