課時跟蹤練(十五)氮及其重要化合物1.隨著我國汽車年銷量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。某汽車尾氣處理裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A．反應(yīng)中NO為氧化劑，N2為氧化產(chǎn)物B．汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)D．催化轉(zhuǎn)化總化學(xué)方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up14(催化劑))4CO2＋N2解析：反應(yīng)過程中NO、O2為氧化劑，N2為還原產(chǎn)物；汽車尾氣中的N2不是污染物；NO和O2的反應(yīng)不需要催化劑；根據(jù)題中的圖示，可將反應(yīng)的過程分成如下兩步寫：2NO＋O2=2NO2，2NO2＋4COeq\o(=,\s\up14(催化劑))N2＋4CO2，將兩步反應(yīng)式合并可得總化學(xué)方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up14(催化劑))4CO2＋N2。答案：D2．如圖所示是NH3的兩個性質(zhì)實驗，下列有關(guān)說法中正確的是()A．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3易溶于水B．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3易揮發(fā)C．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3是堿性氣體D．兩個實驗均表現(xiàn)了NH3是還原性氣體解析：實驗一是氨氣的噴泉實驗，噴泉實驗證明氨氣極易溶于水，溶于水形成一水合氨弱堿溶液，滴加酚酞的溶液變紅色，證明氨氣是堿性氣體。實驗二中濃氨水揮發(fā)出的氨氣分子和濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫分子結(jié)合生成白煙氯化銨固體小顆粒，證明濃氨水易揮發(fā)，氨氣遇到氯化氫發(fā)生反應(yīng)生成氯化銨，證明氨氣是堿性氣體。答案：C3．氮及其化合物的變化關(guān)系如下圖所示。則下列說法不正確的是()A．路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C．上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)D．氮氣可在足量的氧氣中通過一步反應(yīng)生成NO2解析：氮氣和氧氣在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO，NO與O2反應(yīng)生成NO2，即氮氣與氧氣不能一步轉(zhuǎn)化為NO2。答案：D4．氨氣溶于水得到氨水，氯氣溶于水得到氯水，下列關(guān)于新制的氨水、氯水的描述正確的是()A．“兩水”都是混合物，溶液中含有的粒子種類、數(shù)目相同B．“兩水”都有刺激性氣味，都能漂白有機(jī)色素C．“兩水”中都存在可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡和弱電解質(zhì)的電離平衡D．“兩水”放置時間較久后都會因為相同的原理而變質(zhì)解析：新制氯水中存在的微粒有Cl2、H2O、HClO、Cl－、ClO－、H＋和OH－，新制氨水中存在的微粒有NH3、H2O、NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)、H＋和OH－，A錯；氨水無漂白性，B錯；氯水變質(zhì)是因為HClO見光分解，氨水變質(zhì)是由于氨氣的揮發(fā)，D錯。答案：C5．同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。將3支試管均倒置于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列的關(guān)系正確的是()A．V1＞V2＞V3 B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2解析：設(shè)各種氣體的體積都為1體積。①根據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，即剩余NO的體積V1＝(1＋eq\f(1,3))體積。②根據(jù)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，即剩余O2的體積V2＝(1－eq\f(1,4))體積。③剩余N2的體積V3＝1體積。即B項符合題意。答案：B6．木炭與濃HNO3共熱，產(chǎn)生的氣體X等分為①和②兩份，將兩份氣體分別按下圖實驗。則澄清石灰水的變化可能是()A．①不變渾濁，②變?yōu)槿榘咨珳啙酈．①變?yōu)槿榘咨珳啙?，②不變渾濁C．①、②均變?yōu)槿榘咨珳啙酓．①、②都不變渾濁解析：木炭與濃硝酸共熱可以得到二氧化碳和二氧化氮兩種氣體，氣體先導(dǎo)入適量水中，二氧化氮溶于水，得到硝酸和一氧化氮，二氧化碳幾乎不溶于水，再導(dǎo)入澄清的石灰水中，二氧化碳可以使石灰水變渾濁，即①變渾濁；氣體直接導(dǎo)入澄清的石灰水中，二氧化氮將氫氧化鈣轉(zhuǎn)化為硝酸鈣，二氧化碳不與硝酸鈣溶液反應(yīng)，即②不變渾濁。答案：B7．(2019·常州調(diào)研)實驗室制取氨氣、收集、驗證其還原性并進(jìn)行尾氣處理的裝置和原理能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?)A．用裝置甲制取氨氣B．用裝置乙收集氨氣時氣體應(yīng)該從a口進(jìn)b口出C．裝置丙中黑色固體變成紅色時還原產(chǎn)物一定為銅D．可以用裝置丁吸收氨氣，進(jìn)行尾氣處理解析：氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫，冷卻后又重新化合生成氯化銨，不能用裝置甲制取氨氣，A錯誤；氨氣密度小于空氣，可以用向下排空氣法收集，即用裝置乙收集氨氣時氣體應(yīng)該從a口進(jìn)b口出，B正確；裝置丙中黑色固體變成紅色時還原產(chǎn)物不一定為銅，因為氧化亞銅也是紅色的，C錯誤；氨氣極易溶于水，不能用水直接吸收，D錯誤；答案選B。答案：B8．(2019·湘潭模擬)NH3是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列有關(guān)表述正確的是()A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受熱時都易分解C．NH3和NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)D．圖中所涉及的鹽類物質(zhì)均可以水解解析：A項，NaHCO3不是化肥；B項，Na2CO3受熱不易分解；D項，NaCl不水解。答案：C9．在100mL稀HNO3和稀H2SO4組成的混合溶液中，兩種酸的物質(zhì)的量濃度之和為0.4mol·L－1。向該溶液中加入足量的銅粉后加熱，充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度最大值為(反應(yīng)前后溶液體積變化忽略不計)()A．0.15mol·L－1 B．0.24mol·L－1C．0.30mol·L－1 D．0.36mol·L－1解析：反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，銅足量，由上述反應(yīng)方程式可知，NOeq\o\al(－,3)和H＋的物質(zhì)的量之比為1∶4，即氫離子與硝酸根恰好反應(yīng)，生成的銅離子物質(zhì)的量最大，設(shè)HNO3、H2SO4各為xmol、ymol，則n(NOeq\o\al(－,3))∶n(H＋)＝x∶(x＋2y)＝1∶4，x＋y＝0.4mol×0.1L，聯(lián)立解得x＝0.016mol、y＝0.024mol，由方程式可知，生成銅離子的物質(zhì)的量為0.016mol×eq\f(3,2)＝0.024mol，故銅離子的最大濃度為eq\f(0.024mol,0.1L)＝0.24mol·L－1，故選B。答案：B10．(2019·西安質(zhì)檢)亞硝酸鈉(化學(xué)式為NaNO2)是一種常用的防腐劑，回答下列問題：(1)NaNO2中N元素的化合價為________。(2)亞硝酸鈉在320℃時能分解產(chǎn)生氧化鈉固體、一氧化氮和一種常見的助燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________________。(3)我國規(guī)定火腿腸中亞硝酸鈉添加標(biāo)準(zhǔn)為每千克食品含量不超過150毫克，以此計算，200g15%的亞硝酸鈉溶液至少可用于生產(chǎn)火腿腸______千克。(4)在酸性條件下，NaNO2與KI按物質(zhì)的量1∶1恰好完全反應(yīng)，且I－被氧化為I2時，產(chǎn)物中含氮的物質(zhì)為________(填化學(xué)式)。(5)工業(yè)廢水中的NaNO2可用鋁粉除去，已知此體系中包含Al、NaAlO2、NaNO2、NaOH、NH3、H2O六種物質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零，可設(shè)亞硝酸鈉中氮元素的化合價為x，則：(＋1)＋x＋(－2)×2＝0，解得x＝＋3。(2)因為亞硝酸鈉在320℃時能分解產(chǎn)生氧化鈉固體、一氧化氮氣體和一種常見的助燃性氣體，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NaNO2eq\o(=,\s\up14(320℃))2Na2O＋4NO↑＋O2↑。(3)因為我國規(guī)定肉灌腸中亞硝酸鈉添加標(biāo)準(zhǔn)為每千克食品含量不超過150毫克，所以200g、15%的亞硝酸鈉溶液至少可用于生產(chǎn)肉灌腸的質(zhì)量為200×15%÷eq\f(150,1000)＝200，故答案為200。(4)碘離子被氧化為碘單質(zhì)時，所有的碘元素化合價升高了2價，消耗碘離子是2mol，亞硝酸鈉中氮元素化合價是＋3價，2mol的亞硝酸鈉得到2mol電子時，則需氮元素的化合價降為＋2價，所以產(chǎn)物中含氮的物質(zhì)為NO。(5)亞硝酸鈉具有氧化性，金屬鋁具有還原性，堿性條件下，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaNO2＋2Al＋NaOH＋H2O=2NaAlO2＋NH3↑。答案：(1)＋3(2)4NaNO2eq\o(=,\s\up14(320℃))2Na2O＋4NO↑＋O2↑(3)200(4)NO(5)NaNO2＋2Al＋NaOH＋H2O=2NaAlO2＋NH3↑11．某化學(xué)興趣小組利用圖1裝置制取氨氣并探究氨氣的有關(guān)性質(zhì)。圖1備選裝置(其中水中含酚酞溶液)ⅠⅡⅢ圖2(1)裝置A中燒瓶內(nèi)試劑可選用______(填序號)。a．堿石灰b．濃硫酸c．生石灰d．五氧化二磷e．燒堿(2)若探究氨氣的溶解性，需在K2的導(dǎo)管末端連接圖2裝置中的________裝置(填序號)，當(dāng)裝置D中集滿氨氣后，關(guān)閉K1、K2，打開K3，引發(fā)噴泉的實驗操作是_____________________________________________________________________________________。(3)若探究氨氣的還原性，需打開K1、K3，K2處導(dǎo)管連接制取純凈、干燥氯氣裝置。①用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣，生成氣體必須通過分別盛有________、__________試劑的洗氣瓶；②D中氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙，同時生成一種無色無味的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________；③從K3處導(dǎo)管逸出的氣體中含有少量Cl2，則C裝置中應(yīng)盛放________溶液(填化學(xué)式)，反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________。解析：(1)在濃氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，向其中加入生石灰[發(fā)生反應(yīng)CaO＋H2O=Ca(OH)2生成Ca(OH)2]或燒堿，都會使平衡左移，同時放出大量的熱促進(jìn)氨水的揮發(fā)。堿石灰的成分是燒堿和生石灰，原理同上述，都可快速制備氨氣。(2)氨氣極易溶于水，不溶于CCl4，需選擇防倒吸裝置進(jìn)行實驗探究，因此需選擇圖2中的Ⅱ或Ⅲ。根據(jù)噴泉實驗的原理，要使裝置D發(fā)生噴泉現(xiàn)象，可用熱毛巾將燒瓶捂熱，D中氨氣受熱膨脹通過導(dǎo)管與水接觸，即產(chǎn)生“噴泉”。(3)①用二氧化錳與濃鹽酸制取的氯氣中，混有氯化氫氣體和水蒸氣，要得到純凈、干燥的氯氣需通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣。②探究氨氣具有還原性，氯氣與氨氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙，聯(lián)系NH3＋HCl=NH4Cl可知，“白煙”的成分為氯化銨，氯元素化合價降低，則生成的“無色無味的氣體”必為氨氣的氧化產(chǎn)物，可推知為氮氣。③氯氣是有毒氣體，可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，因此可用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣吸收。答案：(1)ace(2)Ⅱ或Ⅲ用熱毛巾將燒瓶捂熱(其他合理答案均可)(3)①飽和食鹽水濃硫酸②3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2③NaOHCl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O12．氮元素形成的化合物種類十分豐富。請根據(jù)以下工業(yè)制硝酸的原理示意圖回答含氮化合物相關(guān)的問題：(1)下列有關(guān)NH3的說法中，不正確的是________(填序號)。A．工業(yè)合成NH3需要在高溫高壓下進(jìn)行B．NH3可用來生產(chǎn)碳銨和尿素等化肥C．NH3可用濃硫酸或無水氯化鈣干燥D．NH3受熱易分解，須置于冷暗處保存(2)NH3易于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用充滿NH3的燒瓶做噴泉實驗，水充滿整個燒瓶后所形成溶液的物質(zhì)的量濃度為_________mol·L－1。(3)氨氣燃燒的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________。(4)HNO3是一種重要的化工原料，工廠生產(chǎn)出的濃硝酸可用鋁槽車或鐵槽車來運輸。在常溫下能使鋁、鐵鈍化，說明濃硝酸具有很強(qiáng)的_________________________________________________性。(5)“吸收塔”尾部會有含NO、NO2等氮氧化物的尾氣排出，為消除它們對環(huán)境的破壞作用，通常用以下兩種方法處理：①純堿溶液吸收法。純堿溶液與NO2的反應(yīng)原理為：Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋________＋CO2(請?zhí)顚懲瓿苫瘜W(xué)方程式)。②氨轉(zhuǎn)化法。已知7mol氨恰好能將含NO和NO2共6mol的混合氣體完全轉(zhuǎn)化為N2，則混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為________，若用通式NOx表示氧化物，則每摩爾氨