2022高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲氮及其重要化合物训练含解析

氮及其重要化合物

1．(2021·山西太原调研)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是(　　)

A．X是N2O5

B．可用排空气法收集NO气体

C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸

D．从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化

B　[NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B错误。]

2．(2020·北京师大附中检测)下图是喷泉实验装置图，下列说法正确的是(　　)

A．烧瓶中的溶液呈红色，则原气体一定是SO2

B．形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压

C．烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气

D．若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，则CO、CO2均能形成喷泉

C　[烧瓶中溶液呈红色， 说明气体为酸性气体，可能是HCl等，A项错误；形成喷泉的原因是气体溶于水或与水反应，导致烧瓶内气体压强小于外界大气压，B项错误；烧瓶中的溶液呈蓝色，说明溶液呈碱性，则原气体可能是氨气，C项正确；CO不溶于NaOH溶液，也不发生反应，不能形成喷泉，D项错误。]

3．(2020·山东临沂模拟)下列制取NH3、验证其还原性、收集并进行尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　　)

D　[浓氨水滴到碱石灰中，放出大量的热，促使NH3·H2O分解放出NH3，A项正确；NH3中N元素显－3价，可被CuO氧化生成N2，CuO被还原为Cu而由黑色变为红色，B项正确；NH3的密度小于空气的密度，可采用向下排空气法收集NH3，C项正确；导管末端插入水中，NH3易溶于水，易引起倒吸，不能起到防止倒吸的作用，D项错误。]

4．(2021·重庆第一中学检测)如图，试管中充满NO2，现向其中缓慢通入O2，用水吸收NO2(假设每次通入的O2能完全反应)。下列说法正确的是(　　)

A．当试管内溶液的pH不再变化时，说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)

B．当试管内气体不是红棕色时，说明NO2全部转化为HNO3

C．水槽内的水改为稀盐酸，有利于吸收NO2

D．水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2

D　[试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，根据NO2→HNO3，c(HNO3)＝，消耗的NO2的体积等于试管中溶液的体积，即ΔV(NO2)＝V(溶液)，则c(HNO3)＝，故试管内溶液的pH始终不变，A项错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，当试管中气体不是红棕色时，不能说明NO2全部转化为HNO3，B项错误；NO2与稀盐酸不反应， C项错误；NO2与NaOH溶液能够发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2, D项正确。]

5．(2021·山东青岛检测)为了探究浓硝酸的性质，进行以下五组实验，均观察到红棕色气体。下列分析错误的是(　　)

A．将带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO2能支持燃烧

B．②中的铁片钝化，红棕色气体由浓硝酸分解产生，③中溶液变为绿色

C．①④⑤实验对比，④中的红棕色气体可能是由挥发的浓硝酸受热分解产生的

D．五支试管中的红棕色气体均为还原产物

B　[灼热的玻璃棒插入浓硝酸中，HNO3分解生成NO2、O2和H2O，带火星的木条靠近①的试管口，木条复燃，说明NO2和O2均能支持燃烧，A项正确；灼热的铁片在浓硝酸中发生反应，且生成红棕色的NO2，不能钝化，B项错误；浓硝酸具有强挥发性，挥发出的HNO3(g)受灼热木炭作用，发生分解生成红棕色NO2，C项正确；红棕色气体均为NO2，都是HNO3被还原生成，均为还原产物，D项正确。]

6．(2021·山东日照模拟)室温下，某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验：

下列说法不正确的是(　　)

A．试管Ⅱ中红棕色气体为NO2，由硝酸还原生成

B．等质量的Cu完全溶解时，Ⅱ试管中消耗的HNO3多

C．将Cu换成Fe之后重复实验，依然是试管Ⅱ中反应更剧烈

D．试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管I中的不同，是由于溶有NO2

C　[Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和H2O，则试管Ⅱ中红棕色气体为NO2，A项正确；等质量的Cu分别与稀硝酸、浓硝酸完全反应时，消耗HNO3的物质的量之比为2∶3，则Ⅱ试管中消耗的HNO3多，B项正确；常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，试管I中反应更剧烈，C项错误；试管Ⅱ中反应生成NO2，绿色溶液持续通入N2，将溶于溶液中的NO2排出，溶液变为蓝色，D项正确。]

7．(2021·辽宁丹东检测)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。下列说法中不正确的是(　　)

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，先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞

D．装置J收集的气体中一定不含NO

D　[装置F盛有水，用于吸收挥发出的HNO3；装置I中盛有FeSO4溶液，用于检验NO，A项正确。装置H中红色粉末变黑色，说明Cu生成了CuO，则NO与Cu发生了反应，B项正确。实验结束时，为防止倒吸，要先熄灭酒精灯，待冷却后关闭分液漏斗的活塞，C项正确。由于FeSO4与NO的反应是可逆反应，NO不能被装置I中FeSO4溶液完全吸收，且NO与水不反应，故装置J收集的气体中一定含有NO，D项错误。]

8．(2021·北京大兴区检测)某学习小组为研究铜与浓、稀HNO3反应的差异，设计了如图所示的实验装置。

下列说法不正确的是(　　)

A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气

B．A中的离子方程式为：Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O

C．当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol

D．C装置中装入一定量的水进行尾气处理

D　[研究铜与浓、稀HNO3反应的差异，先利用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化，滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，在B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，C中收集到NO气体，最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气，A项正确；A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，B项正确；B中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因此当B中0.03 mol铜粉被氧化时，B中产生的NO气体大于0.02 mol，C项正确；NO不溶于水，C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理，D项错误。]

9．(2021·安徽滁州检测)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。

下列有关判断正确的是(　　)

A．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3

B．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应

C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L

D．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物

A　[分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2，51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol，由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol，A项正确；常温下，Cu能与浓硝酸反应，B项错误；部分NO2会转化为N2O4，而NO2、N2O4在标准状况下都不是气体，C项错误；反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，D项错误。]

10．(2021·黑龙江大庆检测)Zn与硝酸反应时，硝酸溶液的浓度不同，产物也不同。与不同浓度硝酸反应时，反应的Zn与被还原硝酸的物质的量关系如图。还原产物为NH4NO3的曲线是(　　)

A　[生成1 mol NH4NO3时，HNO3得到8 mol电子，据得失电子守恒可知，反应要消耗4 mol Zn，必然生成4 mol Zn(NO3)2，故生成NH4NO3时，消耗Zn和被还原的HNO3的物质的量之比为4 mol∶1 mol＝4∶1。]

11．(2019·江苏卷，节选)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。

(1)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为：

NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O

2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O

①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。

A．加快通入尾气的速率

B．采用气、液逆流的方式吸收尾气

C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液

②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。

(2)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。

①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式为________________________________________________________________________。

②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是________________________________________________________________________。

解析　(1)①根据化学平衡的影响因素，为提高尾气中NO和NO2的去除率，采用气、液逆流的方式吸收尾气可保证尾气更充分地吸收，吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，可提高尾气的转化率。

②由尾气吸收的主要反应NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O、2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O可知，吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中含有的杂质为NaNO3；NO不溶于水也不与水反应，吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。

(2)①根据题目信息在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，利用电子守恒法可配平反应的离子方程式：3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋。

②在酸性条件下，ClO－转化成HClO，溶液的pH越小，生成的HClO浓度越大，HClO的氧化性越强，则NO转化率越高。

答案　(1)①BC　②NaNO3　NO

(2)①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋

②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强

12．(2021·云南昆明调研)某校化学研究性学习小组设计实验验证NH3能还原CuO，并对还原产物进行探究。

请回答下列问题：

Ⅰ.验证NH3能还原CuO

(1)试剂X为________________。

(2)请将提供的装置按合理顺序连接：g→_________________________________。

(3)装置B的作用是__________________________________________。

(4)证明NH3能还原CuO的实验现象是_______________________________。

Ⅱ.探究还原产物的成分

[查阅资料]　Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O＋H2SO4(稀)===Cu＋CuSO4＋H2O。

[实验探究]

解析　(1)氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，试剂X用于干燥氨气且不与氨气反应，则为碱石灰。

(2)装置C生成氨气后，首先经过E干燥，再通入A中反应，生成的气体通过D进行检测，最后用B装置吸收尾气。所以连接顺序为g→f→h→a→b→d→e→c。

(3)氨气极易溶于水，吸收氨气时一定要考虑防止倒吸，B装置中，氨气通入后先与CCl4接触，并不溶于CCl4，会溶于上层的水，可以防止倒吸；B装置前连接D装置，其用于检验A装置中是否产生水，则不能让空气中的水蒸气进入D装置，所以B装置还可以隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D装置中。

(4)A中黑色粉末变为红色能证明CuO与NH3反应生成了Cu或Cu2O，D中白色固体变为蓝色能证明CuO与NH3反应生成了H2O。

(5)向红色固体中加入稀硫酸无现象，说明红色固体为Cu，其不与稀H2SO4反应。

(6)有CuSO4生成，溶液变蓝，则红色固体中肯定含有Cu2O，不能确定是否含有Cu。

(7)所得固体为Cu，物质的量为0.1 mol；由反应前红色固体质量为10.4 g，反应后得固体质量为6.4 g，可知红色固体中一定有Cu2O，Cu2O的物质的量可根据发生反应的化学方程式列式进行计算：

Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　Δm

    1 mol          1 mol    80 g

    0.05 mol       0.05 mol    4 g

则原固体中还含有0.05 mol Cu。红色固体的成分及其物质的量：铜和氧化亚铜各0.05 mol。

答案　(1)碱石灰　(2)f→h→a→b→d→e→c

(3)吸收尾气，防止倒吸，隔绝空气，防止空气中的水蒸气进入D中

(4)A中黑色粉末变为红色，D中白色固体变为蓝色

(5)铜　(6)氧化亚铜　铜　(7)铜和氧化亚铜各0.05 mol