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专题7达标检测-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份专题7达标检测-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共19页。
专题7 氮与社会可持续发展
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020河北石家庄精英中学高一下月考)氮气能大量存在于空气中的根本原因是 ( )
A.氮气性质稳定,即使在高温下也不与其他物质发生反应
B.氮气与空气密度接近且不溶于水
C.氮气既无氧化性,也无还原性,不与其他物质反应
D.氮气分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定
2.(2021江苏苏州黄埭中学高一月考)众所周知,一氧化氮是一种大气污染物,是汽车尾气、垃圾燃烧等释放出的有害气体,但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内是一种重要的信使分子,具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。下列关于NO的说法中正确的是 ( )
A.NO是无色气体,易溶于水,是酸性氧化物
B.NO在人体内可作“信使分子”能扩张血管,提高免疫力等,因此大气中的NO对人体无害
C.NO在空气中可以转化为NO2,两者都是大气污染物
D.NO在化学反应中,只能作还原剂,不能作氧化剂
3.(2021江苏南通高三二模)氮及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.N2性质稳定,可用于制取氨气
B.NH4Cl溶液呈酸性,可用于除铁锈
C.NH3具有还原性,可用作制冷剂
D.HNO3具有强氧化性,可用于制备硝酸铵
4.(2020江西宜春高三第三次月考)中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,下列有关说法不正确的是 ( )
A.用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而形成喷泉
B.选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验
C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验
D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸
5.(2021宁夏石嘴山第三中学高一期末)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中正确的是 ( )
6.(2020湖北汉阳一中高一期中)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.还原过程中N元素化合价升高
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
7.下列叙述不正确的是 ( )
A.NH3易液化,氨常用作制冷剂
B.常温下,可以用铁质或铝质容器盛装浓硝酸
C.铵盐受热易分解,因此贮存铵态氮肥时要密封保存,并放在阴凉通风处
D.与金属反应时,稀HNO3氧化性强于浓HNO3
8.(2020四川阆中中学高一开学考试)氨能被氧气氧化,经一系列反应得到硝酸。分析如图实验所得结论错误的是 ( )
A.浓氨水具有挥发性
B.浓氨水中含有NH3·H2O
C.若Pt丝始终保持红热,则该反应放热
D.锥形瓶口有少量红棕色气体出现,图中涉及的化学反应为4NH3+7O24NO2+6H2O
9.(2020重庆江北中学高一上期末)N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂,已知3CO+2NO23CO2+N2O。下列说法一定正确的是 ( )
A.上述反应中每生成1 mol N2O,消耗67.2 L CO
B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数
C.N2O只有氧化性,无还原性
D.上述反应中若有3 mol CO被还原,则转移6NA个电子
10.(2020辽宁抚顺第一中学期中)某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
已知:NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O
下列说法正确的是 ( )
A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO4
B.X可以是空气,且需过量
C.处理含NH4+废水时,发生的反应为NH4++5NO2-+4H+6NO↑+4H2O
D.捕获剂所捕获的气体主要是CO
11.(2020天津静海第一中学高一下期中)根据下列实验事实得出的结论正确的是 ( )
选项
实验事实
结论
A
NH3的水溶液可以导电
NH3是电解质
B
SO2通入硝酸钡溶液出现白色沉淀
BaSO3不溶于强酸
C
浓硝酸久置发黄
硝酸不稳定
D
浓硫酸能使蓝色胆矾晶体变成白色
浓硫酸具有脱水性
12.(2021重庆铜梁一中高一月考)下列离子的检验方法中,正确的是 ( )
A.先用盐酸酸化,再加AgNO3溶液,产生白色沉淀,则原溶液中存在Cl-
B.先加新制氯水,再加硫氰化钾溶液,溶液变成血红色,则原溶液中存在Fe2+
C.向某溶液中加入氢氧化钠溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝,该溶液中存在NH4+
D.加入过量硝酸酸化,无沉淀产生,再加入BaCl2 溶液,产生白色沉淀,则说明原溶液中存在SO42-
13.汽车尾气催化转化装置的工作原理如图所示:
下列说法不正确的是 ( )
A.汽车尾气中含氮氧化物,会形成光化学烟雾
B.该过程中NO2既是生成物又是反应物
C.该过程中氧元素被还原,氮元素只被氧化
D.该过程中会发生反应:2NO2+4CO4CO2+N2
14.(2020江西上饶铅山第一中学高一月考)在同温同压下,将等体积混合而成的四组气体:①NO2+O2;②NO2+NO;③HCl+N2;④SO2+O2,分别通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,如图所示,待试管内液面稳定后,剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体体积最多的是 ( )
A.V1 B.V2 C.V3 D.V4
15.将一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量HNO3中,收集到气体V L(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO 12.0 g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1∶1,则V可能为 ( )
A.9.0 B.13.5 C.15.7 D.16.8
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)(2021山东烟台高一期末)汽车尾气(含CO2、N2、CO、SO2、NOx等)是城市空气的污染源之一。
(1)汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、 、 等。
(2)在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”,可将尾气中的CO和NO转化为参与大气循环的气体和无毒的气体,该反应的化学方程式为 。
(3)在一定条件下,NH3可将NOx转化为无污染的物质。写出NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式: 。
(4)NOx储存还原技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。如图所示NOx的储存和还原在不同时段交替进行。
通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现了NOx的储存和还原。储存时,部分NO发生反应的化学方程式为 ;储存NOx的物质是 。 还原性尾气CO与Ba(NO3)2反应生成N2的化学方程式是 。
17.(11分)(2021安徽合肥高一期中)Ⅰ.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处,又有区别。图中路线a、b、c是工业制备硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮过程中生成硝酸的途径。
(1)写出N2的一种用途: 。
(2)实验室制取NH3的化学方程式为 。
(3)写出工业制硝酸中a过程中反应的化学方程式: 。
Ⅱ.氮肥厂的废水直接排放会造成污染,目前氨氮废水处理方法主要有吹脱法、化学沉淀法、生物硝化反硝化法等。某氮肥厂的氨氮废水中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。该厂技术团队设计该废水处理方案流程如下:
氨氮废水低浓度氨氮废水
NH4+、NH3·H2O 含硝酸废水
NO3-达标废水
(4)检验某溶液中是否含有NH4+的方法为 (写出所需试剂、操作及现象)。
(5)过程②、③:在微生物亚硝酸菌和硝酸菌作用下实现NH4+→NO2-→NO3-的转化,称为硝化反应。1 mol NH4+ 可被 L(标准状况)O2 最终氧化成NO3-。
18.(12分)(2020山东济南高一选科调研)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段,氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。
(1)从氮元素化合价的角度分析,X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有 (填化学式)。
(2)尾气中的NO用酸性NaClO溶液吸收,其原理是HClO氧化NO生成NO3-,其离子方程式为 。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中,观察到的现象为 。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为 。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3,则50 mL 0.01 mol·L-1NaNO2溶液与10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液恰好完全反应时,还原产物中Mn的化合价为 。
19.(10分)(2020山东潍坊高一上期末)亚硝酸(HNO2)是一种不稳定的酸,易分解为NO2和NO;亚硝酸钠是一种重要的化工原料,酸性条件下能氧化碘离子等还原性物质,常用作漂白剂。回答下列问题:
(1)亚硝酸钠会与人体中的血红蛋白作用,将二价铁氧化为三价铁,从而使血红蛋白丧失输送氧气的功能而使人体中毒。一旦发生亚硝酸盐中毒,立即注射美蓝溶液进行治疗,推断美蓝溶液具有 (填“氧化”或“还原”)性。
(2)亚硝酸钠外观极像食盐,和食盐一样有咸味。工业上常用下列两种方法检验食盐中是否混有亚硝酸钠。
①取样品,加稀硫酸,若观察到 (填现象),说明样品中含有亚硝酸钠。
②取样品,加 溶液(填试剂名称),酸化后溶液变蓝,说明样品中含有亚硝酸钠。
(3)研究发现不同条件下保存萝卜,亚硝酸钠含量随时间变化如图所示,若要保证在亚硝酸钠含量低于1 mg·kg-1时食用,则三种条件下保存时间由长到短的顺序是 (填序号)。
(4)可用适量二氧化氯(ClO2)处理亚硝酸钠,ClO2被还原为Cl-,反应的离子方程式为 ;若有3 mol ClO2参与反应,则转移电子的物质的量是 。
20.(12分)Ⅰ.(2020江苏淮安高中教学协作体高二学测联考)工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假设不含N2O4),对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
(1)工业上可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:4xNH3+6NOx(2x+3)N2+6xH2O,某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置(夹持装置已略去)如下:
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②装置D中碱石灰的作用是 。
(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收处理NOx。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2 (Ⅰ)
2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2 (Ⅱ)
①将1 mol NOx通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的NO3-、NO2-两种离子的物质的量随x变化关系如下图所示,则图中线段a表示 (填离子符号)随x值变化的关系。
②为了检测吸收液中NaNO2含量,某兴趣小组取100 mL该吸收液,用0.005 mol·L-1的高锰酸钾(酸性)溶液滴定,消耗高锰酸钾溶液的体积为16 mL。(已知:2MnO4-+5NO2-+6H+2Mn2++5NO3-+3H2O)则吸收液中NaNO2的物质的量浓度为 。
Ⅱ.(2020安徽师大附中高一下线上质量评估)某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与铜银合金的反应过程中除生成NO2气体外,还会有少量NO生成,并测定铜银合金中Cu的质量分数。为此,他们设计了如图所示的装置。(已知:NO2的沸点为21 ℃;NO的沸点为-152 ℃)
(1)写出A中Ag与硝酸反应的一个离子方程式: 。
(2)反应前要先打开活塞K1持续通入一段时间的N2,其目的是 ;若缺少装置B,对实验的影响是 。
(3)确认A中有NO生成,依据的现象是 。
(4)若已知铜银合金的质量为m g,且溶解完全。只利用A装置中反应后的溶液进行简单的操作,就可以确定合金中Cu的质量分数,其实验操作过程为 。
答案全解全析
专题7 氮与社会可持续发展
本专题达标检测
1.D 氮气的性质稳定,但高温下和氧气反应生成一氧化氮,镁在氮气中燃烧生成氮化镁,A错误;氮气密度与空气相近,不是其在空气中稳定存在的原因,B错误;氮气和氢气反应生成氨气体现氮气的氧化性,氮气和氧气反应生成一氧化氮,体现氮气的还原性,C错误;氮气分子中存在键,键能大,不易断裂,所以分子结构稳定,D正确。
2.C NO是无色气体,难溶于水,不是酸性氧化物,A错误;微量NO在人体内能扩张血管,提高免疫力等,但大气中的NO有毒,对人体有害,B错误;NO在空气中可以转化为NO2,NO和NO2都是大气污染物,C正确;NO中N元素化合价为+2价,可以升高也可以降低,则在化学反应中,既能作还原剂,也能作氧化剂,D错误。
3.B N2可以与氢气反应,用于制取氨气,不是因为N2性质稳定,A错误;NH4Cl溶液中NH4+水解而使溶液呈酸性,可用于除铁锈,B正确;NH3易液化,可用作制冷剂,和还原性无关,C错误;HNO3与NH3发生非氧化还原反应制备硝酸铵,与硝酸的强氧化性无关,D错误。
4.D 用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,导致瓶内压强小于外界压强,形成喷泉,A正确;若烧瓶内为CO2,烧杯内为NaOH等强碱浓溶液,二者发生反应,使烧瓶内气体压强减小,也可形成喷泉,B正确;HCl、NH3和SO2均可用该装置做喷泉实验,C正确;NO2和N2O4之间存在可逆反应,NO2和水反应生成HNO3和NO,NO不溶于水也不与水反应,有气体存在,所以烧瓶中不能充满稀硝酸,D错误。
5.D 氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,遇冷又结合成氯化铵,得不到氨气,不能直接加热氯化铵制氨气,A错误;氨气能被浓硫酸吸收,应该用碱石灰干燥氨气,B错误;题图中试管口应略向下倾斜,C错误;氨水易挥发,可采用加热浓氨水的方法制取氨气,用碱石灰干燥氨气,D正确。
6.D 根据图中信息可知,NOx被氧气氧化得到硝酸盐,氮元素化合价升高,被氧化,A错误;催化剂参与储存和还原过程,但反应前后质量和化学性质不变,B错误;还原过程中氮元素从+5价降为0价,C错误;三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,转化为无污染的气体再排放,D正确。
7.D 氨易液化,液氨汽化时要吸收大量的热,使周围物质的温度急剧下降,所以氨常用作制冷剂,A正确;常温下铁、铝遇浓硝酸钝化,因此常温下可以用铁质或铝质容器盛装浓硝酸,B正确;铵盐受热易分解,铵态氮肥要密封保存,并放在阴凉通风处,防止铵态氮肥失效,C正确;稀HNO3的氧化性弱于浓HNO3,D错误。
8.D 浓氨水具有挥发性,挥发产生的氨气能不断与铂丝接触被催化氧化,A项正确;浓氨水中含有NH3·H2O,B项正确;若铂丝始终保持红热,证明该反应放热,C项正确;氨催化氧化的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,D项错误。
9.B 根据题述化学方程式知,生成1 mol N2O,需要3 mol CO,由于不能确定气体所处状况,所以不能确定气体的体积,A项错误;每个N2O、CO2分子中都含有22个电子,等物质的量的N2O和CO2中含有的电子数相同,B项正确;N2O中N元素的化合价为+1价,处于中间价态,化合价可以升高,也可以降低,N2O既有氧化性,又有还原性,C项错误;在题述反应中CO被氧化,而不是被还原,D项错误。
10.D 二氧化碳、二氧化硫与石灰乳反应分别生成碳酸钙、亚硫酸钙,则固体1中主要含有CaCO3、CaSO3,A错误;X可以是空气,且生成的二氧化氮与一氧化氮的最小物质的量之比为1,X可以不过量,B错误;处理含NH4+废水时,应生成无污染的气体氮气,发生的反应为NH4++NO2-N2↑+2H2O,C错误;CO与石灰乳、NaOH均不反应,则气体2为CO,捕获剂所捕获的气体主要是CO,D正确。
11.C NH3与H2O反应生成的NH3·H2O在水中电离而使溶液导电,而不是NH3本身电离使溶液导电,NH3·H2O是电解质,NH3是非电解质,A项错误;SO2与水反应生成亚硫酸,硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性,将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀,硫酸钡不溶于强酸,B项错误;硝酸不稳定,易分解生成二氧化氮、水和氧气,红棕色的二氧化氮溶于硝酸而使硝酸溶液变黄,C项正确;浓硫酸具有吸水性,能使蓝色胆矾晶体变成白色,D项错误。
12.C 加入盐酸,会引入氯离子,A错误;先加新制氯水,不能说明原溶液中是否存在Fe2+,应先加硫氰化钾溶液,溶液不变红,再加新制氯水,溶液变为血红色,才能说明原溶液中含有Fe2+,B错误;向某溶液中加入氢氧化钠溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝,说明生成了氨气,则原溶液中含有铵根离子,C正确;加入过量硝酸酸化,无沉淀产生,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,溶液中可能含银离子或亚硫酸根离子等,D错误。
13.C 汽车尾气中含氮氧化物,会形成光化学烟雾,A正确;题述过程中一氧化氮被氧化生成二氧化氮,二氧化氮在催化剂作用下反应生成氮气,该过程中NO2既是生成物又是反应物,B正确;氧元素从0价变为-2价,化合价降低被还原,氮元素化合价从+2价升高到+4价,又从+4价降低到0价,氮元素既有被氧化的过程又有被还原的过程,C错误;在催化剂存在条件下NO2和CO反应,生成CO2和N2,反应的化学方程式为2NO2+4CO4CO2+N2,D正确。
14.B ①在同温同压下,将等体积混合而成的气体NO2+O2通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,二氧化氮和氧气、水能发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,根据化学方程式知,氧气有剩余,参加反应的氧气的体积为氧气总体积的14,二氧化氮全部参加反应,所以混合气体减少的体积为试管体积的58,故水面上升的高度为试管的58;②在同温同压下,将等体积混合而成的气体NO2+NO通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,二氧化氮和水能反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,一氧化氮和水不反应,根据化学方程式知,气体减少的体积是二氧化氮体积的23,二氧化氮体积占混合气体体积的12,所以试管内气体减少的体积为试管体积的13,故水面上升的高度为试管的13;③在同温同压下,将等体积混合而成的气体HCl+N2通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,氯化氢全部溶于水,氮气不溶,所以试管内气体减少的体积为试管体积的12,故水面上升的高度为试管的12;④在同温同压下,将等体积混合而成的气体SO2+O2通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,二者不反应,二氧化硫部分溶于水生成亚硫酸,氧气不溶,所以试管内气体减少的体积约为试管体积的12,故水面上升的高度为试管的12;待试管内液面稳定后,剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体体积最多的是V2,答案为B。
15.A 12.0 g CuO的物质的量为0.15 mol。NO2和NO的混合气体,二者体积比为1∶1,则组成相当于NO1.5,N的平均化合价为+3。
①若混合物中只有CuS,则CuS的物质的量为0.15 mol。
根据关系式CuS~SO42-~8e-,n(e-)=8×0.15 mol=1.2 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×1.2 mol=0.6 mol,标准状况下体积为13.44 L。
②若混合物中只有Cu2S,则Cu2S的物质的量为0.075 mol。
根据关系式Cu2S~2Cu2++SO42-~10e-,n(e-)=10×0.075 mol=0.75 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×0.75 mol=0.375 mol,标准状况下体积为8.4 L。
因此V的取值范围为8.4
解析 (1)汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、酸雨、光化学烟雾等。(2)“催化转化器”可将尾气中的CO和NO转化为二氧化碳和氮气,反应的化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。(3)在一定条件下,NH3、NO2转化为无污染的氮气和水,NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式是6NO2+8NH37N2+12H2O。(4)根据图示,储存时,部分NO被氧气氧化为NO2,反应的化学方程式为2NO+O22NO2;储存NOx的物质是BaO;还原性尾气CO与Ba(NO3)2反应生成N2的化学方程式是5CO+Ba(NO3)2N2+BaO+5CO2。
17.答案 (1)作保护气(答案合理均可) (2)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O (3)4NH3+5O24NO+6H2O (4)取少量待测液于试管中,加入浓NaOH溶液并加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则证明含有NH4+ (5)44.8
解析 (1)由于氮气的化学性质比较稳定,可以用氮气作保护气;储存粮食时也可以用氮气代替空气,避免粮食变质;工业合成氨中以氮气为原料。(2)实验室中用氢氧化钙与氯化铵加热反应制备氨气,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。(3)反应a是氨气的催化氧化,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(4)检验某溶液中是否含有NH4+的方法为取少量待测液于试管中,滴入NaOH溶液后,加热,并用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验,若红色石蕊试纸变蓝,说明原溶液中存在NH4+。(5)NH4+→NO2-→NO3-中N元素的化合价由-3价升高到+5价,1 mol NH4+转化为1 mol NO3-需要失去8 mol电子,根据得失电子守恒,需要氧气的物质的量为 8mol4=2 mol,在标准状况下的体积为2 mol×22.4 L/mol=44.8 L。
18.答案 (1)NO、NO2
(2)3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+
(3)试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体
(4)3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
(5)+2
解析 由题图可知X为NH3,Y为NO,Z为NO2,W为HNO3。
(2)在酸性NaClO溶液中,HClO与NO生成Cl-、H+和NO3-,则反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+。(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,一氧化氮是无色气体,二氧化氮是红棕色气体,二氧化氮和水反应后气体压强减小,外界大气压不变,所以外界大气压对水作用而使水进入试管中,3体积NO2与水反应生成1体积NO,所以现象为试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体。(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、H2O和NO,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。(5)50 mL 0.01 mol·L-1 NaNO2溶液中n(NaNO2)=0.05 L×0.01 mol·L-1=5×10-4 mol,10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液中n(KMnO4)=0.01 L×0.02 mol·L-1=2×10-4 mol,二者恰好完全反应时,设还原产物中Mn的化合价为x,则5×10-4 mol×2=2×10-4 mol×(7-x),解得x=+2。
19.答案 (1)还原 (2)①有气泡生成 ②淀粉碘化钾 (3)③①②
(4)2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O 15 mol
解析 (1)若要解毒可将Fe3+还原为Fe2+,因此美蓝溶液应具有还原性。
(2)①亚硝酸钠与硫酸反应会生成HNO2,HNO2不稳定易分解生成NO和NO2,因此可以观察到气泡。
②加入淀粉碘化钾溶液,酸性条件下,亚硝酸盐可将碘离子氧化为碘单质,淀粉遇碘单质变蓝。
(3)根据题图可以看出若要达到1 mg·kg-1,冷藏不密封用时最长,冷藏密封用时最短,因此保存时间由长到短为③①②。
(4)二氧化氯作氧化剂,亚硝酸钠作还原剂,离子方程式为2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O;ClO2中的Cl的化合价在反应中由+4价降低到-1价,因此每个ClO2得5个电子,3 mol ClO2参与反应,在反应中一共转移15 mol电子。
20.答案 Ⅰ.(1)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②除去气体中含有的水蒸气 (2)①NO2- ②0.002 mol·L-1
Ⅱ.(1)Ag+2H++NO3-Ag++NO2↑+H2O
(2)将装置中的空气赶走,防止NO被氧化为NO2 水会与NO2反应,使NO来源不清
(3)装置D中通入O2,气体由无色变为红棕色
(4)在A中加入过量含Cl-的溶液,过滤后将沉淀洗涤、干燥,最后称取沉淀的质量
解析 Ⅰ.(1)①装置A中,NH4Cl与Ca(OH)2发生复分解反应,生成CaCl2、NH3、H2O,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气。
(2)①当x=1.5时,气体的平均组成为NO1.5,此时NO、NO2按体积比为1∶1混合,只发生反应(Ⅰ),随着x的不断增大,NO2的含量不断增多,此时不仅发生反应(Ⅰ),还发生反应(Ⅱ)。只有发生反应(Ⅱ)后,溶液中才生成NO3-,由此可得出图中线段a表示的离子为NO2-。
②设NaNO2的物质的量为x
2MnO4- ~ 5NO2-
2 5
0.005 mol·L-1×16×10-3 L x
x=0.005mol·L-1×16×10-3L×52=0.000 2 mol,则c(NaNO2)=0.0002mol0.1L=0.002 mol·L-1。
Ⅱ.(1)Ag和浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸银和水,反应的离子方程式为Ag+2H++NO3-Ag++NO2↑+H2O。(2)通入氮气的目的是排除装置中的空气,避免生成的一氧化氮气体被氧气氧化为二氧化氮;B装置是用浓硫酸吸收气体中的水蒸气避免在C中冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮,使NO来源不清。(3)一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮,A中的反应停止后,打开K2通入氧气,若D中气体由无色变为红棕色,则证明A中有NO产生。(4)A装置中银离子和氯离子反应生成氯化银沉淀,即在A中加入含有过量Cl-的溶液,过滤、洗涤、干燥并称量氯化银沉淀的质量,根据n(AgCl)=n(Ag),计算出银的物质的量和质量,从而计算合金中铜的质量分数。
专题7 氮与社会可持续发展
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020河北石家庄精英中学高一下月考)氮气能大量存在于空气中的根本原因是 ( )
A.氮气性质稳定,即使在高温下也不与其他物质发生反应
B.氮气与空气密度接近且不溶于水
C.氮气既无氧化性,也无还原性,不与其他物质反应
D.氮气分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定
2.(2021江苏苏州黄埭中学高一月考)众所周知,一氧化氮是一种大气污染物,是汽车尾气、垃圾燃烧等释放出的有害气体,但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内是一种重要的信使分子,具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。下列关于NO的说法中正确的是 ( )
A.NO是无色气体,易溶于水,是酸性氧化物
B.NO在人体内可作“信使分子”能扩张血管,提高免疫力等,因此大气中的NO对人体无害
C.NO在空气中可以转化为NO2,两者都是大气污染物
D.NO在化学反应中,只能作还原剂,不能作氧化剂
3.(2021江苏南通高三二模)氮及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.N2性质稳定,可用于制取氨气
B.NH4Cl溶液呈酸性,可用于除铁锈
C.NH3具有还原性,可用作制冷剂
D.HNO3具有强氧化性,可用于制备硝酸铵
4.(2020江西宜春高三第三次月考)中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,下列有关说法不正确的是 ( )
A.用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而形成喷泉
B.选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验
C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验
D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸
5.(2021宁夏石嘴山第三中学高一期末)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中正确的是 ( )
6.(2020湖北汉阳一中高一期中)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.还原过程中N元素化合价升高
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
7.下列叙述不正确的是 ( )
A.NH3易液化,氨常用作制冷剂
B.常温下,可以用铁质或铝质容器盛装浓硝酸
C.铵盐受热易分解,因此贮存铵态氮肥时要密封保存,并放在阴凉通风处
D.与金属反应时,稀HNO3氧化性强于浓HNO3
8.(2020四川阆中中学高一开学考试)氨能被氧气氧化,经一系列反应得到硝酸。分析如图实验所得结论错误的是 ( )
A.浓氨水具有挥发性
B.浓氨水中含有NH3·H2O
C.若Pt丝始终保持红热,则该反应放热
D.锥形瓶口有少量红棕色气体出现,图中涉及的化学反应为4NH3+7O24NO2+6H2O
9.(2020重庆江北中学高一上期末)N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂,已知3CO+2NO23CO2+N2O。下列说法一定正确的是 ( )
A.上述反应中每生成1 mol N2O,消耗67.2 L CO
B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数
C.N2O只有氧化性,无还原性
D.上述反应中若有3 mol CO被还原,则转移6NA个电子
10.(2020辽宁抚顺第一中学期中)某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
已知:NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O
下列说法正确的是 ( )
A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO4
B.X可以是空气,且需过量
C.处理含NH4+废水时,发生的反应为NH4++5NO2-+4H+6NO↑+4H2O
D.捕获剂所捕获的气体主要是CO
11.(2020天津静海第一中学高一下期中)根据下列实验事实得出的结论正确的是 ( )
选项
实验事实
结论
A
NH3的水溶液可以导电
NH3是电解质
B
SO2通入硝酸钡溶液出现白色沉淀
BaSO3不溶于强酸
C
浓硝酸久置发黄
硝酸不稳定
D
浓硫酸能使蓝色胆矾晶体变成白色
浓硫酸具有脱水性
12.(2021重庆铜梁一中高一月考)下列离子的检验方法中,正确的是 ( )
A.先用盐酸酸化,再加AgNO3溶液,产生白色沉淀,则原溶液中存在Cl-
B.先加新制氯水,再加硫氰化钾溶液,溶液变成血红色,则原溶液中存在Fe2+
C.向某溶液中加入氢氧化钠溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝,该溶液中存在NH4+
D.加入过量硝酸酸化,无沉淀产生,再加入BaCl2 溶液,产生白色沉淀,则说明原溶液中存在SO42-
13.汽车尾气催化转化装置的工作原理如图所示:
下列说法不正确的是 ( )
A.汽车尾气中含氮氧化物,会形成光化学烟雾
B.该过程中NO2既是生成物又是反应物
C.该过程中氧元素被还原,氮元素只被氧化
D.该过程中会发生反应:2NO2+4CO4CO2+N2
14.(2020江西上饶铅山第一中学高一月考)在同温同压下,将等体积混合而成的四组气体:①NO2+O2;②NO2+NO;③HCl+N2;④SO2+O2,分别通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,如图所示,待试管内液面稳定后,剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体体积最多的是 ( )
A.V1 B.V2 C.V3 D.V4
15.将一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量HNO3中,收集到气体V L(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO 12.0 g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1∶1,则V可能为 ( )
A.9.0 B.13.5 C.15.7 D.16.8
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)(2021山东烟台高一期末)汽车尾气(含CO2、N2、CO、SO2、NOx等)是城市空气的污染源之一。
(1)汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、 、 等。
(2)在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”,可将尾气中的CO和NO转化为参与大气循环的气体和无毒的气体,该反应的化学方程式为 。
(3)在一定条件下,NH3可将NOx转化为无污染的物质。写出NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式: 。
(4)NOx储存还原技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。如图所示NOx的储存和还原在不同时段交替进行。
通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现了NOx的储存和还原。储存时,部分NO发生反应的化学方程式为 ;储存NOx的物质是 。 还原性尾气CO与Ba(NO3)2反应生成N2的化学方程式是 。
17.(11分)(2021安徽合肥高一期中)Ⅰ.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处,又有区别。图中路线a、b、c是工业制备硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮过程中生成硝酸的途径。
(1)写出N2的一种用途: 。
(2)实验室制取NH3的化学方程式为 。
(3)写出工业制硝酸中a过程中反应的化学方程式: 。
Ⅱ.氮肥厂的废水直接排放会造成污染,目前氨氮废水处理方法主要有吹脱法、化学沉淀法、生物硝化反硝化法等。某氮肥厂的氨氮废水中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。该厂技术团队设计该废水处理方案流程如下:
氨氮废水低浓度氨氮废水
NH4+、NH3·H2O 含硝酸废水
NO3-达标废水
(4)检验某溶液中是否含有NH4+的方法为 (写出所需试剂、操作及现象)。
(5)过程②、③:在微生物亚硝酸菌和硝酸菌作用下实现NH4+→NO2-→NO3-的转化,称为硝化反应。1 mol NH4+ 可被 L(标准状况)O2 最终氧化成NO3-。
18.(12分)(2020山东济南高一选科调研)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段,氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。
(1)从氮元素化合价的角度分析,X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有 (填化学式)。
(2)尾气中的NO用酸性NaClO溶液吸收,其原理是HClO氧化NO生成NO3-,其离子方程式为 。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中,观察到的现象为 。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为 。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3,则50 mL 0.01 mol·L-1NaNO2溶液与10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液恰好完全反应时,还原产物中Mn的化合价为 。
19.(10分)(2020山东潍坊高一上期末)亚硝酸(HNO2)是一种不稳定的酸,易分解为NO2和NO;亚硝酸钠是一种重要的化工原料,酸性条件下能氧化碘离子等还原性物质,常用作漂白剂。回答下列问题:
(1)亚硝酸钠会与人体中的血红蛋白作用,将二价铁氧化为三价铁,从而使血红蛋白丧失输送氧气的功能而使人体中毒。一旦发生亚硝酸盐中毒,立即注射美蓝溶液进行治疗,推断美蓝溶液具有 (填“氧化”或“还原”)性。
(2)亚硝酸钠外观极像食盐,和食盐一样有咸味。工业上常用下列两种方法检验食盐中是否混有亚硝酸钠。
①取样品,加稀硫酸,若观察到 (填现象),说明样品中含有亚硝酸钠。
②取样品,加 溶液(填试剂名称),酸化后溶液变蓝,说明样品中含有亚硝酸钠。
(3)研究发现不同条件下保存萝卜,亚硝酸钠含量随时间变化如图所示,若要保证在亚硝酸钠含量低于1 mg·kg-1时食用,则三种条件下保存时间由长到短的顺序是 (填序号)。
(4)可用适量二氧化氯(ClO2)处理亚硝酸钠,ClO2被还原为Cl-,反应的离子方程式为 ;若有3 mol ClO2参与反应,则转移电子的物质的量是 。
20.(12分)Ⅰ.(2020江苏淮安高中教学协作体高二学测联考)工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假设不含N2O4),对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
(1)工业上可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:4xNH3+6NOx(2x+3)N2+6xH2O,某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置(夹持装置已略去)如下:
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②装置D中碱石灰的作用是 。
(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收处理NOx。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2 (Ⅰ)
2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2 (Ⅱ)
①将1 mol NOx通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的NO3-、NO2-两种离子的物质的量随x变化关系如下图所示,则图中线段a表示 (填离子符号)随x值变化的关系。
②为了检测吸收液中NaNO2含量,某兴趣小组取100 mL该吸收液,用0.005 mol·L-1的高锰酸钾(酸性)溶液滴定,消耗高锰酸钾溶液的体积为16 mL。(已知:2MnO4-+5NO2-+6H+2Mn2++5NO3-+3H2O)则吸收液中NaNO2的物质的量浓度为 。
Ⅱ.(2020安徽师大附中高一下线上质量评估)某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与铜银合金的反应过程中除生成NO2气体外,还会有少量NO生成,并测定铜银合金中Cu的质量分数。为此,他们设计了如图所示的装置。(已知:NO2的沸点为21 ℃;NO的沸点为-152 ℃)
(1)写出A中Ag与硝酸反应的一个离子方程式: 。
(2)反应前要先打开活塞K1持续通入一段时间的N2,其目的是 ;若缺少装置B,对实验的影响是 。
(3)确认A中有NO生成,依据的现象是 。
(4)若已知铜银合金的质量为m g,且溶解完全。只利用A装置中反应后的溶液进行简单的操作,就可以确定合金中Cu的质量分数,其实验操作过程为 。
答案全解全析
专题7 氮与社会可持续发展
本专题达标检测
1.D 氮气的性质稳定,但高温下和氧气反应生成一氧化氮,镁在氮气中燃烧生成氮化镁,A错误;氮气密度与空气相近,不是其在空气中稳定存在的原因,B错误;氮气和氢气反应生成氨气体现氮气的氧化性,氮气和氧气反应生成一氧化氮,体现氮气的还原性,C错误;氮气分子中存在键,键能大,不易断裂,所以分子结构稳定,D正确。
2.C NO是无色气体,难溶于水,不是酸性氧化物,A错误;微量NO在人体内能扩张血管,提高免疫力等,但大气中的NO有毒,对人体有害,B错误;NO在空气中可以转化为NO2,NO和NO2都是大气污染物,C正确;NO中N元素化合价为+2价,可以升高也可以降低,则在化学反应中,既能作还原剂,也能作氧化剂,D错误。
3.B N2可以与氢气反应,用于制取氨气,不是因为N2性质稳定,A错误;NH4Cl溶液中NH4+水解而使溶液呈酸性,可用于除铁锈,B正确;NH3易液化,可用作制冷剂,和还原性无关,C错误;HNO3与NH3发生非氧化还原反应制备硝酸铵,与硝酸的强氧化性无关,D错误。
4.D 用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,导致瓶内压强小于外界压强,形成喷泉,A正确;若烧瓶内为CO2,烧杯内为NaOH等强碱浓溶液,二者发生反应,使烧瓶内气体压强减小,也可形成喷泉,B正确;HCl、NH3和SO2均可用该装置做喷泉实验,C正确;NO2和N2O4之间存在可逆反应,NO2和水反应生成HNO3和NO,NO不溶于水也不与水反应,有气体存在,所以烧瓶中不能充满稀硝酸,D错误。
5.D 氯化铵受热分解为氨气和氯化氢,遇冷又结合成氯化铵,得不到氨气,不能直接加热氯化铵制氨气,A错误;氨气能被浓硫酸吸收,应该用碱石灰干燥氨气,B错误;题图中试管口应略向下倾斜,C错误;氨水易挥发,可采用加热浓氨水的方法制取氨气,用碱石灰干燥氨气,D正确。
6.D 根据图中信息可知,NOx被氧气氧化得到硝酸盐,氮元素化合价升高,被氧化,A错误;催化剂参与储存和还原过程,但反应前后质量和化学性质不变,B错误;还原过程中氮元素从+5价降为0价,C错误;三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,转化为无污染的气体再排放,D正确。
7.D 氨易液化,液氨汽化时要吸收大量的热,使周围物质的温度急剧下降,所以氨常用作制冷剂,A正确;常温下铁、铝遇浓硝酸钝化,因此常温下可以用铁质或铝质容器盛装浓硝酸,B正确;铵盐受热易分解,铵态氮肥要密封保存,并放在阴凉通风处,防止铵态氮肥失效,C正确;稀HNO3的氧化性弱于浓HNO3,D错误。
8.D 浓氨水具有挥发性,挥发产生的氨气能不断与铂丝接触被催化氧化,A项正确;浓氨水中含有NH3·H2O,B项正确;若铂丝始终保持红热,证明该反应放热,C项正确;氨催化氧化的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,D项错误。
9.B 根据题述化学方程式知,生成1 mol N2O,需要3 mol CO,由于不能确定气体所处状况,所以不能确定气体的体积,A项错误;每个N2O、CO2分子中都含有22个电子,等物质的量的N2O和CO2中含有的电子数相同,B项正确;N2O中N元素的化合价为+1价,处于中间价态,化合价可以升高,也可以降低,N2O既有氧化性,又有还原性,C项错误;在题述反应中CO被氧化,而不是被还原,D项错误。
10.D 二氧化碳、二氧化硫与石灰乳反应分别生成碳酸钙、亚硫酸钙,则固体1中主要含有CaCO3、CaSO3,A错误;X可以是空气,且生成的二氧化氮与一氧化氮的最小物质的量之比为1,X可以不过量,B错误;处理含NH4+废水时,应生成无污染的气体氮气,发生的反应为NH4++NO2-N2↑+2H2O,C错误;CO与石灰乳、NaOH均不反应,则气体2为CO,捕获剂所捕获的气体主要是CO,D正确。
11.C NH3与H2O反应生成的NH3·H2O在水中电离而使溶液导电,而不是NH3本身电离使溶液导电,NH3·H2O是电解质,NH3是非电解质,A项错误;SO2与水反应生成亚硫酸,硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性,将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀,硫酸钡不溶于强酸,B项错误;硝酸不稳定,易分解生成二氧化氮、水和氧气,红棕色的二氧化氮溶于硝酸而使硝酸溶液变黄,C项正确;浓硫酸具有吸水性,能使蓝色胆矾晶体变成白色,D项错误。
12.C 加入盐酸,会引入氯离子,A错误;先加新制氯水,不能说明原溶液中是否存在Fe2+,应先加硫氰化钾溶液,溶液不变红,再加新制氯水,溶液变为血红色,才能说明原溶液中含有Fe2+,B错误;向某溶液中加入氢氧化钠溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝,说明生成了氨气,则原溶液中含有铵根离子,C正确;加入过量硝酸酸化,无沉淀产生,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,溶液中可能含银离子或亚硫酸根离子等,D错误。
13.C 汽车尾气中含氮氧化物,会形成光化学烟雾,A正确;题述过程中一氧化氮被氧化生成二氧化氮,二氧化氮在催化剂作用下反应生成氮气,该过程中NO2既是生成物又是反应物,B正确;氧元素从0价变为-2价,化合价降低被还原,氮元素化合价从+2价升高到+4价,又从+4价降低到0价,氮元素既有被氧化的过程又有被还原的过程,C错误;在催化剂存在条件下NO2和CO反应,生成CO2和N2,反应的化学方程式为2NO2+4CO4CO2+N2,D正确。
14.B ①在同温同压下,将等体积混合而成的气体NO2+O2通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,二氧化氮和氧气、水能发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,根据化学方程式知,氧气有剩余,参加反应的氧气的体积为氧气总体积的14,二氧化氮全部参加反应,所以混合气体减少的体积为试管体积的58,故水面上升的高度为试管的58;②在同温同压下,将等体积混合而成的气体NO2+NO通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,二氧化氮和水能反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,一氧化氮和水不反应,根据化学方程式知,气体减少的体积是二氧化氮体积的23,二氧化氮体积占混合气体体积的12,所以试管内气体减少的体积为试管体积的13,故水面上升的高度为试管的13;③在同温同压下,将等体积混合而成的气体HCl+N2通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,氯化氢全部溶于水,氮气不溶,所以试管内气体减少的体积为试管体积的12,故水面上升的高度为试管的12;④在同温同压下,将等体积混合而成的气体SO2+O2通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,二者不反应,二氧化硫部分溶于水生成亚硫酸,氧气不溶,所以试管内气体减少的体积约为试管体积的12,故水面上升的高度为试管的12;待试管内液面稳定后,剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体体积最多的是V2,答案为B。
15.A 12.0 g CuO的物质的量为0.15 mol。NO2和NO的混合气体,二者体积比为1∶1,则组成相当于NO1.5,N的平均化合价为+3。
①若混合物中只有CuS,则CuS的物质的量为0.15 mol。
根据关系式CuS~SO42-~8e-,n(e-)=8×0.15 mol=1.2 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×1.2 mol=0.6 mol,标准状况下体积为13.44 L。
②若混合物中只有Cu2S,则Cu2S的物质的量为0.075 mol。
根据关系式Cu2S~2Cu2++SO42-~10e-,n(e-)=10×0.075 mol=0.75 mol。
HNO3~NO1.5~2e-,则n(NO1.5)=12n(e-)=12×0.75 mol=0.375 mol,标准状况下体积为8.4 L。
因此V的取值范围为8.4
解析 (1)汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、酸雨、光化学烟雾等。(2)“催化转化器”可将尾气中的CO和NO转化为二氧化碳和氮气,反应的化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。(3)在一定条件下,NH3、NO2转化为无污染的氮气和水,NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式是6NO2+8NH37N2+12H2O。(4)根据图示,储存时,部分NO被氧气氧化为NO2,反应的化学方程式为2NO+O22NO2;储存NOx的物质是BaO;还原性尾气CO与Ba(NO3)2反应生成N2的化学方程式是5CO+Ba(NO3)2N2+BaO+5CO2。
17.答案 (1)作保护气(答案合理均可) (2)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O (3)4NH3+5O24NO+6H2O (4)取少量待测液于试管中,加入浓NaOH溶液并加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则证明含有NH4+ (5)44.8
解析 (1)由于氮气的化学性质比较稳定,可以用氮气作保护气;储存粮食时也可以用氮气代替空气,避免粮食变质;工业合成氨中以氮气为原料。(2)实验室中用氢氧化钙与氯化铵加热反应制备氨气,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。(3)反应a是氨气的催化氧化,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(4)检验某溶液中是否含有NH4+的方法为取少量待测液于试管中,滴入NaOH溶液后,加热,并用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验,若红色石蕊试纸变蓝,说明原溶液中存在NH4+。(5)NH4+→NO2-→NO3-中N元素的化合价由-3价升高到+5价,1 mol NH4+转化为1 mol NO3-需要失去8 mol电子,根据得失电子守恒,需要氧气的物质的量为 8mol4=2 mol,在标准状况下的体积为2 mol×22.4 L/mol=44.8 L。
18.答案 (1)NO、NO2
(2)3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+
(3)试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体
(4)3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
(5)+2
解析 由题图可知X为NH3,Y为NO,Z为NO2,W为HNO3。
(2)在酸性NaClO溶液中,HClO与NO生成Cl-、H+和NO3-,则反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O3Cl-+2NO3-+5H+。(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,一氧化氮是无色气体,二氧化氮是红棕色气体,二氧化氮和水反应后气体压强减小,外界大气压不变,所以外界大气压对水作用而使水进入试管中,3体积NO2与水反应生成1体积NO,所以现象为试管内液面逐渐上升至试管容积的23左右,红棕色气体逐渐变为无色气体。(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、H2O和NO,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。(5)50 mL 0.01 mol·L-1 NaNO2溶液中n(NaNO2)=0.05 L×0.01 mol·L-1=5×10-4 mol,10 mL 0.02 mol·L-1KMnO4溶液中n(KMnO4)=0.01 L×0.02 mol·L-1=2×10-4 mol,二者恰好完全反应时,设还原产物中Mn的化合价为x,则5×10-4 mol×2=2×10-4 mol×(7-x),解得x=+2。
19.答案 (1)还原 (2)①有气泡生成 ②淀粉碘化钾 (3)③①②
(4)2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O 15 mol
解析 (1)若要解毒可将Fe3+还原为Fe2+,因此美蓝溶液应具有还原性。
(2)①亚硝酸钠与硫酸反应会生成HNO2,HNO2不稳定易分解生成NO和NO2,因此可以观察到气泡。
②加入淀粉碘化钾溶液,酸性条件下,亚硝酸盐可将碘离子氧化为碘单质,淀粉遇碘单质变蓝。
(3)根据题图可以看出若要达到1 mg·kg-1,冷藏不密封用时最长,冷藏密封用时最短,因此保存时间由长到短为③①②。
(4)二氧化氯作氧化剂,亚硝酸钠作还原剂,离子方程式为2ClO2+5NO2-+2OH-2Cl-+5NO3-+H2O;ClO2中的Cl的化合价在反应中由+4价降低到-1价,因此每个ClO2得5个电子,3 mol ClO2参与反应,在反应中一共转移15 mol电子。
20.答案 Ⅰ.(1)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②除去气体中含有的水蒸气 (2)①NO2- ②0.002 mol·L-1
Ⅱ.(1)Ag+2H++NO3-Ag++NO2↑+H2O
(2)将装置中的空气赶走,防止NO被氧化为NO2 水会与NO2反应,使NO来源不清
(3)装置D中通入O2,气体由无色变为红棕色
(4)在A中加入过量含Cl-的溶液,过滤后将沉淀洗涤、干燥,最后称取沉淀的质量
解析 Ⅰ.(1)①装置A中,NH4Cl与Ca(OH)2发生复分解反应,生成CaCl2、NH3、H2O,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气。
(2)①当x=1.5时,气体的平均组成为NO1.5,此时NO、NO2按体积比为1∶1混合,只发生反应(Ⅰ),随着x的不断增大,NO2的含量不断增多,此时不仅发生反应(Ⅰ),还发生反应(Ⅱ)。只有发生反应(Ⅱ)后,溶液中才生成NO3-,由此可得出图中线段a表示的离子为NO2-。
②设NaNO2的物质的量为x
2MnO4- ~ 5NO2-
2 5
0.005 mol·L-1×16×10-3 L x
x=0.005mol·L-1×16×10-3L×52=0.000 2 mol,则c(NaNO2)=0.0002mol0.1L=0.002 mol·L-1。
Ⅱ.(1)Ag和浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸银和水,反应的离子方程式为Ag+2H++NO3-Ag++NO2↑+H2O。(2)通入氮气的目的是排除装置中的空气,避免生成的一氧化氮气体被氧气氧化为二氧化氮;B装置是用浓硫酸吸收气体中的水蒸气避免在C中冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮,使NO来源不清。(3)一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮,A中的反应停止后,打开K2通入氧气,若D中气体由无色变为红棕色,则证明A中有NO产生。(4)A装置中银离子和氯离子反应生成氯化银沉淀,即在A中加入含有过量Cl-的溶液,过滤、洗涤、干燥并称量氯化银沉淀的质量,根据n(AgCl)=n(Ag),计算出银的物质的量和质量,从而计算合金中铜的质量分数。
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