1、1第 4 讲 氮及其化合物A 组 基础题组1.下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( )A.雷电作用是氮元素被氧化B.豆科植物的根瘤固氮属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环答案 B 豆科植物的根瘤固氮属于自然固氮,故 B 错误。2.本草纲目拾遗中在药物名“鼻冲水”条目下有:“贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使漏气,则药力不减。气甚辛烈,触人脑,非有病不可嗅”。这里所说的“鼻冲水”指的是( )A.稀硝酸 B.食醋C.氨水 D.氢氟酸答案 C A 项,稀硝酸挥发性较小,不符合;B 项,食醋浓度较小,与“气甚辛烈”不符;D 项,氢氟酸剧毒,不符合。3
2、.(2018 陕西西安高三期末)下图所示装置在中学实验中有很多用途,可根据实验目的在广口瓶中盛放适量某试剂。下面有关其使用有误的是( )A.瓶内装饱和食盐水,可用于除去氯气中的 HCl 气体,气体应 a 进 b 出B.瓶内装水,可用于除去 NO 气体中的 NO2气体,气体应 a 进 b 出C.瓶口朝上,可用于收集 NH3,气体应 b 进 a 出D.瓶口朝下,可用于收集 CH4气体,气体应 b 进 a 出2答案 D 甲烷的密度小于空气,瓶口朝下,可用于收集 CH4气体,气体应 a 进 b 出,故 D 错误。4.(2018 山东济南高三期末)工业上常利用反应 3Cl2+2NH3 N2+6HCl 检
3、查氯气管道是否漏气。下列有关说法中错误的是( )A.该反应属于氧化还原反应B.该反应中 NH3表现了强氧化性C.生成 1 mol N2有 6 mol 电子转移D.若管道漏气遇氨就会产生白烟答案 B A 项,反应中 Cl 和 N 化合价发生变化,属于氧化还原反应,正确;B 项,NH 3中 N 化合价升高,被氧化,NH 3为还原剂表现了还原性,错误;C 项,N 化合价由-3 价升高到 0 价,则生成 1 mol N2时有 6 mol电子转移,正确;D 项,反应生成 HCl,NH3可与 HCl 反应生成氯化铵,有白烟生成,正确。5.下列各组反应中,硝酸既体现了氧化性,又体现了酸性的是( )A.C+H
4、NO3B.NH3+HNO3C.Fe(OH)3+HNO3 D.Cu+HNO3答案 D A 项,碳和硝酸反应中硝酸中的氮元素化合价降低,硝酸表现氧化性,没有表现酸性;B 项,氨气和硝酸反应生成硝酸铵,硝酸表现酸性,没有表现氧化性;C 项,氢氧化铁和硝酸反应生成硝酸铁和水,没有化合价变化,硝酸只表现酸性;D 项,铜和硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水,硝酸表现酸性和氧化性。6.碳与浓硫酸共热产生的气体 X 和铜与稀硝酸反应产生的气体 Y 同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示),下列有关说法错误的是( )A.洗气瓶中产生的沉淀是 BaCO3B.洗气瓶中产生的沉淀是 BaSO4C.在 Z 导管
5、口可能有红棕色的气体出现D.从 Z 导管口排出的气体中含有 CO23答案 A 在 BaCl2溶液中通入 CO2,不能生成 BaCO3沉淀,A 错误;NO 和洗气瓶中 O2反应生成的 NO2溶于水生成 HNO3,HNO3将 H2SO3氧化成 H2SO4,因此有 BaSO4沉淀生成,B 正确;若 O2不足,NO 有剩余,则 Z 导管口可能出现红棕色气体,C 正确;CO 2未参与反应,D 正确。7.如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满 NO2和 NO 气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内
6、溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )A.11 B.57 C.75 D.43答案 A 4NO 2+O2+2H2O 4HNO3、4NO+3O 2+2H2O 4HNO3,V(NO2)=V(NO),n(NO2)=n(NO),则生成的HNO3物质的量相等,溶液的体积也相同,故两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度相等。8.某化学兴趣小组欲在实验室模拟工业制硝酸的过程,设计了如下装置(夹持装置略去):(1)装置 B 中氢氧化钠固体的作用是 。 (2)请在装置图方框处画出必要仪器,并指出所加试剂。(3)装置 D 中发生反应的化学方程式为 ;开始反应一段时间后,撤离热源反应也可以持续进行,原因为 。 (4)取反应
7、后装置 G 中得到的溶液 20.00 mL,加 23 滴酚酞溶液,用 0.002 mol/L 的 NaOH 标准溶液滴定,用去 10.00 mL 时,达到滴定终点,则装置 G 中得到的溶液的 pH= 。 答案 (1)氢氧化钠固体溶于水放热,使氨气溶解度减小,且电离出 OH-,使 N +OH- NH3H2O H+4NH3+H2O 正向移动,从而使氨气逸出(答案合理即可)(2) (答案合理即可)(3)4NH3+5O2 4NO+6H2O 此反应为放热反应,反应放出的热量可维持反应继续进行 (4)3 4解析 (2)从装置 B 中出来的气体有 NH3、O 2和 H2O(g),进入 D 装置前应将 H2O
8、(g)除去,以防止玻璃管炸裂,所以方框处缺少的是干燥装置,干燥氨气通常使用碱石灰。(4)G 中发生的反应是 3NO2+H2O 2HNO3+NO,得到的溶液是 HNO3溶液。n(HNO 3)=n(NaOH)=0.002 mol/L0.010 00 L=0.000 02 mol,c(HNO3)= =110-3mol/L,所以 c(H+)=110-3mol/L,pH=3。0.00002mol0.02000L9.某化学学习小组采用下图所示装置,对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知:4HNO 3 4NO2+O 2+2H 2O)。请回答下列问题:(1)检查装置气密性后,将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状
9、态,伸入三颈烧瓶中,并塞紧瓶塞,滴加浓硝酸,可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为 ,产生该气体的化学方程式是 。 (2)装置 C 中盛有足量 Ba(OH)2溶液,炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到 C 中出现白色沉淀,该白色沉淀为 (填化学式)。 (3)装置 B 的作用是 。 (4)装置 D 中收集到了无色气体,部分同学认为是 NO,还有部分同学认为是 O2。下列对该气体的检验方法不合适的是 。 A.向装置 D 中通入 O2,观察集气瓶内气体的颜色变化B.将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内,观察蓝色石蕊试纸是否变红C.将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃如果 D 中集气瓶中收集的无色气体是氧气,
10、则氧气的来源是 。 答案 (1)红棕色 C+4HNO 3(浓) 4NO2+CO 2+2H 2O(2)BaCO3(3)安全瓶,防倒吸(4)B 浓硝酸的分解解析 (1)碳与浓硝酸在加热的条件下反应生成二氧化碳和红棕色的二氧化氮,所以可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色,反应的化学方程式为 C+4HNO3(浓) CO2+4NO 2+2H 2O。(2)装置 C 中盛有足量 Ba(OH)2溶液,二氧化碳通入其中,产生白色 BaCO3沉淀。5(4)NO 和足量的 O2反应生成红棕色的二氧化氮,故 A 正确;NO 和 O2均不具有酸性,不能用湿润的蓝色石蕊试纸进行检验,故 B 错误;O 2能使带火星的木条复
11、燃,而 NO 不能,故 C 项正确。硝酸在加热的条件下分解产生二氧化氮、水和氧气,所以氧气是浓硝酸在受热时分解所产生或二氧化氮溶于水之后生成的 HNO3分解所产生。10.较活泼金属与硝酸反应,产物复杂。如一定浓度的硝酸与镁反应,可同时得到 NO、NO 2、N 2三种气体。某同学欲用下列仪器组装装置来直接验证有 NO、NO 2生成并制取氮化镁。(假设实验中每步转化均是完全的)已知:NO 2沸点是 21.1 、熔点是-11 ;NO 的沸点是-151 、熔点是-164 ;氮化镁遇水会发生水解:Mg 3N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH3。回答下列问题:(1)为达到上述实验目的,所选用的仪器的正
12、确连接顺序是 (填序号)。 a.ADCFBFEb.ACDFBFEc.AFCDFBEd.AFDCFBE(2)确定还原产物中有 NO2的现象是 ,实验中两次使用装置 F,第二次使用装置 F 的作用是 。 (3)实验前需先打开开关 K,向装置内通 CO2气体,其目的是 ,当 时停止通入 CO2。 (4)实验过程中,发现在 D 中产生预期现象的同时,C 中溶液颜色慢慢褪去,试写出 C 中反应的离子方程式: 。 (5)在 A 中反应开始时,某同学马上点燃 B 处的酒精灯,实验结束后通过测定发现 B 处的产品纯度不高,原因是 (用化学方程式回答)。 (6)验证 B 处有氮化镁生成的方法是 6。 答案 (1
13、)a (2)D 中有红棕色液体生成 防止 E 中水蒸气进入 B 中,造成产物不纯 (3)排出装置内空气,防止干扰实验 E 中产生白色沉淀 (4)5NO+3Mn +4H+ 3Mn2+5N +2H2OO-4 O-3(5)CO2+2Mg 2MgO+C (6)取 B 中固体少量于试管中,向其中加入少量水,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则 B 中有氮化镁生成解析 (1)若有 NO2生成,则气体呈红棕色,根据 NO2、NO 的熔、沸点可知,在装置 D 中可将 NO2冷凝为液态,可观察到装置 D 中有红棕色液体生成;利用 NO 具有还原性,用装置 C 中 KMnO4酸性溶液检验 NO;已知Mg3N
14、2遇水会发生水解,则与 Mg 反应的 N2必须是干燥的,气体在进入装置 B 之前必须用浓硫酸干燥,且要防止水蒸气进入装置 B,所以装置的连接顺序为 ADCFBFE。(2)确定还原产物中有 NO2的现象是装置 D 中有红棕色液体生成。Mg 3N2遇水会发生水解,实验中两次使用装置 F,第一次使用装置 F 的作用是干燥 N2,第二次使用装置 F 的作用是防止 E 中水蒸气进入 B 中,使Mg3N2不纯。(3)由于 NO 能与 O2反应生成 NO2,会影响对 NO2、NO 的验证,所以实验前先打开开关 K,向装置内通 CO2气体,以排出装置内空气,防止干扰实验;当观察到装置 E 中 Ba(OH)2溶
15、液中产生白色沉淀时,表明装置中空气已经排尽,停止通入 CO2。(4)实验过程中,装置 D 中产生预期现象的同时,装置 C 中溶液颜色慢慢褪去,说明 KMnO4酸性溶液将 NO氧化成 N ,同时 Mn 被还原成 Mn2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可知反应的离子方程O-3 O-4式为 5NO+3Mn +4H+ 5N +3Mn2+2H2O。O-4 O-3(5)在 A 中反应开始时,马上点燃 B 处的酒精灯,Mg 会与 CO2发生置换反应生成 MgO 和 C,导致实验结束后B 处制得的 Mg3N2纯度不高,Mg 与 CO2反应的化学方程式为 2Mg+CO2 2MgO+C。(6)Mg3N2
16、遇水发生水解生成 Mg(OH)2和 NH3,检验 B 处有 Mg3N2生成的方法是:取 B 中固体少量于试管中,向其中加入少量水,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则 B 中有氮化镁生成。B 组 提升题组11.某无色透明的混合气体中可能含有 Cl2、O 2、SO 2、NO、NO 2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是( )A.肯定没有 SO2和 NOB.肯定没有 Cl2、O 2和 NO27C.可能有 Cl2和 O2D.肯定只有 NO答案 B 此无色混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,
17、说明一定含有 SO2,把剩余气体排入空气中,很快变为红棕色,说明原混合气体中一定含有气体 NO,NO 和氧气反应生成红棕色的二氧化氮,说明原混合气体中无氧气,故 A 错误;Cl 2为黄绿色,NO 2气体为红棕色,题给混合气体为无色,所以一定不含Cl2、NO 2,据上述分析原混合气体中无氧气,故 B 正确、C 项错误;把剩余气体排入空气中,很快变为红棕色,说明含有气体 NO,NO 和氧气反应生成红棕色的二氧化氮,说明原混合气体中无氧气,此无色混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,说明一定含有 SO2,故 D 错误。12.将一定量硫酸、硝酸和 KNO3溶液混合成 100 mL 溶液,其中 H2SO
18、4、HNO 3和 KNO3的物质的量浓度分别是 6 mol/L、2 mol/L 和 1 mol/L,向其中加入过量的铁粉,可产生标准状况下的混合气体体积为( )A.11.2 L B.6.72 L C.8.96 L D.4.48 L答案 C 100 mL 溶液中含有氢离子的物质的量为 0.1 L6 mol/L2+0.1 L2 mol/L=1.4 mol;含有硝酸根离子的物质的量为 0.1 L2 mol/L+0.1 L1 mol/L=0.3 mol,加入过量的铁粉,发生反应的离子方程式为 3Fe+2N +8H+ 3Fe2+2NO+4H 2O 和 Fe+2H+ Fe2+H2,则:O-33Fe+2N
19、+ 8H + 3Fe2+2NO+4H 2OO-32 8 20.3 mol 1.2 mol 0.3 mol剩余的氢离子的物质的量为 1.4 mol-1.2 mol=0.2 mol,Fe+2H+ Fe2+H22 10.2 mol 0.1 mol产生气体的物质的量为 0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol,标准状况下体积为 0.4 mol22.4 L/mol=8.96 L。13.(2018 天津理综,9,18 分)烟道气中的 NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:.采样8采样系统简图采样步骤:检验系统气密性;加热器将烟道气加热至 140 ;打开抽
20、气泵置换系统内空气;采集无尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。(1)A 中装有无碱玻璃棉,其作用为 。 (2)C 中填充的干燥剂是(填序号) 。 a.碱石灰 b.无水 CuSO4 c.P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与 D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤加热烟道气的目的是 。 答案 (1)除尘(2)c(3)(4)防止 NOx溶于冷凝水解析 本题考查氮的氧化物、N 的性质等。O-3(1)无碱玻璃棉可吸附除去烟道气中的粉尘。(2)干燥 NOx应选择酸性干燥剂。注意无水 CuSO4可用于检验水,一般不用作干燥剂。(3)D 相当于尾气处理装置,吸收 NOx可用 NaOH 溶液。9
