高考化学一轮复习课时分层作业十五氮及其化合物含解析新人教版

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氮及其化合物 (建议用时40分钟)1．(2021·长春模拟)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)选项实验操作现象解释或结论A少量的Fe粉中加入足量稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋B取某溶液于试管中，滴入稀氢氧化钠溶液试管口处湿润的红色石蕊试纸未变蓝盐中一定不含NHC用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上试纸先变蓝后变白浓氨水呈碱性且有漂白性D浓硝酸加热有红棕色气体产生硝酸有强氧化性【解析】选A。少量的Fe粉中加入足量稀硝酸，生成硝酸铁，则滴入KSCN溶液，溶液为红色，故A正确；未加热，不能生成氨气，不能证明NH的存在，故B错误；浓氨水点到红色石蕊试纸上变蓝，不具有漂白性，故C错误；加热分解生成二氧化氮，由现象不能说明硝酸具有强氧化性，故D错误。2．(2021·聊城模拟)一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如下：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＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OB．步骤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【解析】选B。A项，过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，正确；B项，步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，错误；C项，由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，正确；D项，当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮、氧气与H2O反应生成硝酸，能够与铜继续反应，正确。3.(双选)利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。下列说法不正确的是 (　　)A.该分解过程是2NON2+O2B.实验室制取NO可以用铜与稀硝酸反应C.过程②释放能量,过程③吸收能量D.标准状况下,NO分解生成5.6 L N2转移电子数约为0.25NA【解析】选C、D。A.由图可知，NO分解生成N2和O2，化学方程式为2NON2＋O2，故A正确；B.实验室常用铜与稀硝酸反应制取NO，硝酸具有强氧化性，能和较不活泼的金属Cu反应生成硝酸铜、NO和水，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故B正确；C.过程②是断裂化学键的过程，吸收能量；过程③是形成化学键的过程，释放能量，故C错误；D.依据方程式：2NON2＋O2，生成1 mol氮气转移4 mol电子，则生成5.6 L N2转移电子数为×4×6.02×1023 mol－1＝6.02×1023，故D错误。4．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.实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO2B．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强C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2OD．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以与稀硝酸反应，也可以与稀硫酸反应【解析】选C。①中发生3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成硝酸铜溶液为蓝色，试管口NO被氧化生成红棕色的二氧化氮，但硝酸被还原生成NO，A错误；③中加稀硫酸，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，而硝酸的氧化性强，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，C正确；Cu在常温下与稀硝酸反应，生成Cu(NO3)2，再滴加稀硫酸，则稀硫酸提供的氢离子与溶液中的NO相当于加入了硝酸，无法证明常温下铜可以与稀硫酸反应，D错误。5．某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质。备选装置(其中水中含酚酞溶液)  ⅠⅡⅢ图2 (1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填字母)。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＋H2O⇌NH3·H2O⇌NH＋OH－，向其中加入生石灰[发生反应CaO＋H2O===Ca(OH)2]或烧碱，都会使平衡左移，同时放出大量的热促进氨的挥发。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，可用热毛巾将烧瓶焐热，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，由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　用热毛巾将烧瓶焐热(其他合理答案均可)　(3)①饱和食盐水　浓硫酸②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2③NaOHCl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O6.(双选)合成氨及其相关工业中部分物质间的转化关系如图:下列相关说法正确的是 (　　)A.反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于氧化还原反应B.反应Ⅳ和Ⅵ中的部分产物可在上述流程中循环使用C.甲、乙、丙和丁四种物质中都含有氮元素D.制取物质丁时,先向饱和氯化钠溶液中通CO2至饱和再通NH3【解析】选A、B。反应Ⅰ是工业合成氨,Ⅱ是氨气的催化氧化,Ⅲ是一氧化氮转化为二氧化氮,Ⅳ是二氧化氮自身氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮,均属于氧化还原反应,Ⅴ为NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,为非氧化还原反应,故A正确;NO可进一步反应生成二氧化氮、二氧化氮和水反应生成一氧化氮,可以循环使用,碳酸氢钠受热分解生成纯碱、水和二氧化碳,二氧化碳在上述流程中能被再次利用,故B正确;分析可知甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素,丁为NaHCO3,不含氮元素,故C错误;二氧化碳溶解度较小,应先通入氨气,否则浓度偏低,故D错误。【加固训练—拔高】厌氧氨化法(Anammox)是一种新型的氨氮去除技术，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)A．1 mol NH所含的电子总数与1 mol—OH所含的电子总数相同B．1 mol联氨(N2H4)中含有5 mol共价键C．过程Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为还原反应D．用该方法每处理1 mol NH，需要的NO为0.5 mol【解析】选B。1 mol NH和1 mol —OH中分别含有10 mol、9 mol电子，A错误。联氨的结构式为HNHNHH，1 mol联氨中含有4 mol N—H键和1 mol N—N键，B正确。过程Ⅱ，N2H4转化为N2H2，氮元素的化合价由－2变为－1，因此过程Ⅱ属于氧化反应；过程Ⅲ，N2H2转化为N2，氮元素的化合价由－1变为0，因此过程Ⅲ属于氧化反应；过程Ⅳ，NO转化为NH2OH，氮元素的化合价由＋3变为－1，因此过程Ⅳ属于还原反应，综上可知C错误。NH中氮元素为－3价，NH2OH中氮元素的化合价为－1，N2H4中氮元素的化合价为－2，根据得失电子守恒，参与反应的NH与NH2OH的物质的量之比为1∶1，即每处理1 mol NH，需要的NH2OH为1 mol，根据氮原子守恒可知所需n(NO)＝n(NH2OH)＝1 mol，D错误。7．(2021·茂名模拟)某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是(　　)A.①中固体可换为NH4ClB．②中药品为P2O5C．反应一段时间后，③中黑色固体变为红色D．反应一段时间后，④中锥形瓶收集到液氨【解析】选C。①中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气，②为干燥装置，可为碱石灰等，③中在加热条件下，氨气与CuO发生氧化还原反应可生成氮气、水和铜，④可收集氨水，以此解答该题。A.NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，遇冷重新反应生成NH4Cl，无法制取NH3，故A错误；B.P2O5会与H2O、NH3反应生成(NH4)3PO4，不能用P2O5干燥氨气，故B错误；C.NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，则反应一段时间后，③中黑色固体变为红色，故C正确；D.液氨的沸点为－33.5 ℃，无法在冰中液化，氨气与氧化铜反应后生成水，过量的氨气可溶于水，故收集到的是氨水，故D错误。8．(2021·北京朝阳区模拟)用如图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。下列说法正确的是(　　)已知：FeSO4＋NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)　ΔH＜0。主要实验操作实验现象打开弹簧夹，通入一段时间CO2后，滴入浓硝酸后无明显现象，加热烧瓶，反应开始后停止加热①A中有红棕色气体产生，一段时间后，气体颜色逐渐变浅；反应停止后，A中无固体剩余。②B中溶液变棕色取少量A中溶液，加几滴氯水，再滴入KSCN溶液③溶液变为红色取少量B中溶液，加热④B中棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且在空气中变为红棕色A.滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是温度低，反应速率太慢B．实验现象③说明反应后A中溶液含有Fe2＋C．实验现象④说明A中有NO生成D．可用浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有NH【解析】选D。实验目的：探究硝酸与铁反应的产物；实验原理：Fe＋6HNO3(浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O；实验现象及分析：①A中有红棕色气体产生，生成NO2，一段时间后，气体颜色逐渐变浅，说明硝酸变稀；反应停止后，A中无固体剩余，铁完全反应。②B中溶液变棕色，说明生成Fe(NO)SO4；取少量A中溶液，加几滴氯水，再滴入KSCN溶液，③溶液变为红色，说明这时溶液中有三价铁离子；取少量B中溶液加热，④B中棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且在空气中变为红棕色，说明Fe(NO)SO4分解生成NO，据此答题。A.常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生，不是温度低，反应速率太慢，故A错误；B.③溶液变为红色，说明这时溶液中有三价铁离子，无法说明原溶液中是二价铁还是三价铁，故B错误；C.铜和浓硝酸反应生成红棕色气体二氧化氮，二氧化氮和水反应生成一氧化氮，一氧化氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中有NO生成，故C错误；D.检验A溶液中是否有NH的方法是用浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有NH，若产生使红色石蕊试纸变蓝的气体，证明硝酸的还原产物中有NH，故D正确。【加固训练—拔高】某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。已知：在溶液中，FeSO4＋NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法不正确的是(　　)A．装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液B．若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应C．实验结束后，先关闭分液漏斗的活塞，再熄灭酒精灯D．装置J收集的气体中可能含有NO【解析】选C。稀硝酸与铜反应生成的NO能够被O2氧化，因此实验前需要通入N2，排除装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的NO中混有少量硝酸蒸气，可以通过水吸收后再干燥，探究干燥的NO在加热时与铜的反应，未反应的NO可以利用FeSO4溶液检验。根据上述分析，装置F、I中的试剂依次为水、FeSO4溶液，A正确；若观察到装置H中红色粉末变黑色，说明NO与Cu发生了反应，B正确；实验结束后，为了防止倒吸，需要先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞，停止通入NO，C错误；由于FeSO4＋NO⇌Fe(NO)SO4(棕色)为可逆反应，装置J收集的气体中可能含有NO，D正确。9．(2021·兰州模拟)亚硝酸钠(NaNO2)被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备亚硝酸钠的装置如图所示(A中加热装置、部分夹持装置已省略)。已知：室温下，①2NO＋Na2O2===2NaNO2；②3NaNO2＋3HCl===3NaCl＋HNO3＋2NO↑＋H2O；③酸性条件下，NO或NO都能与MnO反应生成NO和Mn2＋。请按要求回答下列问题：(1)A装置中反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。(2)B装置中主要的现象是_________________________________________________________________________________________________________________。(3)检验C装置产物中有亚硝酸钠的方法是_______________________________________________________________________________________________。(4)预测C装置中反应开始阶段，固体产物除NaNO2外，还含有副产物Na2CO3和________________。为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加E装置，则E装置中盛放的试剂名称为________________。(5)检查装置气密性并装入药品后，以下实验操作步骤正确的顺序为________________(填序号)。a．打开弹簧夹，向装置中通入N2b．点燃酒精灯c．向三颈烧瓶中滴加浓硝酸d．熄灭酒精灯e．关闭分液漏斗旋塞f．停止通入N2(6)利用改进后的装置，将7.8 g Na2O2完全转化为亚硝酸钠，理论上需要木炭________g。【解析】(1)A装置中C与浓HNO3在加热时反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(2)装置A中产生的气体进入装置B，NO2在B中与水反应生成硝酸和NO，硝酸具有强氧化性，与Cu反应生成Cu(NO3)2、NO和水，所以观察到B中的实验现象为红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，有无色气泡冒出。(3)装置B反应产生的NO在装置C中与Na2O2反应生成NaNO2；根据已知②3NaNO2＋3HCl===3NaCl＋HNO3＋2NO↑＋H2O，所以检验C中有NaNO2的方法是取C中固体少量于试管中，加入盐酸，产生无色气体，遇空气变为红棕色。(4)由上述分析可知，从B中逸出的气体有NO、CO2、水蒸气，NO、CO2、水蒸气与Na2O2反应产生NaNO2、Na2CO3、NaOH，所以预测C中反应开始阶段，固体产物除NaNO2外，还含有副产物Na2CO3和NaOH；为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加装置E，则E中盛放的试剂为碱石灰，可以吸收CO2和水蒸气。(5)检查装置气密性并装入药品后，先打开弹簧夹，向装置中通入N2，排出装置中的空气，再向三颈烧瓶中滴加浓硝酸，关闭分液漏斗旋塞，然后点燃酒精灯，待反应结束后熄灭酒精灯，继续通入N2，使装置中的气体全部进入D装置，防止污染大气，待C中硬质玻璃管冷却至室温后停止通入N2，故操作顺序为a→c→e→b→d→f。(6)根据方程式：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，2NO＋Na2O2===2NaNO2；可得关系式：3C～12NO2～6NO～3Na2O2，7.8 g Na2O2的物质的量为0.1 mol，利用改进后的装置，若将其完全转化为亚硝酸钠，理论上需要木炭的质量为0.1 mol×12 g·mol－1＝1.2 g。答案：(1)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(2)红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，有无色气泡冒出(3)取C中固体少量于试管中，加入盐酸，产生无色气体，遇空气变为红棕色(4)NaOH　碱石灰　(5)a→c→e→b→d→f(6)1.2【加固训练—拔高】较活泼金属与硝酸反应，产物复杂。如一定浓度的硝酸与镁反应，可同时得到NO、NO2、N2三种气体。某同学欲用如图所示仪器组装装置来直接验证有NO、NO2生成并制取氮化镁。(假设实验中每步转化均是完全的)已知：①NO2沸点是21.1 ℃，熔点是－11 ℃；NO的沸点是－151 ℃、熔点是－164 ℃；②氮化镁遇水会发生水解。回答下列问题：(1)为达到上述实验目的，所选用的仪器的正确连接方式是________(填序号)。a．A→D→C→F→B→F→E　　b．A→C→D→F→B→F→Ec．A→F→C→D→F→B→E    d．A→F→D→C→F→B→E(2)确定还原产物中有NO2的现象是________________，实验中两次使用装置F，第二次使用装置F的作用是____________________________________。(3)实验前需先打开开关K，向装置内通CO2气体，其目的是____________________________，当__________________________时停止通入CO2。(4)实验过程中，发现在D中产生预期现象的同时，C中溶液颜色慢慢褪去，试写出C中反应的离子方程式：________________________________________。(5)在A中反应开始时，某同学马上点燃B处的酒精灯，实验结束后通过测定发现B处的产品纯度不高，原因是____________________________________________________________________________________________________________ (用化学方程式回答)。(6)验证B处有氮化镁生成的方法是_______________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)根据题意“一定浓度的硝酸与镁反应，可同时得到NO、NO2、N2”，若有NO2生成则气体呈红棕色，根据已知①中NO2、NO的熔沸点，在装置D中可将NO2冷凝为液态，可观察到装置D中有红棕色液体生成；利用NO具有还原性，用装置C中酸性KMnO4溶液验证NO；根据已知②中Mg3N2遇水会发生水解，与Mg反应的N2必须是干燥的，气体在进入装置B之前必须用浓硫酸干燥，且要防止H2O(g)进入制备Mg3N2的装置；装置的连接顺序为A→D→C→F→B→F→E。(2)根据上述分析，确定还原产物中有NO2的现象是装置D中有红棕色液体生成。Mg3N2遇水会发生水解，实验中两次使用装置F，第一次使用装置F的作用是干燥N2；第二次使用装置F的作用是防止E中H2O(g)进入B中，使Mg3N2不纯。(3)由于NO能与O2反应生成NO2，会影响NO2、NO的验证，实验开始前要排出装置中的空气，所以实验前先打开开关K，向装置内通CO2气体，其目的是排出装置内空气，防止干扰实验。当观察到装置E的Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀时，表明装置中空气已经排尽，停止通入CO2。(4)装置D中观察到有红棕色液体出现，装置C中溶液颜色慢慢褪去，说明酸性KMnO4溶液将NO氧化成NO，同时MnO被还原成Mn2＋，反应可写成NO＋MnO―→NO＋Mn2＋，氮元素的化合价由＋2价升至＋5价，锰元素的化合价由＋7价降至＋2价，根据得失电子守恒可写出5NO＋3MnO―→5NO＋3Mn2＋，结合原子守恒、电荷守恒，写出离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O。(5)在A中反应开始时，马上点燃B处的酒精灯，Mg与CO2发生置换反应生成MgO和C，导致实验结束后B处制得的Mg3N2纯度不高，Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C。(6)Mg3N2遇水发生水解生成Mg(OH)2和NH3，检验有Mg3N2生成只要检验B处固体中加水产生NH3即可。答案：(1)a　(2)D中有红棕色液体生成　防止 E中水蒸气进入B中，造成产物不纯　(3)排出装置内空气，防止干扰实验　E中产生白色沉淀　(4)5NO＋3MnO＋4H＋===3Mn2＋＋5NO＋2H2O　(5)CO2＋2Mg2MgO＋C(6)取B中固体少量于试管中，向其中加入少量水，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则B中有氮化镁生成