1、1第 13 讲 氮及其化合物A 组 基础题组1.(2017 北京海淀一模,6)二十四节气是中国历法的独特创造,四月农谚:“雷雨肥田” “雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是( ) A.K B.N C.P D.C2.(2017 北京朝阳期中,6)已知物质 X、Y、Z 之间存在如下转化关系,将装满气体 Z 的试管倒扣在水槽中,溶液最终约充满试管体积的 2/3。则 X 是( )X Y ZA.Na B.S C.CH4 D.NH33.(2017 北京顺义二模, 7)氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海
2、洋氮循环的说法正确的是( )A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D.向海洋排放含 N 的废水会影响海洋中 N 的含量4.(2017 北京门头沟一模,8)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法的是( )A.X 是 N2O5B.可用排空气法收集 NO 气体2C.工业上以 NH3、空气、水为原料生产硝酸D.由 NH3N 2,从原理上看,NH 3可与 NO2反应实现5.(2017 北京理综,12)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( ) A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体
3、不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.的气体产物中检测出 CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应6.(2017 北京西城二模,27)氨氮废水中的氮元素多以 N 和 NH3H2O 的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如下:含 N 的废水 低浓度氨氮废水 含余氯废水 达标废水(1)中加入 NaOH 溶液,调 pH=11 并鼓入大量空气。用离子方程式表示加 NaOH 溶液的作用是 ;鼓入大量空气的目的是 。 (2)中加入适量 NaClO 溶液,控制 pH 在 67,将氨氮转化为无毒物质。为了完全从废水中去除氨氮,加入的 NaClO 与水体中 N
4、 的物质的量之比最小是 。 过程发生 3 个反应:.ClO -+H+ HClO.N +HClO NH2Cl+H+H2O(NH2Cl 中 Cl 元素为+1 价). 已知:水体中以+1 价形式存在的氯元素有消毒杀菌的作用,被称为“余氯” 。下图为 NaClO加入量与“余氯”含量的关系示意图。其中氨氮含量最低的点是 c 点。b 点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是(用化学式表示) ;反应的化学方程式3是 。 (3)中用 Na2SO3溶液处理含余氯废水,要求达标废水中剩余 Na2SO3的含量小于 5 mgL-1。若含余氯废水中 NaClO 的含量是 74.5 mgL-1,则处理 10 m3含余氯废水,
5、至多添加 10% Na2SO3溶液 kg(溶液体积变化忽略不计)。 B 组 提升题组7.(2015 北京理综,12)在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe 表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe 表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu 接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是( )A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O 2 2NO2B.中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应C.对比、中现象,说明稀 HNO3的氧化性强于浓 HNO3D.针对中现象,在 Fe、Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否被氧化8.(2017 北京海淀期中,10)某同
6、学进行下列实验:装置 操作 现象将盛有浓硝酸的烧杯 A 放入盛有淀粉 KI 溶液的烧杯 C 中,然后将铜片放入烧杯 A 后,立即用烧杯 B罩住烧杯 A 液体上方立即出现大量红棕色气体;一段时间后,红棕色气体消失,烧杯 A 和 C 中的液体都变成蓝色下列说法合理的是( )A.烧杯 A 中发生反应:3Cu+8HNO 3 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2OB.红棕色气体消失只与 NO2和烧杯 C 中的 KI 发生反应有关C.烧杯 C 中溶液变蓝只与 NO2和 C 中溶液发生反应有关4D.若将铜片换成铁片,则 C 中的液体也可能变蓝9.(2017 北京石景山一模,10)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸
7、化学性质的实验,实验过程如图所示:下列说法正确的是( )A.中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为 NO2B.中溶液存在:c(Cu 2+)+c(H+)=c(N )+c(OH-)C.由上述实验得出结论:常温下,Cu 既可与稀硝酸反应,也可与稀硫酸反应D.中反应的化学方程式:3Cu+Cu(NO 3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO+4H 2O10.(2017 北京海淀期中,12)合成氨及其相关工业中,部分物质间的转化关系如下:下列说法不正确的是( )A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素B.反应、和的氧化剂相同C.的产物可在上述流程中被再次利用D.中发生反应:NH 3+CO2+H
8、2O+NaCl NaHCO3+NH 4Cl11.(2017 北京理综,27)SCR 和 NSR 技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的 NOx排放。(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:尿素CO(NH 2)2水溶液热分解为 NH3和 CO2,该反应的化学方程式: 。 反应器中 NH3还原 NO2的化学方程式: 。 5当燃油中含硫量较高时,尾气中 SO2在 O2作用下会形成(NH 4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH 4)2SO4的形成: 。 尿素溶液浓度影响 NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 gmol-1)含量的方法如下:取 a g尿素溶液,将所含氮完全转化为 NH3
9、,所得 NH3用过量的 V1 mL c1 molL-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余 H2SO4用 V2 mL c2 molL-1 NaOH 溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。 (2)NSR(NOx储存还原)工作原理:NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图 a 所示。图 a图 b通过 BaO 和 Ba(NO3)2的相互转化实现 NOx的储存和还原。储存 NOx的物质是 。 用 H2模拟尾气中还原性气体研究了 Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图 b 表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的 H2与 Ba(NO3)2的物质的量之比是 。 还原过程中
10、,有时会产生笑气(N 2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与 NO 有关。在有氧条件下, 15NO 与 NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是 15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:NNO+ H2O6答案精解精析A 组 基础题组1.B 氮气和氧气在闪电的作用下反应生成 NO,NO 经过一系列的化学变化,最终转化为植物所需要的氮肥,故选 B。 6. 答案 (1)N +OH- NH3H2O 将 NH3吹出(2)32NH 2Cl 2NH2Cl+HClO N2+3HCl+H 2O(3)13.1解析 (1)含 N 的废水中加入 NaOH 溶液,调 pH=11,废水中的 N 和 NaOH 发生
11、反应,离子方程式为 N +OH- NH3H2O;鼓入大量空气可以将 NH3吹出;(2)利用得失电子守恒知,加入的 NaClO 与水体中 N 的物质的量之比最小是 32;7观察图像判断出,ab 段发生的是反应,故 b 点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是NH2Cl;bc 段“余氯”含量减少,说明+1 价的氯元素减少,则反应的化学方程式是2NH2Cl+HClO N2+3HCl+H 2O;(3)Na2SO3溶液与 NaClO 溶液反应的化学方程式为 Na2SO3+NaClO Na2SO4+NaCl,则处理 10 m3含余氯废水需要 n(Na2SO3)=n(NaClO)=74.5 mgL-1(1010
12、3)L10-3gmg-174.5 gmol-1=10 mol,则 m(Na2SO3)=10 mol126 gmol-110-3kgg-1=1.26 kg;达标废水中最多残留 Na2SO3的质量为 5 mgL-1(10103)L10-6kgmg-1=0.05 kg,故至多添加 10% Na2SO3溶液的质量为 =13.1 kg。B 组 提升题组7. 答案 C A 项,Fe 与稀 HNO3反应生成 NO,无色的 NO 易被空气中的 O2氧化为红棕色的 NO2,化学方程式为 2NO+O2 2NO2;B 项,中现象说明 Fe 遇到浓 HNO3易发生钝化,表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应;C
13、 项,浓 HNO3的氧化性强于稀 HNO3;D 项,Fe、Cu、浓 HNO3可构成原电池,连接电流计可以判断 Fe 是否被氧化。8.D A 项,Cu 和浓 HNO3反应生成 NO2;B 项,红棕色气体消失,也可能是 NO2和水反应所致;C项,烧杯 C 中溶液变蓝也可能是因为挥发出的硝酸和 C 中溶液发生了反应;D 项,浓硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸也能使 C 中的液体变蓝。9.D A 项,铜片与稀硝酸反应生成 NO;B 项,中溶液为 Cu(NO3)2溶液,由电荷守恒知,2c(Cu 2+)+c(H+)=c(N )+c(OH-);C 项,常温下,铜不能与稀硫酸反应;D 项,中反应的化学方程式为3C
14、u+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO+4H 2O。8解析 (1)n(NH 3)=2n(H2SO4)-n(NaOH)=2c1V110-3 mol-c2V210-3molnCO(NH2)2= n(NH3)= molmCO(NH2)2=nCO(NH2)260 gmol-1= mol60 gmol-1=(6c1V1-3c2V2)10-2 g则 a g 尿素溶液中尿素的质量分数为:100%= 。(2)观察图 a 可知 BaO 起到了储存 NOx的作用。观察图 b 可知,当 Ba(NO3)2用 H2还原时,氮元素开始时转化为 NH3,由得失电子守恒可得消耗的 H2与 Ba(NO3)2的物质的量之比为81。分析可知,反应物 15NO、NH 3与产物 15NNO 的化学计量数应是一样的,然后结合得失电子守恒及原子守恒可得反应的化学方程式。
