高考化学专题复习 跟踪检测（二十二） 含氮物质的转化、性质实验探究（含解析）

跟踪检测（二十二）  含氮物质的转化、性质实验探究

1．氮及其化合物的变化关系如下图所示。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．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2

解析：选D　氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。

2．实验室制取氨气、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出

C．装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜

D．可以用装置丁吸收氨气，进行尾气处理

解析：选B　A项，氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，冷却后又重新化合生成氯化铵，不能用装置甲制取氨气，错误；B项，氨气密度小于空气，可以用向下排空气法收集，即用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出，正确；C项，装置丙中黑色固体变成红色时还原产物不一定为铜，因为氧化亚铜也是红色的，错误；D项，氨气极易溶于水，不能用水直接吸收，错误。

3．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　　)

A．①②　　　　　　　 B．②③

C．③④  D．①③

解析：选D　①NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新反应生成NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况不能制取氨气，错误；②浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，可以制取氨气，正确；③中试管口未向下倾斜，会导致加热产生的水蒸气冷凝后倒流入试管底部而使试管炸裂，错误；④浓氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，正确，①③符合题意。

4．如图是含氮化合物及单质的“类别—价态”二维图，结合二维图及氧化还原反应原理的基本规律，下列相关分析或预测错误的是(　　)

A．硝酸具有较强的氧化性，可用稀硝酸清洗“银镜实验”后的试管

B．NO、NO2和NH3在一定条件下均能反应，可用氨气处理氮氧化物

C．可加热NH4NO3和Ca(OH)2制备氨气

D．联氨(N2H4)可能被亚硝酸(HNO2)氧化生成氢叠氮酸HN3

解析：选C　HNO3中氮元素为＋5价，具有强氧化性，稀硝酸能氧化许多不活泼的金属，如Cu、Ag等，故A正确；由题图可知NO、NO2和NH3在一定条件下均能发生归中反应，产物是氮气和水，氨气可用于处理氮氧化物，故B正确；通过分析NH4NO3中氮元素价态可知，其可能发生自身的氧化还原反应，所以其受热分解产物不一定有NH3，故不能用NH4NO3和Ca(OH)2共热制备NH3，故C错误；依据价态分析，N2H4(氮为－2价)和HNO2(氮是＋3价)反应可能生成HN3，故D正确。

5．(2020·云南玉溪月考)亚硝酸钠(有毒性，市场上很容易与食盐混淆)是一种常见的工业用盐，广泛用于物质合成、金属表面处理等，其物理性质与NaCl极为相似，相关化学性质如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．NaNO2的热稳定性强于NH4NO2

B．NaNO2与N2H4反应中，NaNO2是氧化剂

C．可用淀粉­KI试纸和食醋鉴别NaNO2和NaCl

D．分解NaN3，每产生1 mol N2转移6 mol e－

解析：选D　NH4NO2加热易分解，而NaNO2加热较难分解，所以NaNO2的热稳定性强于NH4NO2，A正确；NaNO2与N2H4反应生成NaN3，NaNO2中氮元素的化合价由＋3价降低为－价，NaNO2是氧化剂，B正确；NaNO2具有氧化性，在酸性条件下可以将KI氧化为碘单质，淀粉溶液遇碘单质变蓝，NaCl在酸性条件下不能氧化碘化钾，所以可用淀粉­KI试纸和食醋鉴别NaCl与NaNO2，C正确；NaN3中氮元素的化合价可看作是－价，分解NaN3生成1 mol N2转移 mol e－，故D错误。

6．某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是(　　)

已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。

A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d

B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2

C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2

D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应

解析：选D　根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，可知首先应制备纯净干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3等酸性气体，然后再通过F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过B氧化NO，再通过C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A项正确；装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，B项正确；装置D盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3等酸性气体，C项正确；装置B盛放的是浓硝酸，可以将NO氧化为NO2，便于氢氧化钠溶液充分吸收，D项错误。

7．已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气，并用氮气制备Ca3N2，Ca3N2遇水发生水解反应。下列说法错误的是(　　)

A．①中发生的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O

B．④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓H2SO4、碱石灰

C．③中盛放的试剂是NaOH溶液

D．实验结束，取⑤中的少量产物于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝

解析：选C　由题干可知，装置①为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水，化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，A正确；Ca3N2遇水发生水解，产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置④应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放碱石灰，B正确；装置中含有氧气，可利用装置③除去装置中的氧气，NaOH溶液不能除去氧气，可改成酸性氯化亚铁溶液，C错误；实验结束后，装置⑤中有生成的Ca3N2，Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca(OH)2，NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D正确。

8．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

解析：选D　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，在探究干燥的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正确；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错误。

9．金属铝在酸性或碱性溶液中均可与NO发生氧化还原反应，转化关系如下：

已知，气体D和F反应可生成盐，气体D和A溶液反应生成白色沉淀。请回答下列问题：

(1)A和B两溶液混合产生白色沉淀，反应的离子方程式为_______________________。

(2)C、E排入大气中会造成大气污染，在催化剂存在下，D可以将C或E都转化为无毒的气态单质，任意写出其中一个反应的化学方程式：_______________________________。

(3)写出铝在碱性条件下与NO反应的离子方程式：_____________________________

________________________________________________________________________。

(4)除去气体C中的杂质气体E的化学方法：__________________________(用化学方程式表示)。

(5)Al与NO在酸性条件下反应，Al与被还原的NO的物质的量之比是________。

解析：(1)在酸性溶液中铝被氧化生成Al3＋，在碱性溶液中铝被氧化生成AlO。所以A、B混合后生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。

(2)在酸性溶液中NO被还原生成NO，在碱性溶液中被还原生成NH3，因为在NO、NH3中N元素的化合价分别为＋2价和－3价，可发生氧化还原反应生成N2。

(3)由以上分析可知，铝在碱性条件下与NO反应的离子方程式为8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O8AlO＋3NH3↑。

(4)NO难溶于水，NO2溶于水生成NO，所以除去NO中混有的NO2的方法是通入水中，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

(5)在该反应中铝失去3个电子，NO的还原产物是NO，氮元素的化合价由＋5价降低到＋2价，得到3个电子，依据得失电子守恒可知，Al与被还原的NO的物质的量之比是1∶1。

答案：(1)Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓

(2)6NO＋4NH35N2＋6H2O(或6NO2＋8NH37N2＋12H2O)

(3)8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O8AlO＋3NH3↑

(4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

(5)1∶1

10.某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置。

(1)在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。

A．Cu与稀盐酸

B．NaHCO3与NaOH溶液

C．CaCO3与稀硫酸

D．NH4HCO3与稀盐酸

这种方法产生喷泉的原理是______________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)在图示锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精；水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是________(填字母)。

A．浓硫酸  B．食盐

C．硝酸钾  D．硫酸铜

这种方法产生喷泉的原理是______________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)Cu与稀盐酸不反应，NaHCO3与NaOH溶液反应不产生气体，不能形成压强差，故不能形成喷泉；CaCO3与稀硫酸反应产生CO2，但生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面，会使反应很快停止，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉；NH4HCO3与稀盐酸反应能产生较多的CO2气体，使锥形瓶内压强远大于烧瓶内压强，从而形成喷泉。(2)浓硫酸、生石灰、烧碱溶于水均能放出大量的热，使酒精大量挥发，形成较大的压强差，从而形成喷泉；氯化钠、硝酸钾、硫酸铜溶于水温度变化不大，不能使酒精大量挥发，不能形成较大的压强差，不能形成喷泉。

答案：(1)D　NH4HCO3与稀盐酸反应，产生二氧化碳气体，锥形瓶中气体压强增大，把液体压入烧瓶，形成喷泉

(2)A　浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶中的酒精气化，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉

11．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。

(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气____________、氢气____________。

(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________________、__________________。

(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________(填“会”或“不会”)发生倒吸，原因是___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是________________________________________________。

锥形瓶中还可观察到的现象是______________________________________________。

(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式：_______________________________________

______________________。

(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H＋、OH－、________、________。

答案：(1)a　b

(2)干燥气体　控制氢气和氮气的流速

(3)不会　混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气

(4)氨的氧化反应是一个放热反应　有红棕色气体产生

(5)4NH3＋5O24NO＋6H2O

(6)NH　NO

12．某化学兴趣小组利用图1装置制取氨气并探究氨气的有关性质。

图1

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，可用热毛巾将烧瓶捂热，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　用热毛巾将烧瓶捂热(其他合理答案均可)

(3)①饱和食盐水　浓硫酸

②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2

③NaOH　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

13．某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2的性质。

探究Ⅰ：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。

(1)A装置中制取NH3的化学方程式是________________________________________。

(2)甲、乙分别是________(填字母)。

a．浓硫酸、碱石灰  b．碱石灰、碱石灰

c．碱石灰、无水氯化钙  d．五氧化二磷、五氧化二磷

(3)若NO2能够被NH3还原，预期C装置中能观察到的现象是___________________。

(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是_____________________________________。

探究Ⅱ：探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。

(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。

(6)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；________________________。

(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验，若混合气体全部被吸收，则所得溶液物质的量浓度为________ mol·L－1(保留两位有效数字)。

解析：(1)将浓氨水滴入生石灰中，由于发生CaO＋NH3·H2O===NH3↑＋Ca(OH)2，放出氨气。

(2)干燥氨只能用碱石灰，干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。

(3)如果能反应，消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。

(4)由于NH3、NO2均能污染空气，所以与它们相关的实验均应有尾气吸收装置。

(5)O2、NO2密度比空气大，故应进气管短，出气管长。

(6)观察气泡的速率控制混合气体的比例。

(7)烧瓶中充满溶液，反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3恰好发生，HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的，溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积，设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V，则溶液浓度为＝× mol·L－1，即c(HNO3)≈0.036 mol·L－1。

答案：(1)NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2

(2)c　(3)C装置中混合气体颜色变浅

(4)缺少尾气吸收装置

(5)(进气管短，出气管长)

(6)观察气泡的速率，控制混合气体的比例

(7)0.036