第13讲-氮及其化合物-(检测)(解析版).docx

第13讲 氮及其化合物（精准检测卷）
时间：50分钟
一、选择题（12个小题，每小题只有一个正确选项，每题5分，共60分）
1．自然界中氮的部分循环过程如图，有关说法正确的是

A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
【答案】B
【解析】依据自然界中氮的部分循环过程图可知，的化合价依次递增，且物质类别分别为氧化物、氧化物、酸，由此判断X为，Y为，Z为，M为硝酸盐，N为铵盐；
A．自然固氮指的是大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮化合物或通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，所以过程①可能是自然固氮，但是过程②不是，A错误；
B．发生的反应为，反应物有两种，生成物只有一种，是化合反应，B正确；
C．在自然界中氮的部分循环过程图，不难发现的过程并未发生化合价的改变，所以不是氧化还原反应，C错误；
D．若为硫循环，X为，Y为，的反应为，X在空气中点燃不可能得到Y，D错误；
故合理选项为B。
2．下列过程中，氮元素被氧化的是
A．铵根离子的检验 B．工业固氮
C．大气固氮 D．生物固氮
【答案】C
【解析】A．铵根离子的检验原理：先加浓NaOH加热发生，然后用湿润的红色石蕊试纸检验氨气，发生NH3+H2O=NH3·H2O，反应均未涉及氧化还原反应，A不符题意；
B．工业固氮发生，N元素化合价由0价降低为-3价，被还原，B不符题意；
C．大气固氮发生，N元素化合价由0价升高为+2价，被氧化，C符题意；
D．生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程，N元素化合价由0价降低为-3价，被还原，D不符题意；
答案选C。
3．在指定条件下，下列选项所示物质间转化能实现的是
A．浓HNO3(aq)NO(g) B．NH3(g)NO2(g)
C．NH4Cl(s)NH3(g) D．NO(g)NaNO3(aq)
【答案】C
【解析】A．浓HNO3与Cu反应生成硝酸铜和NO2，A错误；
B．NH3具有还原性，与氧气反应生成NO，B错误；
C．加热NH4Cl和氢氧化钙固体混合物可生成氨气，C正确；
D．NO难溶于水，与NaOH溶液不反应，D错误；
故选：C。
4．元素的价－类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。结合氮及其化合物“价类”二维图，下列分析或预测正确的是

A．N2O3、NO2、N2O5均能与水反应生成酸，三者均为酸性氧化物
B．HNO3、HNO3、NaNO3、NH3的水溶液均可以导电，四者均属于电解质
C．可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏
D．HNO3具有强氧化性，可溶解铜、银、金等不活泼金属
【答案】C
【解析】A．酸性氧化物是指能与碱反应生成对应的盐和水的氧化物，与碱反应不能生成对应的盐，不是酸性氧化物，故A错误；
B．与水反应生成，在水溶液中发生电离可以导电，自身不能发生电离而导电，是非电解质，故B错误；
C．浓盐酸易挥发，HCl与NH3生成NH4Cl固体，会有白烟产生，可检验是否有气体泄漏，故C正确；
D．稀硝酸不能溶解金，故D错误；
故答案选C。
5．一定温度下，铜与稀反应的过程如下：

下列说法错误的是
A．I中生成的无色气体是NO
B．III的反应速率比I快的原因是溶于水，对反应具有催化作用
C．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
D．将上述1mL无色气体与1mL氧气混合通入水中，恰好能完全被水吸收
【答案】D
【解析】A．铜与稀反应的化学方程式为，所以I中生成的无色气体是NO，A正确，不符合题意；
B．反应II生成了，对比I和III差别就在于III处于反应II生成溶于水，但是反应I原来就消耗了，即使溶于水补充了一部分，浓度了不会比I明显增大，所以反应速度明显比I快了，与溶于水生成无明显关系，可表明对反应具有催化作用，B正确，不符合题意；
C．当活塞不再移动时，再抽入空气，无色气体发生反应，生成的溶于水生成，继续与铜发生反应，所以当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解，C正确，不符合题意；
D．无色气体为NO，与氧气、水反应的化学方程式为，也就是它们恰好完全反应的体积比为4：3：2，当1mL无色气体与1mL氧气混合通入水中，并不能恰好完全被水吸收，D错误，符合题意；
故合理选项为D。
6．将体积比为的和混合气体(共4mol)依次通入下列三个分别装有足量①饱和溶液、②浓硫酸、③过氧化钠的装置后，用排水法将残余气体收集起来，则收集到的气体(同温同压下测定)是
A． B．
C．和 D．
【答案】B
【解析】假设有3molNO2和1molNO，通入足量NaHCO3饱和溶液，3molNO2和H2O反应生成2molHNO3和1molNO，2molHNO3和NaHCO3反应生成2molCO2，此时主要气体为2molCO2和2molNO，通过浓硫酸干燥后，2molCO2和Na2O2反应生成1molO2，1molO2和2molNO反应生成2molNO2，用排水法收集时，2molNO2和H2O反应生成 molNO；
故选B。
7．下列有关硝酸的说法不正确的是
A．实验室常用稀硝酸与金属锌反应制备氢气
B．用玻璃棒蘸取浓硝酸，靠近蘸有浓氨水的玻璃棒会冒白烟
C．浓硝酸可与非金属单质例如碳反应，表现出强氧化性
D．氮氧化物是大气污染物，会产生硝酸型酸雨和光化学烟雾等环境问题
【答案】A
【解析】A．因为硝酸具有强氧化性，与金属反应一般不生成氢气，所以实验室常用稀硫酸或稀盐酸与金属锌反应制备氢气，A不正确；
B．浓硝酸和浓氨水都具有挥发性，用玻璃棒蘸取浓硝酸，靠近蘸有浓氨水的玻璃棒，二者挥发出的蒸气相遇，会化合成盐，从而冒白烟，B正确；
C．浓硝酸可与非金属单质例如碳反应，生成二氧化碳、二氧化氮和水，从而表现出强氧化性，C正确；
D．氮氧化物是大气污染物，会与雨水反应生成硝酸等，从而产生硝酸型酸雨，氮氧化物、碳氢化合物等在大气环境中受紫外线照射，会发生反应，产生光化学烟雾，D正确；
故选A。
8．下列反应的离子方程式书写正确的是
A．NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为+OH- NH3↑+H2O
B．NO2通入水中制硝酸：2NO2+H2O=2H+++NO
C．HNO3溶液与氨水反应：H++OH－=H2O
D．铜与浓硝酸的反应：Cu+4H++2=Cu2++2NO↑+2H2O
【答案】A
【解析】A．NH4Cl溶液与NaOH浓溶液共热，发生复分解反应，生成NaCl、氨气和水，反应的离子方程式为+OH-NH3↑+H2O，A正确；
B．NO2通入水中，生成硝酸的同时，还有一氧化氮气体生成，离子方程式为：3NO2+H2O=2H++2+NO，B不正确；
C．HNO3溶液与氨水反应，由于一水合氨为弱碱，不能改写成离子形式，所以离子方程式为：NH3·H2O+H+=+H2O，C不正确；
D．铜与浓硝酸反应，生成NO2气体等，离子方程式为：Cu+4H++2=Cu2++2NO2↑+2H2O，D不正确；
故选A。
9．称取4.08g银、铜合金溶于一定量的浓硝酸中充分反应，金属全部溶解，产生的气体通入水中，再通入448mLO2(标准状况)，气体全部被水吸收，则该合金中铜的物质的量为
A．0.01mol B．0.02mol C．0.03mol D．0.04mol
【答案】C
【解析】铜、银与硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银与氮的氧化物，氮的氧化物与氧气、水反应生成硝酸，纵观整个过程，金属提供的电子等于氧气获得的电子，标准状况448mLO2的物质的量为，设Cu为xmol、Ag为ymol，由质量关系可得64x+108y＝4.08，由电子守恒可得2x+y＝0.02×2×(2−0)，解得x=0.03mol，y=0.02mol，故选：C。
10．100mL某混合酸中，c(HNO3)为0.4mol/L，c(H2SO4)为0.2mol/L。向其中加入2.56g铜粉，待充分反应后，下列说法正确的是
A．反应生成的气体是NO、SO2混合气体
B．反应后铜有剩余，加盐酸铜不会溶解
C．反应中转移0.06mol电子
D．溶液中Cu2+物质的量浓度为0.03mol/L
【答案】C
【解析】硫酸和硝酸的混合酸中加入铜，铜和硝酸反应，硫酸提供酸性。
A．铜只能和硝酸反应，生成一氧化氮，不能和硫酸反应，故不能生成二氧化硫，A项错误；
B．反应的离子方程式为3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，铜的物质的量为 =0.04mol，氢离子物质的量为（0.4+0.2×2）×0.1=0.08mol，硝酸根物质的量为0.04mol，则根据方程式计算，氢离子完全反应，铜有剩余，若再加入盐酸，提供氢离子，铜可以继续溶解，B项错误；
C．该反应中转移电子为0.06mol，C项正确；
D．反应生成酮离子物质的量为0.03mol，物质的量浓度为0.3mol/L，D项错误。
故选C。
11．下列实验的操作、现象及结论均正确的是
选项
操作
现象
结论
A
将石蜡油蒸汽通过炽热的碎瓷片后，再将产生的气体通过酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色
产生的气体中含有烯烃
B
用试管取适量某无色溶液，加入适量NaOH浓溶液并加热，将湿润的蓝色石蕊试纸放在试管口
无明显现象
溶液中无
C
将适量Al片和Mg片分别放入溶液中
Al片反应产生大量气体，Mg片不反应
Al比Mg的金属性强
D
向2mL苯中加入5mL溴水，充分振荡、静置
溶液分层，水层颜色变浅
苯与溴水发生了取代反应

A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】A．产生的气体能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明气体中含烯烃，A正确；
B．无色溶液与NaOH的浓溶液共热，放在试管口的湿润的红色石蕊试纸无明显现象，说明无氨气产生，即溶液中无铵根离子存在，题中试纸选用错误，B错误；
C．比较金属性强弱的方法是：金属与酸或水反应产生氢气的难易程度，题中与碱反应不能比较Mg和Al的金属性，C错误；
D．苯将溴水中的溴萃取到有机层，并没有发生取代反应，D错误；
故选A。
12．某同学进行如表实验：

实验步骤
实验现象
I
将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热
试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
II
II将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上
试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)

下列说法不正确的是A．根据I中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B．根据I中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C．实验II的目的是排除扩散出的氨气与氯化氢重新化合生成氯化铵使试纸变红
D．通过此实验，说明可以用加热NH4Cl的方法制备NH3
【答案】D
【解析】A．氨气使湿润的pH试纸变蓝，由试纸颜色黄色→蓝色(pH≈10)可知；氯化铵分解生成了氨气，则NH4Cl发生了分解反应，后续试纸又变红，可推测有酸性气体HCl生成， A正确；
B．先观察到黄色→蓝色，可知氨气比氯化氢气体扩散速率快，B正确；
C．氯化铵溶液使试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)，而I中试纸变成红色(pH≈2)，则试纸变红与氯化铵分解生成HCl有关，与氯化铵无关，则实验II的目的是排除扩散出的氨气与氯化氢重新化合生成氯化铵使试纸变红，C正确；
D．氯化铵分解后，在试管中部化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D错误；
故合理选项是D。
二、非选择题（共4小题，共40分）
13．含氮污水包括氨氮(NH3、NH)、亚硝酸盐氮(NO)和硝酸盐氮(NO)等，通常将其中含氮化合物转化为氮气或生物质而去除。
(1)厌氧氨氧化脱氨的机理如图：
NHNON2
①理论上参与I、II中反应的nI(NH)：nII(NH)=____时，氮的脱除效果最好。
②废水溶解氧浓度对氮的脱除率的影响如图所示。当溶解氧浓度在1～2mg/L之间时，随着溶解氧浓度的增大，氮的脱除率下降，其原因可能有：氧气浓度越高厌氧氨氧化菌活性越低、____。

(2)一种将厌氧氨氧化与铁氨氧化、铁型反硝化耦合的新型脱氮过程如图所示。已知：铁氨氧化过程中，Fe3+转化为Fe2+；铁型反硝化过程中，Fe2+转化为Fe3+。

①过程(ⅰ)的离子方程式为____，反应不宜在碱性条件下的原因是____。
②新型脱氮过程相比厌氧氨氧化脱氮过程的优点有____。
③过量零价纳米铁粉也能实现过程(ⅳ)的转化，写出相应的离子方程式：____。
【答案】(1)     1：1     随着溶解氧浓度的增大，部分NO会被氧化成NO而保留在溶液中
(2)     6Fe3++2H2O+NH＝6Fe2++NO+8H+(或6Fe3++2H2O+NH＝6Fe2++HNO2+7H+)     碱性条件下，Fe3+易生成Fe(OH)3沉淀；NH易转化为氨气逸出，影响脱氮效果     能将氮氮与硝酸盐氮同时去除、Fe2+与Fe3+可反复循环使用     5Fe+12H++2NO＝5Fe2++N2↑+6H2O
【解析】(1)①Ⅱ中反应为，根据氮原子守恒，。
②由于随着溶解氧浓度的增大，会被氧化成更高价态的留在溶液中，因此氮的脱除率下降。
(2)①过程(ⅰ)中反应物为和，生成物分别对应和，故方程式为6Fe3++2H2O+NH＝6Fe2++NO+8H+或6Fe3++2H2O+NH＝6Fe2++HNO2+7H+。由于碱性条件下，OH－会和、分别生成沉淀、氨气逸出，因此影响脱氮效果。
②厌氧氨氧化脱氮中无法去除，而新型脱氮过程能将氨氮与硝酸盐氮同时去除，且与可反复循环使用；
③过程(ⅳ)中反应物为和Fe，生成物分别对应和，故根据电子得失守恒、原子守恒和电荷守恒可知反应的方程式为5Fe+12H++2NO＝5Fe2++N2↑+6H2O。
14．已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示，回答下列问题。

(1)氮气用于工业合成氨，写出氮气的电子式_______；
(2)①~④各步转化中，属于氮的固定的是_______(填序号)。
(3)实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气。

①化学方程式是_______。
②在图中方框内绘制用小试管收集氨气的装置图__________。
(4)工业上用氨气制备NO的化学方程式是_______。
(5)工业制硝酸时尾气中含有NO、，可用NaOH溶液吸收，发生的反应有：

用不同浓度的NaOH溶液吸收含量不同的尾气，关系如下图：(表示尾气里NO、中的含量)

i.根据上图得知_______(填字母)。
a.NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大
b.含量越大，氮氧化物的吸收率越大
ii.当α小于50%时，加入能提升氮氧化物的吸收率，原因是_______。
(6)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸()，反应的化学方程式为_______。若反应中有0.3mol电子发生转移时，生成亚硝酸的质量为_______g(小数点后保留两位有效数字)。
【答案】(1)
(2)①
(3)     2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O    
(4)4NH3+5O24NO+6H2O
(5)     b     根据图中信息可知，氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大，当混合气体中NO2含量小于50%时，具有氧化性的H2O2的存在，会使NO氧化成NO2，NO2的含量增大，从而使氮氧化物的吸收率增大
(6)     2NH3+3O22HNO2+2H2O     2.35
【解析】(1)氮气的氮原子间为三键，故氮气的电子式为；
(2)氮的固定是将自然界中游离的N2转变为化合物的过程。所以①属于氮的固定。
(3)①氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气与水，反应方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
②氨气极易溶于水，所以不能用排水法收集，密度比空气小，可用向下排空气法收集，则试管口要朝下，同时导管要伸入试管底部，为了防止氨气与空气对流，收集用的试管口应塞一团棉花，装置图为 。
(4)工业上利用氨气与氧气发生催化氧化生成NO与水反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O；
(5)i．根据上述图像可知：
a．随着NaOH溶液浓度增大，氮氧化物的吸收率先增加后减小，故a错误；
b．当NaOH浓度一定时，NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大。故b正确；
综上所述，本题应选b；
ii．根据图中信息可知，氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大，当混合气体中NO2含量小于50%时，具有氧化性的H2O2的存在，会使NO氧化成NO2，NO2的含量增大，从而使氮氧化物的吸收率增大。
(6)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)，反应的化学方程式为2NH3+3O22HNO2+2H2O，反应中有3mol氧气参与反应，转移12mol电子，得到2mol亚硝酸，若反应中有0.3mol电子发生转移时，生成亚硝酸的物质的量为0.05mol，其质量为0.05mol×47g/mol=2.35g。
15．氮及其化合物是中学化学重要内容，请回答下列问题：
(1)工商管理条例明文规定：食品生产经营者不得购进、存放、使用亚硝酸盐作为食品添加剂。亚硝酸钠属于 _______填“氧化物”或“盐”，它是一种强氧化剂，与共热生成，是实验室制的方法，写出与共热发生反应的化学方程式 _______。若有发生反应，则反应中电子转移的数目为 _______。
(2)亚硝酸钠外观与食盐相似，且均有咸味。某课外探究小组欲对亚硝酸钠与氯化钠进行鉴别，其鉴别方法如下：将样品放入稀硫酸与另外一种溶液溶质为的混合液中，振荡，再滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则可以证明该样品盐是亚硝酸钠，如果溶液无变化，则可以证明该样品盐为氯化钠。与亚硝酸钠发生的反应可表示为已配平，则是 _______填化学式，该反应的离子方程式为 _______。
(3)甲、乙两同学欲用和制取等量的晶体，甲用稀硝酸，乙用浓硝酸。你认为用 _______硝酸好填“浓”或“稀”，理由是 _______。
【答案】(1)     盐     NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O     0.3NA
(2)     KI    
(3)     稀     制等量的，稀硝酸用量少，产生的污染气少
【解析】(1)NaNO2电离产生钠离子、亚硝酸根离子，NaNO2属于盐；NaNO2与NH4Cl共热生成N2，同时生成NaCl和H2O，反应的化学方程式为：NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O；6.9gNaNO2的物质的量为=0.1mol，亚硝酸钠中元素化合价由+3价降低为价，电子转移为0.1mol3=0.3mol，转移电子数为0.3NA。
(2)依据原子守恒可知，X的化学式为KI，KI与亚硝酸钠反应的化学方程式为：2NaNO2+2KI+2H2SO4=2NO↑+I2+K2SO4+Na2SO4+2H2O，离子方程式为：。
(3)铜与稀硝酸反应的化学方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，铜与浓硝酸反应的化学方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，由方程式可知，制取等量的Cu(NO3)2，稀硝酸用量少，产生的污染气少，因此选择稀硝酸制备硝酸铜更好。
16．氨气是重要的化工原料，在工农业生产中有重要用途。
(1)工业上合成氨的化学方程式是_______。
(2)氨气极易溶于水，这个性质可以利用如图装置进行喷泉实验。

①仪器A的名称是_______。
②引发喷泉实验的操作是_______。
(3)某化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置模拟工业生产制备少量硝酸。

①实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700°C以上，由此可知该反应是_______(填“吸热”或“放热”)发应。
②B中试剂为_______。
③控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。当比例不合适时，A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟，白烟的化学式是_______。
④欲使氨气尽可能完全转化为硝酸，理论上n(NH3)：n(O2)的最佳比例为_______。
【答案】(1)N2+3H22NH3
(2)     圆底烧瓶     打开止水夹，挤压胶头滴管
(3)     放热     水     NH4NO3     1：2
【解析】(1)工业上用氮气、氢气在高温高压和催化剂存在的条件下合成氨气，合成氨的化学方程式是N2+3H22NH3；
(2)①根据装置图，仪器A的名称是圆底烧瓶；
②打开止水夹，挤压胶头滴管，少量水进入圆底烧瓶，氨气溶解，压强迅速减小，引发喷泉。
(3)①催化剂红热后撤离酒精喷灯，反应放出的热量使催化剂始终保持红热，温度可达到700°C以上，所以该反应是放热发应。
②二氧化氮和水反应生成一氧化氮和硝酸，所以B中试剂为水。
③若氨气过量，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水蒸气反应生成硝酸和一氧化氮，氨气和硝酸反应生成白烟硝酸铵，白烟的化学式是NH4NO3。
④欲使氨气尽可能完全转化为硝酸，氮元素化合价由-3升高为+5，氧元素化合价由0降低为-2，根据得失电子守恒，理论上n(NH3)：n(O2)的最佳比例为1:2。