高考化学一轮总复习优化设计-课时规范练11-氮及其重要化合物.docx

课时规范练11　氮及其重要化合物
基础巩固
1.(2020辽宁实验中学期末)以下关于环境问题说法正确的是(　　)
A.酸雨指的是pH<7的酸性降水
B.雷雨发庄稼的同时也会产生大量氮氧化物,造成光化学烟雾
C.加高排放废气的烟囱符合绿色化学的理念
D.用Na2S作为沉淀剂可减少水体中的Cu2+、Hg2+等重金属离子的污染
2.(2020山东微山县第二中学质量检测)中国汽车销量大幅增长,同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物
B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2
3.(2020辽宁葫芦岛普通高中质量检测)下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是(　　)

A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率
C.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
D.产品液氨除可生产化肥外,还可用作制冷剂
4.下列关于SO2和NO2的叙述正确的是(　　)
A.均只能使紫色石蕊溶液变红
B.与水反应都发生氧化还原反应
C.均是酸性氧化物
D.均能将FeSO4溶液氧化为Fe2(SO4)3溶液
5.一定温度下,探究铜与稀硝酸反应的过程如下:

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+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
B.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
6.(2020黑龙江大庆实验中学开学考试)电化学固氮可以在常温常压下实现氮气的还原合成氨,某课题组提出一种全新的电化学固氮机理——表面氢化机理示意图如下,则有关说法错误的是(　　)

A.在表面氢化机理中,第一步是H+的还原反应
B.在表面*H原子与催化剂的协同作用下,N2与表面*H原子反应生成*N2H4中间体
C.电化学固氮法较传统工业合成氨将空气中的游离氮固定,具有能耗小、环境友好的优点
D.若竞争反应(析氢反应)的活化能显著低于固氮反应,则析氢反应的速率要远远高于固氮反应
7.(2020陕西西安中学期中)硝酸是重要的化工原料,在工农业生产和国防上有重要用途。
(1)实验室利用硝石(NaNO3)和浓硫酸共热制取硝酸。
①该反应利用了浓硫酸的　　　　　　性; 
②该反应的温度不宜太高,原因是(用化学方程式表示)　　　　　　　　　　　　　　　　; 
(2)工业上用氨气的催化氧化法制取硝酸,再利用硝酸和氨气反应生产NH4NO3。
①写出氨气的电子式:　　　　　; 
②写出氨气催化氧化的化学方程式: 
　　　　; 
③在生产过程中,氨催化氧化生成氮氧化物的利用率是80%,氮氧化物被吸收得到硝酸的利用率是85%,则制取80 t的NH4NO3需要氨气　　　　　　 t; 
(3)某混合酸1 L中含1 mol 的硝酸和2 mol 的硫酸。取该混合酸100 mL,加入5.6 g铁粉充分反应。
①反应中可以生成NO　　　 L(标准状况); 
②向反应后的溶液再加入铁粉,能继续溶解铁粉　　　 g。 
能力提升
8.(双选)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.④⑥中依次盛装的试剂可以是浓硫酸、碱石灰
C.③中盛放的试剂是NaOH溶液
D.实验结束,取⑤中的少量产物置于试管中,加适量蒸馏水,可以使试管口湿润的蓝色石蕊试纸变红
9.(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
10.(双选)(2020吉林长春第一五一中学月考)向100 mL稀硫酸与稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示,且每一段只对应一种反应。下列说法正确的是(　　)

A.开始时产生的气体为H2
B.AB段发生的反应为置换反应
C.所用混合溶液中c(HNO3)=0.5 mol·L-1
D.参加反应铁粉的总质量m2=5.6 g
11.(2020吉林四平双辽第二中学期末)某兴趣小组研究金属与硝酸的反应,进行如下实验:
实验(20 ℃)
现象
Ⅰ.过量铜粉、2 mL 0.5 mol·L-1 HNO3溶液
无色气体(遇空气变红棕色),溶液变为蓝色
Ⅱ.过量铁粉、2 mL 0.5 mol·L-1 HNO3溶液
6 mL(已转化为标准状况下)无色气体(经检测为H2),溶液几乎无色

回答下列问题:
(1)Ⅰ中的无色气体是　　　　　。 
(2)写出Ⅱ中生成H2的离子方程式:　　　　　　　　　　。 
(3)研究Ⅱ中的氧化剂:
①甲同学认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3-,所以NO3-没有发生反应。乙同学依据Ⅰ和Ⅱ证明了甲的说法不正确,其实验证据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②乙同学通过分析,推测出NO3-也能被还原,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+,其实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③根据实验,金属与硝酸反应时,影响硝酸还原产物的因素有　　　　　　　　　;试推测还可能有哪些因素影响　　　　(列举1条)。 
拓展深化
12.(2020黑龙江双鸭山第一中学月考)某探究性学习小组设计如图所示装置分别进行如下探究实验,请回答下列问题:

实验
药品
制取气体
量气管中的液体
Ⅰ
Cu、稀硝酸

H2O
Ⅱ
NaOH固体、浓氨水
NH3

Ⅲ
镁铝合金、
足量NaOH溶液
H2
H2O

(1)实验Ⅰ通过收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度,有的同学认为该实验设计不可行,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)实验Ⅱ中量气管中的液体最好是　　　　(填字母编号,下同)。 

A.NaOH溶液 B.氨水
C.煤油 D.氯化铵溶液
实验剩余的NH3需吸收处理,以下各种尾气吸收装置中,不能防止倒吸的是　　　　。 

(3)①写出实验Ⅲ中发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②反应前,先对量气管进行第一次读数。读数时,应注意的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,并使视线与凹液面最低处相平;反应后,待装置温度冷却到室温时,再对量气管进行第二次读数。 
③实验Ⅲ在25 ℃、1.01×105Pa条件下获得以下数据:
编号
镁铝合
金质量/g
量气管
第一次读数/mL
量气管
第二次读数/mL
①
1.0
10.0
376.6
②
1.0
10.0
364.7
③
1.0
10.0
377.0

根据上述数据,计算出镁铝合金中铝的质量分数为　　　　　。 

课时规范练11　氮及其重要化合物
1.D　正常雨水的pH约为5.6,雨水中溶解二氧化硫等形成酸雨,酸雨的pH小于5.6,故A错误;雷雨时会产生大量氮氧化物,最终转化为硝酸盐被植物吸收,所以不会造成光化学烟雾,故B错误;加高排放废气的烟囱不能从根本上解决空气污染,不符合绿色化学的理念,故C错误;用Na2S作为沉淀剂可减少水体中的Cu2+、Hg2+等重金属离子的污染,故D正确。
2.D　一氧化氮与氧气及一氧化碳反应生成氮气和二氧化碳,氮元素从+2价降为0价,所以一氧化氮是氧化剂,氮气为还原产物,故A错误;汽车尾气的主要污染成分是CO、NO、NO2等,氮气为空气的成分,不是空气污染物,故B错误;NO和O2在常温下就会发生反应生成二氧化氮,故C错误;尾气处理净化的目的是把有毒的污染气体在催化剂作用下转化为空气中的无毒成分,该反应的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2,故D正确。
3.C　合成氨使用含铁催化剂,为防止催化剂中毒,须将原料“净化”处理,A项正确;步骤②中“加压”可增大氮气、氢气的浓度,既能加快合成氨反应速率又能使平衡右移,提高原料转化率,B项正确;合成氨反应放热,步骤③使用较高温度不利于提高原料转化率,同时使用催化剂也不能使平衡移动,步骤④、⑤能有利于提高原料的转化率,故C项错误;产品液氨可用酸吸收生成铵态氮肥。液氨汽化时会吸收大量热,可用作制冷剂,D项正确。
4.A　SO2和NO2与水作用均生成酸,虽然SO2具有漂白性,但不能使变红的石蕊溶液褪色,所以均能使紫色石蕊溶液变红,故A正确;SO2与水作用生成H2SO3,不能生成H2SO4,没有发生氧化还原反应,故B错误;NaOH溶液能与NO2、SO2反应:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,SO2+2NaOHNa2SO3+H2O,所以SO2是酸性氧化物,NO2与碱发生的是氧化还原反应,得到的不是相应的盐,不是酸性氧化物,故C错误;SO2具有还原性和弱氧化性,根据氧化还原反应的规律可知,二氧化硫不能将FeSO4溶液氧化为Fe2(SO4)3溶液,故D错误。
5.B　A项,过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+2NO3-+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、氧气及H2O反应生成硝酸,能够与铜继续反应,正确。
6.B　H+反应得电子,该过程为还原反应,A项正确;根据图示分析可知,1个N2与2个*H反应不可能生成1个*N2H4,质量不守恒,B项错误;传统工业合成氨需要在高温、高压下实现,电化学固氮在常温常压下就可实现,C项正确;活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度,活化能越高,反应越难进行,活化能越低,反应越易进行,则反应速率越快,D项正确。
7.答案 (1)①高沸点(或难挥发)　②4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O　(2)①H··N··H····H　②4NH3+5O24NO+6H2O
③42　(3)①2.24　②5.6
解析 (1)①用浓硫酸制取硝酸时利用了浓硫酸的高沸点性(或难挥发性);②硝酸在温度高时能分解生成二氧化氮、氧气和水,该反应的化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
(2)①氨气的电子式为H··N··H····H;②氨气和氧气反应生成一氧化氮和水,该反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O;③根据关系式NH3~NO~HNO3~NH4NO3,制取80 t的NH4NO3,需要转化为硝酸的氨气的质量为80 t80%×85%×1780=25 t,另外需要和硝酸反应的氨气的质量为80 t80×17=17 t,总共氨气的质量为25 t+17 t=42 t。
(3)①酸性条件下Fe与NO3-反应的离子方程式为Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O,根据铁的物质的量为0.1 mol、溶液中的氢离子为0.5 mol、硝酸根离子为0.1 mol 分析,铁完全反应生成0.1 mol 一氧化氮,标准状况下的体积为2.24 L;②反应中消耗0.4 mol 氢离子和0.1 mol 硝酸根离子,反应后溶液中还剩余0.1 mol 氢离子,且生成了0.1 mol铁离子,0.1 mol 氢离子能反应0.05 mol Fe,0.1 mol 铁离子能反应0.05 mol Fe,则总共可反应0.1 mol Fe,其质量为5.6 g。
8.CD　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,可选用浓硫酸作为干燥剂;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错误。
9.D　二氧化碳、二氧化硫与石灰乳反应生成碳酸钙、亚硫酸钙,则固体1中主要含有CaCO3、CaSO3,A错误;X可以是空气,且至少保证生成的二氧化氮与一氧化氮的物质的量之比为1∶1时即可,不需过量,B错误;处理含NH4+的废水时,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溶液均不能反应,则气体2为CO,捕获剂所捕获的气体主要是CO,D正确。
10.CD　已知氧化性:NO3->Fe3+>H+,OA段发生反应Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O,AB段发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,B以后发生反应Fe+2H+Fe2++H2↑;开始时产生的气体为NO,A错误;AB段发生化合反应,B错误;根据Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O可知,生成NO的物质的量为1.12 L22.4 L·mol-1=0.05 mol,所以所用混合溶液中c(HNO3)=0.5 mol·L-1,C正确;最终产物中含有Fe2+,根据电子守恒可得,3×n(NO)+2×n(H2)=2n(Fe),代入数值进行计算,3×0.05 mol+2×1.68-1.1222.4 mol=2n(Fe),则n(Fe)=0.1 mol,参加反应的铁粉的总质量m2=5.6 g,D正确。
11.答案 (1)NO(或一氧化氮)　(2)Fe+2H+Fe2++H2↑
(3)①硝酸浓度相同,铜的还原性弱于铁,但Ⅰ中溶液变蓝且无氢气放出　②铁粉过量,但是溶液中0.001 mol H+仅被还原了约5.4×10-4 mol,据此可以推测+5价的N也被还原　取Ⅱ中反应后的溶液,加入足量NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体　③金属的种类(或还原剂的还原性或金属的还原性等)　温度(或硝酸的浓度等)
解析 (1)NO遇空气变红,Ⅰ中的无色气体遇空气变红棕色,所以Ⅰ中的无色气体是NO。
(2)有氢气生成,氢离子被铁还原成H2,反应的离子方程式是Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)①对比实验Ⅰ和Ⅱ,硝酸浓度相同,铜的还原性弱于铁,但Ⅰ中溶液变蓝且无氢气放出,所以甲的说法不正确;②铁粉过量,但是溶液中0.001 mol H+仅被还原了约5.4×10-4 mol,据此可以推测+5价的N也被还原;NH4+遇碱放出氨气,检验NH4+的操作:取Ⅱ中反应后的溶液,加入足量NaOH溶液并加热,产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。③实验Ⅰ和Ⅱ的不同条件是所用金属不同,可知影响硝酸还原产物不同的因素有金属的种类(或还原剂的还原性或金属的还原性等),还可能有温度或硝酸的浓度等。
12.答案 (1)NO会与装置中空气中的氧气反应,生成的NO2溶于水,使测得的NO气体体积不准
(2)C　BE　(3)①2Al+2H2O+2OH-2AlO2-+3H2↑　②保持装置B与装置C液面相平　③29.5%
解析 (1)一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮可与水反应生成一氧化氮和硝酸;装置Ⅰ中有空气,一氧化氮会与装置中空气中的氧气反应,生成的二氧化氮溶于水并与水反应,使测得的一氧化氮的体积不准,所以不可以通过实验Ⅰ收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度。
(2)氨气为碱性气体,极易溶于水,量气管中的液体应该不含水且不与氨气反应,浓NaOH溶液、氨水、氯化铵溶液中含有水,氨气能被水吸收,而氨气不溶于煤油,所以量气管中液体可以是煤油,故选C。对于极易溶于水的气体,吸收装置中必须能防倒吸,分析题给吸收装置可知,A、C、D、F可防止倒吸,B、E不能防倒吸。
(3)①铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子方程式为2Al+2H2O+2OH-2AlO2-+3H2↑;②在对量气管进行每一次读数时,都应注意保持装置B与装置C液面相平,并使视线与凹液面最低处相平;③第2次测量数据误差较大,应该舍弃,铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气的体积为[(376.6 mL-10.0 mL)+(377.0 mL-10 mL)]÷2=366.8 mL=0.366 8 L。
设生成0.366 8 L氢气需铝的质量为x,则
2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
54 g 3×22.4 L
x 0.366 8 L
则x=54 g×0.366 8 L3×22.4 L≈0.295 g
铝的质量分数为0.295 g1.0 g×100%=29.5%。
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