1、1课后作业 19 生产、生活中的含氮化合物(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 10 小题,每小题 5 分,共 50 分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.关于 C、N、S 等非金属元素及其化合物的说法错误的是( )A.它们都能以游离态存在于自然界中B.二氧化硫、氮氧化物的任意排放会形成酸雨C.浓硫酸可干燥 CO2、SO 2、H 2S 等气体,但不能干燥 NH3D.加热条件下,碳、硫单质都能与浓硝酸、浓硫酸发生反应答案 C解析它们都能以游离态存在于自然界中,如石墨、氮气、硫黄,选项 A 正确;二氧化硫、氮氧化物的任意排放会形成酸雨,选项 B 正确;浓硫酸能将 H2S 氧
2、化,不能用浓硫酸干燥 H2S,浓硫酸能与碱性气体反应而不能干燥 NH3,选项 C 错误;加热条件下,碳、硫单质都能与浓硝酸、浓硫酸发生反应,被氧化生成二氧化碳、二氧化硫,选项 D 正确。2.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色酸性和强氧化性B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性C.要用棕色瓶盛装浓硝酸不稳定性D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去强氧化性答案 D解析 D 项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”,其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性将酚酞氧化而褪色,但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反
3、应,究竟是哪个原因,还需要实验认证,D 项不准确。3.盛有 O2和 NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中,过一段时间后,量筒内的气体体积减小为原来的一半。则原混合气体中 O2和 NO2的体积比是( )A.21 B.12 C.32 D.31答案 C解析假设量筒的容积是 VL,盛有 O2和 NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中,二者会发生反应:4NO 2+O2+2H2O 4HNO3,若剩余的气体是 O2,则 NO2完全反应,NO 2的体积 V(NO2)= VL= L,O24512 2V5的体积 V(O2)=VL- L= L,原混合气体中 O2和 NO2的体积比是 =32;若剩余气体是
4、NO,相当2V5 3V5 3V5 2V5于剩余 NO2,根据 3NO2+H2O 2HNO3+NO,剩余 NO2的体积是 3 ,原混合气体体积是 VL,假设不V2=3V2成立;故 C 项正确。24.右图装置中,干燥烧瓶中盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头并迅速打开止水夹,下列与实验事实不相符的是 ( )A.CO2(NaHCO3溶液) 无色喷泉B.NH3(H2O 含酚酞) 红色喷泉C.NH3(FeCl3溶液) 红褐色浊液喷泉D.HCl(AgNO3溶液) 白色浊液喷泉答案 A解析 CO2与 NaHCO3不反应,不能产生压强差,不能形成喷泉。5.两瓶气体分别为 NO2和 Br2蒸气
5、,外观相同,某同学设计了以下鉴别法,其中可采用的是( )用湿润的淀粉 KI 试纸 加少量 NaCl 溶液 加少量 AgNO3溶液 加少量水后再加适量苯A. B.C. D.答案 C解析 NO2溶于水呈无色,Br 2蒸气溶于水呈橙黄色,可以用氯化钠溶液鉴别(起鉴别作用的是溶液中的水);Br 2蒸气与 AgNO3溶液反应生成淡黄色沉淀,二氧化氮与 AgNO3溶液反应无沉淀生成;NO 2和 Br2蒸气都有强氧化性,都使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝,法不可用于鉴别。6.(2018江淮十校质检)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中加入足量的铜粉,若 HNO3的物质的量浓度是 2 molL-1,取 10 mL 此混合
6、酸,待反应结束过滤后可得到纯净的 CuSO4溶液,则上述混合溶液中稀硫酸的物质的量浓度和在标准状况下产生的气体体积分别为(设反应中 HNO3被还原成 NO)( )A.2 molL-1、448 mL B.3 molL-1、672 mLC.4 molL-1、224 mL D.3 molL-1、448 mL答案 D解析设稀硫酸的物质的量浓度和在标准状况下产生的气体体积分别为 cmolL-1、 VL,10mL 混合酸中含有 n(N )=0.01L2molL-1=0.02mol。O-33Cu+2N +8H+ 3Cu2+4H2O+2NOO-32 8 20.02mol 0.02mol+0.01LcmolL-
7、12VL22.4Lmol-1解得 c=3,V=0.448,故 D 正确。7.有 a、b、c、d、e 五种气体,进行下列实验:(1)a 和 b 混合 气体变红棕色(2)c 和 d 混合 产生白烟3(3)c 和 e 分别通入少量溴水中溴水都变成无色透明的液体(4)b 和 e 分别通入氢硫酸中 都产生淡黄色浑浊a、b、c、d、e 依次可能是( )A.O2、NO、HCl、NH 3、CO 2 B.O2、NO、NH 3、HCl、SO 2C.NO、O 2、NH 3、HCl、SO 2 D.HCl、CO 2、NH 3、H 2S、CH 4答案 C解析 a 和 b 混合后气体变成红棕色,可知 a 和 b 分别为 N
8、O、O 2中的一种;b 通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊,则 b 为 O2,a 为 NO;c 和 d 混合产生白烟,则 c 和 d 分别为 NH3、HCl 中的一种;c 通入少量溴水中使溴水变成无色透明液体,则 c 为 NH3,d 为 HCl;e 通入少量溴水中,溴水变成无色透明的液体,e通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊,则 e 为 SO2。8.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.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸产生了反应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
9、与浓硝酸发生了反应答案 D解析图中产生的红棕色气体应为 NO2和 O2的混合气体,原因是灼热的碎玻璃促进了硝酸的分解,A项正确;图中的气体可能是红热的木炭促进了硝酸分解生成的,也可能是木炭与浓硝酸反应生成的,B 项正确;图中,由于红热的木炭没有插入浓硝酸中,但仍有红棕色气体产生,说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体 NO2为还原产物,C 项正确;图中气体产物中的二氧化碳也可能是硝酸分解产生的 O2与红热的木炭反应生成的,D 项错误。9.将 3.2 g Cu 跟 30.0 mL 10.0 molL-1的 HNO3溶液充分反应,还原产物有 NO 和 NO2,若反应后溶液中有 a mol H+,则
10、此时溶液中含 N 的物质的量为( )O-3A.0.5a mol B.(0.1+a) molC.0.1a mol D.2a mol答案 B解析首先判断 Cu 与 HNO3谁过量,经判断知 HNO3过量,Cu 全部反应,根据溶液中的电荷守恒, n(N )O-3=n(H+)+2n(Cu2+),n(Cu2+)=0.05mol,则 n(N )=(a+0.1)mol。O-3410.向 50 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,且每一段只对应一个反应。下列说法正确的是( )A.开始时产生的气体为 H2B.AB 段发生的反应为置换反应
11、C.所用混合溶液中 c(HNO3)=0.5 molL-1D.参加反应铁粉的总质量 m2=5.6 g答案 D解析注意两点:一是有关金属与硫酸和硝酸组成的混酸反应的计算,需要用离子方程式解;二是综合分析图像各阶段的反应。 OA 段:Fe+4H +N Fe3+NO+2H 2O,AB 段:2Fe 3+Fe 3Fe2+,BC 段:O-3Fe+2H+ Fe2+H2,A、B 错误。由图像可知, n(NO)=0.05mol,根据氮原子守恒,硝酸的物质的量等于 0.05mol,浓度为 1molL-1,C 错误。D 项,方法一: OA 段反应的铁为 0.05mol,生成Fe3+0.05mol,AB 段溶解 Fe0
12、.025mol,BC 段溶解的铁为 0.025mol,共溶解铁 0.1mol。方法二:根据得失电子守恒,铁最终存在形式为 Fe2+,有 n(NO)3+n(H2)2=n(Fe)2,解得 n(Fe)=0.1mol。二、非选择题(本题包括 5 小题,共 50 分)11.(5 分)将 28.8 g 铜与 140 mL 一定浓度的 HNO3溶液反应,铜完全溶解,产生的 NO 和 NO2混合气体在标准状况下的体积为 11.2 L,请回答:(1)NO 的体积为 L,NO 2的体积为 L。 (2)将产生的气体完全释放后,向溶液中加入 V mL a molL-1的 NaOH 溶液,恰好使溶液中的 Cu2+全部转
13、化为沉淀,则原 HNO3溶液的浓度为 molL -1。 (3)若铜与 HNO3刚好反应完全,则原 HNO3溶液的浓度为 molL -1。 答案(1)4.48 6.72(2)aV10-3+0.50.14(3)10解析(1) V(NO)+V(NO2)=11.2L 由电子守恒可得: 2= 3+ 1 28.8g64gmol-1 V(NO)22.4Lmol-1 V(NO2)22.4Lmol-1由解得: V(NO)=4.48L,V(NO2)=6.72L。(2)由氮原子的守恒:N 最终以 NO、NO 2及 NaNO3形式存在,所以原 HNO3溶液的浓度是molL-1。11.2L22.4Lmol-1+amol
14、L-10.001VL0.14L =0.5+aV10-30.14(3)若铜与 HNO3刚好反应完全,根据氮原子守恒,原 HNO3溶液的浓度为=10molL-1。11.2L22.4Lmol-1+ 28.8g64gmol-120.14L512.(5 分)工业上利用氨催化氧化法经过一系列反应可以制备硝酸。(1)氨气催化氧化的化学方程式为 。 (2)某工厂排出的尾气中 NOx的含量为 0.56%(体积分数),用氨气可以将其转化为无害气体,发生反应:6NO x+4xNH3 (3+2x)N2+6xH2O。若处理 1104 L(标准状况)该尾气需 42.5 g NH3,则 x= 。 (3)NO 和 CO 都是
15、汽车尾气中的有害物质,必须进行处理。为避免污染,常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。写出净化过程中的总化学方程式: 。 答案(1)4NH 3+5O2 4NO+6H2O(2)1.5(3)2NO+O2+4CO 4CO2+N2解析(2)1104L22.4Lmol-10.56%42.5g17gmol-1 =64xx=1.5。13.(14 分)某实验小组欲探究 C 与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图 1 装置,认为若有红棕色气体产生就说明 C 与浓硝酸发生了反应。(1)乙同学认为甲同学的结论是错误的,他的理由是 (用化学方程式表示),所以他认为应
16、该检验 (填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0 时四氧化二氮为液体”,从而改进了实验装置,如图 2 所示。 (2)为了减少干扰,对于 A 装置有下面 4 种操作方案,其中最合理的是(填写数字序号) 。 将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热先加热浓硝酸,然后将木炭投入其中先加热木炭,再加入冷浓硝酸6先加热木炭,再将木炭投入冷浓硝酸(3)请用平衡移动原理解释 B 装置的作用: 。 (4)C 装置中出现的现象是 ,经检测 C 的溶液中还含有少量氮元素,只以 N 形O-3式存在,写出生成该离子的化学方程式: 。 答案(1)4HNO 3 4NO2+O 2+2H 2O CO 2
17、(2)(3)常温下存在平衡体系:2NO 2 N2O4,降低温度 N2O4液化,平衡右移,除去混合气体中的 NO2(4)C 中溶液变浑浊(或产生白色沉淀) 4NO 2+O2+2Ba(OH)2 2Ba(NO3)2+2H2O解析(1)浓硝酸与木炭加热反应以及浓硝酸受热分解均能生成 NO2,故按图 1 中操作有红棕色气体产生不能说明木炭与浓硝酸发生了反应。若要证明该反应,可证明反应的另一种产物 CO2的存在。(2)为了减少浓硝酸受热分解对实验的影响,可先将木炭加热,再将红热的木炭投入冷浓硝酸中。(4)产生的 CO2与 Ba(OH)2反应生成 BaCO3沉淀。NO 2气体溶于水首先生成 HNO3,HNO
18、3再与 Ba(OH)2发生中和反应,故溶液中存在 N ,将两个方程式叠加即可写出反应的化学方程式。O-314.(12 分)在实验室用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气的制取和性质实验探究。请回答下列问题:(1)若用装置制取 NH3,其反应的化学方程式为 。 若要测定生成的 NH3的体积,则必须选择的装置是 (填装置序号,下同),装置中所盛试剂应具有的性质是 。 (2)若用装置制取并收集干燥的 NH3,检验该装置气密性的方法是 。 收集装置应选择 。证明氨气已收集满的操作是 。 (3)将氨气通过灼热的氧化铜粉末,得到氮气和铜,写出该反应的化学方程式: 。 要制取并收集纯净的氮气(可
19、含有少量的水),应使用上述仪器中的(按气流方向从左向右列出) 。此时中应盛放 。 答案(1)2NH 4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl 2+2H2O 氨气难溶于该试剂,不与氨气反应,不易挥发7(2)用止水夹关闭右端导管上连接的橡皮管,向分液漏斗中注水,打开分液漏斗开关水不流下 用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸变蓝(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口,有白烟生成)(3)2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O 稀硫酸解析(1)测定生成的 NH3的体积,应该用装置把氨气的体积转换成液体的体积进行测量;(3)用排空气法收集的气体一定含有空气,所以制取比较纯净的气体时应该用排水集气法,还应用装
20、置除去剩余的氨气。15.(14 分)某研究小组将纯净的 SO2气体通入 0.1 molL-1的 Ba(NO3)2溶液中,得到了 BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的 SO2,该小组提出了如下假设:假设一:溶液中的 NO-3假设二:溶液中溶解的 O2(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。实验步骤 实验现象 结论实验 1:在盛有不含 O2的 25 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的 SO2气体。 实验 2:在盛有不含 O2的 25 mL 0.1 molL-1 Ba(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的 SO2气
21、体。 假设一成立(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液 pH 随通入 SO2体积的变化曲线如右图。实验 1 中溶液 pH 变小的原因是 ; V1时,实验 2 中溶液 pH 小于实验 1的原因是(用离子方程式表示) 。 (3)验证假设二请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的 O2和 KNO3氧化相同的 H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的 pH 前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是 。 答案(1)无明显现象 有白色沉淀8(2)SO2溶于
22、水后生成 H2SO3 3SO 2+2N +2H2O 3S +4H+2NO(或O-3 O2-43H2SO3+2N 3S +4H+2NO+H 2O)O-3 O2-4(3)实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):实验 1:作为参照实验实验 3:将纯净的 SO2气体缓慢通入未经脱 O2处理的 25 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假设二成立,否则不成立(4)小于 反应的离子方程式表明,足量的 O2和 N 分别氧化相同的 H2SO3溶液,生成 H+的物质O-3的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题,合理答案均可给分)解析(1)实验 1 中溶液和实验 2 中
23、溶液唯一的区别就是一个含有 Cl-,一个含有 N ,故可通过实验O-31 未生成白色沉淀,而实验 2 生成白色沉淀来证明假设一正确。(2)SO2溶于水得到中强酸 H2SO3,故使得实验 1 中溶液的 pH 减小;在实验 2 中,N 将 SO2氧化O-3成 S ,自身被还原为 NO,同时有 H+生成,故 V1时,实验 2 中溶液的 pH 小于实验 1 中溶液的 pH。O2-4(3)在验证假设二时,应使用不含 N 的钡盐,如 BaCl2,可以以实验 1 为对照实验,在含有 O2的O-3BaCl2溶液中缓慢通入 SO2,若有白色沉淀生成则证明假设二成立。(4)O2和 KNO3分别与 H2SO3反应的化学方程式为O2+2H2SO3 2H2SO4、2KNO 3+3H2SO3 K2SO4+2NO+2H 2SO4+H2O(或 2KNO3+H2SO3 K2SO4+2NO2+H 2O),故被 O2氧化后溶液的 pH 小。
