2019届高考化学一轮复习顶层设计配餐作业：13 《氮及其化合物》 含解析 练习

配餐作业(十三)　氮及其化合物

►►见学生用书P381

1．下列叙述与氮元素的循环无关的是(　　)

A．工业合成氨的过程是固氮的过程

B．自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物

C．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气

D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收

解析　C项中由于N2很不活泼，故作保护气，不参与化学反应，也就不参与氮的循环。

答案　C

2．科学家预测，氨有望取代氢能，成为重要的新一代绿色能源。下列有关说法不正确的是(　　)

A．液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O

B．液氨具有腐蚀性和毒性，在使用过程中要防止液氨泄漏

C．氨气比空气轻，标准状况下密度约为0.76 g·L－1

D．氨气与氢气相比，优点在于氨气不容易发生爆炸，使用时更安全

解析　该反应中有污染性气体NO产生，故不符合清洁能源的要求，A项错误；B、D两项均正确；氨气在标准状况下的密度ρ标＝＝＝0.76 g·L－1，C项正确。

答案　A

3．下列制备氨水的实验装置中最合理的是(　　)

解析　制备氨水不需要干燥氨气，A、C两项错误；不能防止倒吸，D项错误。

答案　B

4．(2018·湖南六校联考)a mol FeS与b mol FeO投入V L c mol·L－1的HNO3溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液可看做Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的HNO3可能为(　　)

A．(a＋b)×63 g  B．(a＋b)×169 g

C．(Vc－) mol  D．(a＋b) mol

解析　

FeS＋6HNO3===Fe(NO3)3＋H2SO4＋3NO↑＋2H2O

amol           amol            3amol

3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O

bmol              bmol      mol

若HNO3恰好完全反应，反应中未被还原的HNO3的物质的量等于反应后溶液中NO的物质的量，即3(a＋b)mol，未被还原的HNO3的质量为(a＋b)×189 g。若HNO3过量，作氧化剂的HNO3为mol，则未被还原的HNO3为mol。综上所述，本题选C。

答案　C

5．将充有n mL NO和m mL NO2气体的试管倒立于盛水的水槽中，然后通入n mL O2。m>n，则充分反应后，试管中气体在同温同压下的体积为(　　)

A. mL  B． mL

C. mL  D． mL

解析　可认为首先发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，反应后剩余 mL O2，然后发生反应4NO2＋O2＋H2O===4HNO3， mL O2消耗NO2 n mL，则NO2过量，最后剩余NO的体积为过量NO2的三分之一，即 mL。

答案　A

6．(2018·南通调研)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质，其中能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙除去氨气中的水蒸气

C．用装置丙验证氨气具有还原性

D．用装置丁吸收尾气

解析　用装置甲制取氨气需要加热，A项错误；氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵，B项错误；氨气与氧化铜在加热条件下反应生成N2、水和铜，可以验证氨气具有还原性，C项正确；用装置丁吸收尾气容易引起倒吸，D项错误。

答案　C

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SO和N4H两种离子，当N4H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)2N4H＋2SO

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

解析　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SO和N4H两种离子，N4H4(SO4)2为离子化合物，电离方程式为N4H4(SO4)2===N4H＋2SO，B项错误；草木灰的主要成分K2CO3、K3PO4都为强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，当N4H遇到碱性溶液时，会生成N4分子，故不能混合施用，C项正确；N4H4(SO4)2中含有离子键，D项错误。

答案　C

【拓展延伸】

肼(N2H4)是强还原剂，在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属单质，并用作喷气式发动机燃料、火箭燃料等。呈碱性，碱性比氨弱。

8．下列说法不正确的是(　　)

A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解

B．某气体能使湿润的红色石蕊试红变蓝，该气体的水溶液一定显碱性

C．铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

D．HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步实现

解析　加入Cu(NO3)2后，Cu和H＋、NO发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A项不正确；使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3，NH3溶于水后使溶液显碱性，B项正确；Cu与稀硝酸反应时，还原产物为NO，NO可与O2反应生成NO2，C、D两项正确。

答案　A

9．下列离子方程式正确的是(　　)

A．实验室用氯化铵和熟石灰制氨：

NH＋OH－NH3↑＋H2O

B．NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热：

NH＋OH－NH3·H2O

C．氨水中加盐酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O

D．氨水中通入少量CO2：

CO2＋NH3·H2O===NH＋HCO＋H2O

解析　A项不能写离子方程式，B项应生成NH3，D项应生成(NH4)2CO3。

答案　C

10．(2018·江西五市八校联考)将17.9 g由Al、Fe、Cu组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，产生气体3.36 L(标准状况)；另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中，向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液，得到沉淀的质量为25.4 g；若HNO3的还原产物仅为NO，则生成的NO在标准状况下的体积为(　　)

A．2.24 L  B．4.48 L

C．6.72 L  D．8.96 L

解析　加入足量的氢氧化钠溶液中发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，生成的氢气为3.36 L，即0.15 mol，所以含有铝0.1 mol，而0.1 mol铝变为＋3价，转移0.3 mol电子。Fe被氧化为＋3价，Cu被氧化为＋2价。假设Fe、Cu的物质的量分别是x、y，质量和：2.7＋56x＋64y＝17.9；沉淀量：107x＋98y＝25.4；解得x＝0.1 mol，y＝0.15 mol，Al、Fe、Cu的物质的量分别是0.1 mol、0.1 mol、0.15 mol，所以转移电子总数为0.9 mol；氮原子从硝酸中的＋5价还原为＋2价，共转移0.9 mol电子，则生成NO为0.3 mol，则V(NO)＝6.72 L。

答案　C

11．(2018·滨州期末)十九大报告指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”。控制和治理NOx、SO2、CO2是解决光化学烟雾、减少酸雨和温室效应的有效途径，对构建生态文明有着极为重要的意义。请回答下列问题：

(1)利用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。

①SCR(选择催化还原NOx)工作原理：

尿素水溶液热分解为NH3和CO2的化学方程式为____________________________，SCR催化反应器中NH3还原NO2的化学方程式为______________________________。

②NSR(NOx储存还原)工作原理：

在储存过程中，NO发生的总化学反应方程式为________________________________。

(2)双碱法除去SO2的工作原理：NaOH溶液Na2SO3溶液

过程①的离子方程式为__________________________；CaO在水中存在如下转化：CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，从平衡移动的角度，简述过程②NaOH再生的原理：

__________________________________。

解析　(1)①根据原子守恒可知尿素水溶液热分解为NH3和CO2的化学方程式为CO(NH2)2＋H2OCO2＋2NH3；SCR催化反应器中NH3还原NO2生成氮气和水的化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O。②根据示意图可知在储存过程中NO在催化剂的作用下转化为硝酸钡，因此发生的总化学反应方程式为2BaO＋4NO＋3O22Ba(NO3)2。(2)过程①是氢氧化钠溶液吸收SO2转化为亚硫酸钠，反应的离子方程式为2OH－＋SO2===SO＋H2O；由于溶液中的SO与Ca2＋结合生成CaSO3沉淀，使平衡正向移动，因此有NaOH生成。

答案　(1)CO(NH2)2＋H2OCO2＋2NH3　8NH3＋6NO27N2＋12H2O　

2BaO＋4NO＋3O22Ba(NO3)2

(2)2OH－＋SO2===SO＋H2O　SO与Ca2＋生成CaSO3沉淀，平衡正向移动，有NaOH生成

12．氨气在工农业生产中有重要应用。

(1)①氮气用于工业合成氨，写出氮气的电子式为______________________；

②NH3的稳定性比PH3________(填“强”或“弱”)。

(2)如图所示，向NaOH固体上滴几滴浓氨水，迅速盖上盖，观察现象。

表面皿

①浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为________________________。

②浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能是______________(写化学式，一种即可)。

③FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间后变成红褐色，发生的反应包括Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH和__________________________________________________。

(3)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下，向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大，用平衡移动原理解释其原因：_____________________________。

(4)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)，反应的化学方程式为______________________，若反应中有0.3 mol电子发生转移时，生成亚硝酸的质量为________ g(小数点后保留两位有效数字)。

解析　据方程式：

2NH3＋3O22HNO2＋2H2O

2×47 g　　转移12 mol e－

m(HNO2)　　0.3 mol

2×47 g∶12＝m(HNO2)∶0.3

m(HNO2)＝2.35 g。

答案　(1)①∶N⋮⋮N∶　②强

(2)①NH3＋HCl===NH4Cl

②NH4HSO4或(NH4)2SO4

③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

(3)氨在水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入NaOH后OH－浓度增大平衡逆向移动，故有利于氨的脱除

(4)2NH3＋3O22HNO2＋2H2O　2.35

13．如图是在实验室进行氨气快速制备与性质探究实验的组合装置，部分固定装置未画出。

(1)在组装好装置后，若要检验A～E装置的气密性，其操作是首先__________________，打开弹簧夹1，在E中装入水，然后微热A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯，E中导管有水柱形成，说明装置气密性良好。

(2)装置B中盛放的试剂是____________________。

(3)点燃C处酒精灯，关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗活塞，稍等片刻，装置C中黑色固体逐渐变红，装置E中溶液里出现大量气泡，同时产生____________________________(答现象)；从E中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写出在C中发生反应的化学方程式：________________________________。

(4)当C中固体全部变红色后，关闭弹簧夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量C中固体质量，若反应前固体质量为16 g，反应后固体质量减少2.4 g，通过计算确定该固体产物的成分__________________________________(用化学式表示)。

(5)在关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入F中，很快发现装置F中产生白烟，同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中，写出产生白烟的化学方程式：

__________________________________________________，

迅速产生倒吸的原因是____________________________。

解析　(1)A是制备NH3的装置，B是干燥NH3的装置，C是NH3与CuO的反应装置，E是处理氨气尾气的装置，F是NH3与Cl2的反应装置，G是处理Cl2尾气的装置。(2)干燥NH3需使用碱性干燥剂。(3)C中CuO与NH3发生氧化还原反应生成红色的Cu、N2和H2O；E中发生反应：2NH3＋BaCl2＋SO2＋H2O===BaSO3↓＋2NH4Cl。(4)若产物全部是Cu，则由差量法知减小的全部是O元素的质量，即n(CuO)＝n(O)＝2.4 g÷16 g·mol－1＝0.15 mol，所以反应的CuO的质量为0.15 mol×80 g·mol－1＝12 g<16 g，所以CuO未完全转化成Cu，高温情况下CuO分解生成Cu2O和O2，剩余固体中可能含有Cu2O。(5)Cl2可将NH3氧化为N2，同时生成的HCl会和NH3反应生成NH4Cl，产生白烟现象，F瓶内压强变小，从而出现倒吸现象。

答案　(1)关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞

(2)碱石灰(或生石灰)

(3)白色沉淀　2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O

(4)Cu2O、Cu

(5)3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl　盛满氯气的集气瓶中因氨气与Cl2反应生成固体，导致瓶内压强减小，引起溶液倒吸

14．当硝酸与金属或非金属反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题：

(1)金属Zn与某浓度的硝酸反应时无气体产生，那么硝酸的还原产物为____________(填化学式)。

(2)某混酸由200 mL 3 mol·L－1的稀硝酸和200 mL 2.5 mol·L－1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)。将其分成两等份，分别与铜和铁反应，还原产物只有NO，则最多能溶解__________mol Cu和__________g Fe。

(3)200 mL 16 mol·L－1的浓硝酸与3.2 g Cu反应，反应过程中还原产物只有NO2，则反应结束后，产生气体的体积为____________________(标准状况下)，溶液中c(H＋)∶c(NO)＝____________∶____________(忽略HNO3的挥发)。

(4)用试管将(3)反应产生的NO2收集满并倒立在足量的水中，待试管中液面不再上升时，试管中剩余气体的体积约为原气体体积的____________。试管中的液体的物质的量浓度为____________(假设试管中的液体不对外扩散，此反应条件下1 mol 气体的体积为25.0 L)。如果NO2中混有N2O4气体，试管中的液体的物质的量浓度将____________(填“增大”“减小”或“不变”)。

解析　(1)硝酸被还原，N元素化合价降低，若无气体产生，则还原产物为NH4NO3(或NH)。

(2)设最多溶解x mol Cu，一份溶液中n(NO)＝0.3 mol，n(H＋)＝0.8 mol，

据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

3        8     2

x       0.8    0.3

可知x＝0.3(NO过量)

因在反应中Fe和Cu的化合价变化均为2价，则最多溶解Fe的物质的量也是0.3 mol，质量为56 g·mol－1×0.3 mol＝16.8 g。

(3)据电子守恒V(NO2)＝×2×22.4 L/mol＝2.24 L。

根据方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，可知：

c(H＋)∶c(NO)＝n(H＋)∶n(NO)＝(3.2－0.2)∶(3.2－0.1)＝30∶31。

(4)根据方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知试管中剩余气体的体积约为原气体体积的。设试管的体积为1 L，则试管中溶液(HNO3)的物质的量浓度根据c＝可得c＝＝0.04 mol·L－1。

若NO2中混有N2O4，则根据3N2O4＋2H2O===4HNO3＋2NO可知所得溶液的体积减小，HNO3的物质的量增加，则HNO3的物质的量浓度将增大。

答案　(1)NH4NO3(或NH)

(2)0.3　16.8

(3)2.24 L　30　31

(4)1/3　0.04 mol·L－1　增大