2020届高考化学总复习——第四章 课时跟踪练(十五)

课时跟踪练(十五)　氮及其重要化合物

1.随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。某汽车尾气处理装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物

B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2

C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应

D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2

解析：反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2，2NO2＋4CON2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。

答案：D

2．如图所示是NH3的两个性质实验，下列有关说法中正确的是(　　)

A．两个实验均表现了NH3易溶于水

B．两个实验均表现了NH3易挥发

C．两个实验均表现了NH3是碱性气体

D．两个实验均表现了NH3是还原性气体

解析：实验一是氨气的喷泉实验，喷泉实验证明氨气极易溶于水，溶于水形成一水合氨弱碱溶液，滴加酚酞的溶液变红色，证明氨气是碱性气体。实验二中浓氨水挥发出的氨气分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成白烟氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，氨气遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨气是碱性气体。

答案：C

3．氮及其化合物的变化关系如下图所示。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．上述所有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：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，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。

答案：D

4．氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是(　　)

A．“两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同

B．“两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素

C．“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡

D．“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质

解析：新制氯水中存在的微粒有Cl2、H2O、HClO、Cl－、ClO－、H＋和OH－，新制氨水中存在的微粒有NH3、H2O、NH3·H2O、NH、H＋和OH－，A错；氨水无漂白性，B错；氯水变质是因为HClO见光分解，氨水变质是由于氨气的挥发，D错。

答案：C

5．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是(　　)

A．V1＞V2＞V3　 B．V1＞V3＞V2

C．V2＞V3＞V1   D．V3＞V1＞V2

解析：设各种气体的体积都为1体积。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝(1＋)体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－)体积。③剩余N2的体积V3＝1体积。即B项符合题意。

答案：B

6．木炭与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验。则澄清石灰水的变化可能是(　　)

A．①不变浑浊，②变为乳白色浑浊

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：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，气体先导入适量水中，二氧化氮溶于水，得到硝酸和一氧化氮，二氧化碳几乎不溶于水，再导入澄清的石灰水中，二氧化碳可以使石灰水变浑浊，即①变浑浊；气体直接导入澄清的石灰水中，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。

答案：B

7．(2019·常州调研)实验室制取氨气、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出

C．装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜

D．可以用装置丁吸收氨气，进行尾气处理

解析：氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，冷却后又重新化合生成氯化铵，不能用装置甲制取氨气，A错误；氨气密度小于空气，可以用向下排空气法收集，即用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出，B正确；装置丙中黑色固体变成红色时还原产物不一定为铜，因为氧化亚铜也是红色的，C错误；氨气极易溶于水，不能用水直接吸收，D错误；答案选B。

答案：B

8．(2019·湘潭模拟)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列有关表述正确的是(　　)

A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥

B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解

C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应

D．图中所涉及的盐类物质均可以水解

解析：A项，NaHCO3不是化肥；B项，Na2CO3受热不易分解；D项，NaCl不水解。

答案：C

9．在100 mL稀HNO3和稀H2SO4组成的混合溶液中，两种酸的物质的量浓度之和为0.4 mol·L－1。向该溶液中加入足量的铜粉后加热，充分反应后，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度最大值为(反应前后溶液体积变化忽略不计)(　　)

A．0.15 mol·L－1   B．0.24 mol·L－1

C．0.30 mol·L－1   D．0.36 mol·L－1

解析：反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜足量，由上述反应方程式可知，NO和H＋的物质的量之比为1∶4，即氢离子与硝酸根恰好反应，生成的铜离子物质的量最大，设HNO3、H2SO4各为x mol、y mol，则n(NO)∶n(H＋)＝x∶(x＋2y)＝1∶4，x＋y＝0.4 mol×0.1 L，联立解得x＝0.016 mol、y＝0.024 mol，由方程式可知，生成铜离子的物质的量为0.016 mol×＝0.024 mol，故铜离子的最大浓度为＝0.24 mol·L－1，故选B。

答案：B

10．(2019·西安质检)亚硝酸钠(化学式为NaNO2)是一种常用的防腐剂，回答下列问题：

(1)NaNO2中N元素的化合价为________。

(2)亚硝酸钠在320 ℃时能分解产生氧化钠固体、一氧化氮和一种常见的助燃性气体。该反应的化学方程式

_____________________________________________________。

(3)我国规定火腿肠中亚硝酸钠添加标准为每千克食品含量不超过150毫克，以此计算，200 g 15%的亚硝酸钠溶液至少可用于生产火腿肠______千克。

(4)在酸性条件下，NaNO2与KI按物质的量1∶1恰好完全反应，且I－被氧化为I2时，产物中含氮的物质为________(填化学式)。

(5)工业废水中的NaNO2可用铝粉除去，已知此体系中包含Al、NaAlO2、NaNO2、NaOH、NH3、H2O六种物质。该反应的化学方程式为______________________________________________________

_____________________________________________________。

解析：(1)根据在化合物中正负化合价代数和为零，可设亚硝酸钠中氮元素的化合价为x，则：(＋1)＋x＋(－2)×2＝0，解得x＝＋3。

(2)因为亚硝酸钠在320 ℃时能分解产生氧化钠固体、一氧化氮气体和一种常见的助燃性气体，故反应的化学方程式为4NaNO22Na2O＋4NO↑＋O2↑。

(3)因为我国规定肉灌肠中亚硝酸钠添加标准为每千克食品含量不超过150毫克，所以200 g、15%的亚硝酸钠溶液至少可用于生产肉灌肠的质量为200×15%÷＝200，故答案为200。

(4)碘离子被氧化为碘单质时，所有的碘元素化合价升高了2价，消耗碘离子是2 mol，亚硝酸钠中氮元素化合价是＋3价，2 mol的亚硝酸钠得到2 mol电子时，则需氮元素的化合价降为＋2价，所以产物中含氮的物质为NO。

(5)亚硝酸钠具有氧化性，金属铝具有还原性，碱性条件下，二者发生氧化还原反应生成偏铝酸盐和氨气，反应的化学方程式为：NaNO2＋2Al＋NaOH＋H2O===2NaAlO2＋NH3↑。

答案：(1)＋3　(2)4NaNO22Na2O＋4NO↑＋O2↑

(3)200　(4)NO　(5)NaNO2＋2Al＋NaOH＋H2O===2NaAlO2＋NH3↑

11．某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。

图1

图2

(1)装置A中烧瓶内试剂可选用______(填序号)。

a．碱石灰  b．浓硫酸

c．生石灰  d．五氧化二磷

e．烧碱

(2)若探究氨气的溶解性，需在K2的导管末端连接图2装置中的________装置(填序号)，当装置D中集满氨气后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是________________________________

_____________________________________________________。

(3)若探究氨气的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气装置。

①用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过分别盛有________、__________试剂的洗气瓶；

②D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为___________________________________

____________________________________________________；

③从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2，则C装置中应盛放________溶液(填化学式)，反应的离子方程式为

____________________________________________________。

解析：(1)在浓氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应CaO＋H2O===Ca(OH)2生成Ca(OH)2]或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，原理同上述，都可快速制备氨气。

(2)氨气极易溶于水，不溶于CCl4，需选择防倒吸装置进行实验探究，因此需选择图2中的Ⅱ或Ⅲ。根据喷泉实验的原理，要使装置D发生喷泉现象，可用热毛巾将烧瓶捂热，D中氨气受热膨胀通过导管与水接触，即产生“喷泉”。

(3)①用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气体和水蒸气，要得到纯净、干燥的氯气需通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气。②探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，联系NH3＋HCl===NH4Cl可知，“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味的气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。③氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。

答案：(1)ace　(2)Ⅱ或Ⅲ　用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)　(3)①饱和食盐水　浓硫酸　②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2　③NaOH　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

12．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________(填序号)。

A．工业合成NH3需要在高温高压下进行

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表示氧化物，则每摩尔氨可将________mol的NOx转化为N2。

解析：(1)工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，故A正确；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，故B正确；NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，故C不正确；NH3不易分解，故D不正确。故选CD。

(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＋5O24NO＋6H2O。

(4)在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的氧化性。

(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答案为NaNO2。②7 mol氨失去21 mol电子，根据题意和得失电子守恒可得2n(NO)＋4n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋n(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＋5O24NO＋6H2O

(4)氧化　(5)①NaNO2　②1∶3