2019版高考化学一轮优化探究练习：第4章 第17讲 氮及其化合物 (含解析)
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1．下列叙述不正确的是( )
A．NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水
B．NH3遇到挥发性强酸就能产生白烟
C．硝酸应放在棕色的细口瓶中保存
D．NO和NH3均可用排空气法收集
解析：NO的密度和空气接近，且NO和O2反应生成NO2，所以NO应采用排水集气法收集，D项错误。
答案：D
2．下列说法正确的是( )
A．盐酸、硫酸、硝酸都是强氧化性酸
B．雷雨天气可以产生硝酸，不会给作物带来危害
C．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸，在管口观察到红棕色气体，原因是HNO3分解生成了NO2
D．因为浓硝酸有酸性，所以浓硝酸不可用铁制容器盛放
解析：盐酸、稀硫酸不属于强氧化性酸，A选项错误；C选项，发生3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，NO遇空气生成红棕色NO2，C项错误；D选项，浓硝酸使铁、铝发生钝化，可以用铁制容器盛放，D项错误。
答案：B
3．已知氨气极易溶于水，而难溶于有机溶剂CCl4。下列装置中不适宜做氨气尾气吸收的是( )
解析：A项，水的密度比四氯化碳小，浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氨气反应，也不溶解氨气，该装置既能够吸收易溶于水的气体，又能够防止倒吸，A正确；B项，吸收装置中的导管下连漏斗，漏斗的边缘紧靠液面，易吸收易溶于水的气体，能防止倒吸，B正确；C项，吸收装置中的导气管插入到液面以下，吸收易溶于水的气体时产生倒吸，C错误；D项吸收装置可吸收易溶于水的气体，能防止倒吸，D正确。
答案：C
4．关于氮的变化关系图如下：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．上述反应中只有③属于氮的固定
解析：工业上生产硝酸的流程：氮气和氢气反应生成氨气，氨气与氧气反应生成NO，NO再与氧气反应生成NO2，最后将NO2溶于水得到硝酸，A正确。路线Ⅰ：在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应生成NO；路线Ⅱ：NO不稳定，易被氧气氧化为NO2；路线Ⅲ：NO2溶于水生成硝酸，B正确。N元素化合价变化：N2(0价)→NH3(－3)价→NO(＋2价)，N2(0价)→NO(＋2价)→NO2(＋4价)→HNO3(＋5价)，都是氧化还原反应，C正确。③是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误。
答案：D
5．如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则(1)和(2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．4∶3
C．5∶7 D．7∶5
解析：设试管的体积为1 L，水充满整个试管，溶液的体积是1 L，无论是NO2还是NO都转变成了HNO3，根据氮元素守恒，生成的HNO3的物质的量相等，即硝酸的物质的量浓度相等，答案选A。
答案：A
6．某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是( )
A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应
B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色
C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体
D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
解析：生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。
答案：D
7．无色的混合气体甲可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的某几种。将100 mL甲气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余。则甲气体的组成为( )
A．NH3、NO、CO2 B．NH3、NO2、N2
C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2
解析：NO2是红棕色的气体，所以一定不存在NO2；甲气体经过足量的浓硫酸后剩余气体体积为80 mL，说明一定有NH3存在；二氧化碳可以和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，无色的NO气体与氧气反应变为红棕色的NO2，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明有NO、CO2；用排水法收集气体，几乎无气体剩余，说明没有N2，所以一定含有的气体为NH3、NO、CO2，一定不含有NO2、N2，故选A。
答案：A
8．“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四个“封管试验”(夹持装置未画出)，判断下列说法正确的是( )
A．加热时，a上部聚集了固体NH4Cl，说明NH4Cl的热稳定性比较好
B．加热时，发现b中I2变为紫色蒸气，在上部又聚集为紫黑色的固体
C．加热时，c中溶液红色变深，冷却后又变浅
D．水浴时，d内气体颜色变浅，e内气体颜色加深
解析：A选项，NH4Cl受热分解生成的NH3、HCl，在上部化合生成固体NH4Cl，A选项错误；B选项，I2易升华，正确；C选项，氨气易挥发，加热时，氨水浓度减小，碱性减弱，溶液红色变浅，C选项错误；2NO2N2O4为放热反应，所以d内气体颜色变深，D选项错误。
答案：B
9．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( )
A．60 mL B．45 mL
C．30 mL D．15 mL
解析：由电子守恒和电荷守恒可知O2得电子数等于Cu2＋结合的OH－数，故消耗NaOH溶液的体积为＝0.06 L＝60 mL。
答案：A
10. 某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是( )
A．原混合酸中NO的物质的量为0.1 mol
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气
C．第二份溶液中的最终溶质为FeSO4
D．稀H2SO4浓度为2.5 mol·L－1
解析：铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图看出OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知NO反应完了，第二份溶液中NO应为×3÷3＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14 g，即0.25 mol，故原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5 mol·L－1，NO物质的量为0.2 mol。
答案：A
11．某研究小组要快速制取干燥的氨气，提供的药品有：浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰，提供的仪器如图所示(必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去)。
(1)需选择的药品是______________，该小组将选择的药品混合后快速放出氨气的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
选择的仪器________(填序号)。
(2)若用如图装置收集NH3，如何判断烧瓶中已收集满NH3？
________________________________________________________________________。
解析：(1)要快速制备NH3可选用浓氨水和NaOH固体，原因是NaOH固体溶解时放热加快NH3逸出，且c(OH－)增大，使NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋OH－平衡左移，有利于NH3放出。选用①③⑥或①③⑦。
(2)由于氨气易溶于水NH3＋H2ONH3·H2O，呈碱性，使滴有酚酞的水变红，据此可判断。
答案：(1)浓氨水、氢氧化钠固体 NaOH溶于水放热，促使氨水分解放出氨气，且c(OH－)增大，使NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋OH－平衡左移，有利于NH3放出 ①③⑥或①③⑦
(2)漏斗下端边沿与水面接触处溶液颜色变为浅红色
12．利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。
(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，由于NH3极易溶于水，使烧瓶内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中，形成喷泉。(2)先打开a、c活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，烧瓶Ⅱ中的气压迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl气体会流向烧瓶Ⅱ中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。(3)在(2)基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；若打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中，形成双喷泉。
答案：(1)先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞)
(2)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟
(3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，关闭a活塞，然后打开b活塞 先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，打开b活塞
13．在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：
(1)实验过程中，观察到的主要现象是
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
(2)用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是
________________________________________________________________________。
(3)若要验证最终得到的气体生成物，最简便的操作及现象是
________________________________________________________________________。
答案：(1)①铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解并逐渐消失
②小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色
③大烧杯中有红棕色气体生成，后来慢慢变成无色
④大烧杯内液面上升，水槽中液面下降
(2)反应体系封闭，无氮氧化合物逸出，不污染环境
(3)轻轻掀起倒扣的大烧杯，通入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为NO气体
14．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：
(1)上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_______(填化学式)。
(2)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)工艺中采用气—液逆流接触吸收，其目的是增大NO、NO2气体与石灰乳的接触面积，增强吸收效果。硝酸工业的尾气用石灰乳吸收，吸收过滤后的滤渣可循环使用，则滤渣中主要含有未反应的Ca(OH)2。
(2)控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1，与石灰乳发生反应：Ca(OH)2＋NO＋NO2===Ca(NO2)2＋H2O。若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，混合气体发生上述反应后，NO有剩余，且不能被石灰乳吸收，导致排放的气体中NO含量升高。若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，混合气体发生上述反应后，NO2有剩余，NO2可与Ca(OH)2发生反应生成Ca(NO3)2，导致产品中Ca(NO3)2含量升高。
(3)酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，据得失电子守恒，可写出离子方程式：3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O。
答案：(1)使尾气中的NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
(2)排放气体中NO含量升高 产品中Ca(NO3)2含量升高
(3)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
