第5章 第2节 氮及其化合物-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮课时作业word（人教多选版）

课时冲关十五　氮及其化合物 一、选择题：每题只有一个选项符合题意。 1．(2024·四川石室中学高三开学考试)中国科学院科研团队研究表明，在常温、常压和可见光下，基于LDH(一种固体催化剂)合成NH3的原理示意图如图。下列说法错误的是(　　) A．氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1 B．该过程中涉及极性键和非极性键的断裂与生成 C．基于LDH合成NH3的过程属于氮的固定 D．工业中，氨经一系列反应可以得到硝酸 解析：A　[该反应的化学方程式为2N2＋6H2O4NH3＋3O2，氮气是氧化剂、水是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，A项错误；该过程中，既有极性键(N—H、O—H)的断裂与生成，也有非极性键(N≡N、O===O)的断裂与生成，B项正确；基于LDH合成NH3的过程是将氮气转化为氨气的过程，属于氮的固定，C项正确；工业中，氨可以通过与氧气催化氧化得到NO，NO被氧化为NO2，NO2再与水反应生成硝酸，D项正确。] 2．(2024·朝阳一模)用圆底烧瓶收集NH3后进行喷泉实验。下列说法不正确的是(　　) A．NH3和H2O都是极性分子 B．NH3和H2O分子中的共价键都是ssp3σ键 C．NH3分子的键角小于H2O分子的键角 D．烧瓶中溶液颜色变红的原因：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－ 解析：C　[A.NH3是三角锥形，H2O是V形，两者的正、负电荷中心都不重合，都是极性分子，故A正确；B.NH3和H2O分子中中心原子都是sp3杂化类型，配原子都是H原子只有s轨道电子，所以共价键都是ssp3σ键，故B正确；C.两者中心原子都是sp3杂化，H2O有两对孤电子对，NH3有一对孤电子对，孤电子对越多对成键电子对的排斥力就越大，所形成的键角就越小，所以NH3分子的键角大于H2O分子的键角，故C错误；D.烧瓶中溶液遇酚酞颜色变红说明溶液显碱性，其原因：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，故D正确。] 3．(2024·广东统考二模)下列有关含氮化合物的反应中，对应的离子方程式书写正确的是(　　) A．将过量SO2通入冷氨水中：NH3·H2O＋SO2===HSO＋NH B．室温下用稀硝酸溶解铜：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O C．NO2溶于水制硝酸：2NO2＋2H2O===H＋＋NO＋NO D．等体积、等浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合：NH＋OH－===NH3·H2O 解析：A　[A.过量SO2通入冷氨水，生成HSO和NH，离子方程式为NH3·H2O＋SO2===HSO＋NH，A正确；B.稀硝酸与铜反应生成NO而不是NO2，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，B错误；C.NO2溶于水生成HNO3和NO，离子方程式为3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO，C错误；D.等体积、等浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合，离子方程式为H＋＋OH－===H2O，D错误。] 4．(2024·惠州市一模)氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。如图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是(　　) A．合成塔内发生的反应中有非极性键的断裂和极性键的生成 B．氧化炉内发生的反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4 C．使用NaOH溶液吸收尾气中的氮氧化物，NO和NO2是酸性氧化物 D．向吸收塔中通入O2的作用是氧化NO 解析：C　[氮气和氢气合成氨，氨和氧气反应生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮。据此解答。A.合成塔内为氮气和氢气反应生成氨，有氮气和氢气中的非极性键的断裂，和氨中的极性键的形成，A正确；B.氧化炉内的反应为4NH3＋5O24NO＋6H2O，氨为还原剂，氧气为氧化剂，则氧化剂和还原剂的物质的量比为5∶4，B正确；C.一氧化氮和二氧化氮都不是酸性氧化物，C错误；D.吸收塔中通入氧气是为了使一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，促进二氧化氮和水反应生成硝酸，D正确。] 5．(2024·揭阳二模)如图所示是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，下列说法错误的是(　　) A．物质B可与物质A反应 B．物质B可经催化氧化直接生成物质A C．N2→物质A、物质A→NO2均为自然固氮 D．HNO3和物质C常用于检验Cl－，则C为AgNO3 解析：C　[由图可知，B为氨，A为一氧化氮，C为硝酸盐。A.氨和一氧化氮发生氧化还原反应，A正确；B.氨和氧气催化氧化反应生成一氧化氮和水，B正确；C.将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程为氮的固定，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不属于自然固氮，C错误；D.实验室通常采用硝酸酸化的硝酸银检验氯离子，D正确。] 6．(2024·黄山三中模拟)下列制取NH3并验证其还原性、收集并进行尾气处理的装置和原理均正确的是(　　) 解析：B　[氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，但在试管口氨气和氯化氢又重新化合生成氯化铵，得不到氨气，A项错误；氨气具有还原性，氯气具有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，又因为氨气的密度小于空气的密度，氯气的密度大于空气的密度，所以长管通入NH3，短管通入Cl2，可以使其充分反应，装置和原理均正确，B项正确；氨气的密度小于空气的密度，采用向下排空气法收集，即收集时应该是短管进、长管出，C项错误；氨气极易溶于水，倒置的漏斗插入水中，不能防倒吸，D项错误。] 7.如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　) A．3∶2　　　　　 B．2∶3 C．8∶3 D．3∶8 解析：C　[该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式合并为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO，则可知体积的NO与n体积的O2恰好完全反应， 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 　4　　3 　　　n 　4∶＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。] 8．(2024· 三亚一中模拟)下列由相关实验现象推出的结论正确的是(　　) A．NH4Cl和NH4HCO3受热都能分解，说明可以用加热NH4Cl和NH4HCO3固体的方法制氨气 B．向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定含有SO C．Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应 D．NH3遇到浓盐酸产生白烟，说明二者发生反应生成白色固体 解析：D　[NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢，冷却后二者又重新结合生成NH4Cl，不能制备氨，A项错误；向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，在酸性条件下NO具有强氧化性，会把SO氧化成SO，故不能说明原溶液中一定含有SO，也可能含有SO，B项错误；Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，前者是由于稀硝酸的强氧化性，后者是由于Fe与稀硫酸发生置换反应，C项错误；NH3遇到浓盐酸产生白烟，说明二者发生反应生成白色固体氯化铵，D项正确。] 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 9．(2024·辽宁高三模拟)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。下列说法错误的是(　　) A．甲装置中的固体可以是NaOH或CaO B．乙装置中的干燥剂可以是无水氯化钙 C．丙中发生的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O D．若戊中观察到紫色溶液变红，则说明已制得HNO3 解析：AB　[ 甲装置需要提供氨气和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或CaO，只能提供氨气，不能提供氧气，X应为过氧化钠等，故A错误；无水氯化钙能与氨气反应形成络合物，不能用来干燥氨气，故B错误；丙中氨和氧气在催化剂、加热的条件反应生成NO和H2O，故C正确；戊中观察到紫色溶液变红，说明生成了酸性物质，可以说明一氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸，故D正确。] 10．(2024·天津二模)氨是一种重要的化工原料，根据如图转化判断下列有关表述正确的是(　　) A．浓硝酸见光易分解且易挥发，应用棕色试剂瓶盛放且用橡胶塞密封 B．戊与丁反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C．实验室中可以采取加热甲物质的方法制取氨气 D．向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2和NH3，然后过滤可制得乙 解析：B　[氨气发生催化氧化生成NO和水，丙是NO、丁是H2O；NO和氧气反应生成NO2，戊是NO2；NO2和水反应生成硝酸和NO；氨气和氯化氢反应生成氯化铵，甲是NH4Cl；氨气、氯化钠、二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠，乙是碳酸氢钠。A.浓硝酸见光易分解且易挥发，应用棕色试剂瓶盛放，浓硝酸具有强氧化性，不能用橡胶塞密封，故A错误；B.NO2和水反应生成硝酸和NO，一部分氮元素化合价由＋4升高为＋5、另一部分氮元素化合价由＋4降低为＋2，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故B正确；C.甲是NH4Cl，NH4Cl受热分解生成的氨气和氯化氢，遇冷会重新结合生成氯化铵，不能采取加热甲物质的方法制取氨气，故C错误；D.氨气极易溶于水，二氧化碳在碱性溶液中溶解度增大，向饱和NaCl溶液中先通入过量的NH3，再通入CO2生成碳酸氢钠沉淀，故D错误。] 11．(2024·厦门一中月考)探究铜与硝酸反应生成NO时的硝酸浓度。如图所示，先通N2一段时间后关闭活塞K，将铜丝伸入溶液中，当A中气体变为无色时，上提铜丝，再将B中溶液稀释至200 mL，取20.00 mL，用0.20 mol·L－1的NaOH溶液滴定至终点时消耗15.00 mL(忽略硝酸的挥发、分解及溶液体积变化)。下列说法正确的是(　　) A．可用盛有NaOH溶液的洗气瓶进行尾气吸收 B．铜与硝酸反应主要生成NO时的硝酸浓度不大于8 mol·L－1 C．若不通N2，可能导致所得实验结果偏高 D．若通过直接滴定A中剩余酸的量(掩蔽掉Cu2＋的干扰)进行求算，所得实验结果偏低 解析：D　[A瓶中的反应为4HNO3(浓)＋Cu===2NO2↑＋2H2O＋Cu(NO3)2。B中发生的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。用0.20 mol·L－1的NaOH溶液滴定至终点时消耗15.00 mL，即n(NaOH)＝0.20×15.00×10－3 mol＝3×10－3 mol，有关系式为NaOH～HNO3则B瓶中产生的n(HNO3)＝3×10－3 mol×10＝3×10－2 mol，又3NO2～2HNO3则A瓶中产生的NO2为3×10－2 mol×＝4.5×10－2 mol。由关系式得4HNO3(浓)～2NO2则消耗的HNO3为4.5×10－2×2＝9×10－2 mol。A.NaOH溶液不能直接与NO反应，所以它不能吸收尾气，A错误；B.溶液中剩余的硝酸浓度为＝ mol/L＝8 mol/L。但当反应产生无色NO时停止反应，即硝酸浓度大于8 mol·L－1也产生了NO，B错误；C.若不通入N2，B瓶中NO也转变为HNO3，从而导致消耗的HNO3偏大，A中剩余HNO3偏低，结果偏低，C错误；D.当A中气体变为无色时停止反应，产生NO的浓度应该比A瓶的大。所以直接测定A瓶中的酸可能导致结果偏低，D正确。] 12．某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO与Fe2＋或Fe3＋反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。下列说法错误的是(　　) A．先检查装置气密性，加入药品后，关闭c，打开a和b，再通入一段时间N2 B．关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与Fe2＋反应 C．甲中反应一段时间后，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO2也可与Fe2＋反应 D．该实验的缺陷是缺少尾气吸收装置 解析：C　[先检查装置气密性，加入药品后，为防止装置中的氧气影响实验结果，需关闭c，打开a和b，通入一段时间氮气，将装置内的空气排尽，故A正确；关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，浓硝酸与Cu反应生成NO2，NO2通入水中与水反应生成硝酸和NO，NO进入丙和丁后，丙中含亚铁离子的溶液变为深棕色，而丁中无明显变化，说明NO与Fe2＋反应，故B正确；甲中反应一段时间后浓硝酸变稀，生成的气体中有NO，所以该操作无法证明NO2是否与Fe2＋反应，故C错误；实验中未反应的NO2和NO会污染空气，需要尾气处理装置，故D正确。] 三、非选择题 13．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价物质类别关系图如图1所示。 图1 回答下列问题： (1)图中A可以是__________(写化学式)。符合图中B的物质之间的转化关系是__________________(用化学方程式表示)。 (2)实验室中，检验溶液中是否含有NH的操作方法是__________________________。 (3)图1中C代表硝酸。图2是各种不同密度的硝酸与铁反应(相同温度)时主要还原产物的分布图。下列叙述中不正确的是________(填字母)。 图2 A．硝酸的密度越大，其浓度越小 B．当还原剂和温度都相同时，不同密度的硝酸被还原的产物不是单一的，只是在某密度时，以某种产物为主而已 C．硝酸的密度越大，还原产物中N元素低化合价产物越少 D．当硝酸的密度大于1.3 g·cm－3时，还原产物主要为NO、NO2 (4)现有一定量铝粉和铜粉的混合物与一定量很稀的硝酸溶液充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入5 mol·L－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图3所示。 图3 ①c点对应NaOH溶液的体积为______ mL。 ②de段发生反应的离子方程式为__________________。 解析：(1)图中A是含氮氢化物，为NH3，图中B的N是＋4价的氧化物，则B为NO2，转化反应的化学方程式为2NO2N2O4；(2)实验室检验NH的操作方法是取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠浓溶液，稍微加热，观察试管口湿润的红色石蕊试纸是否变蓝；(3)A.硝酸的密度越大、浓度越大，故A错误；B.由图像可以看出，在相同温度和密度时，硝酸的还原产物不止一种，以某种产物为主，故B正确；C.由图像可以看出，还原产物中NH的物质的量分数随硝酸密度增大而减小，铵根离子中氮元素化合价最低是－3价，故C正确； D．当硝酸溶液的密度为1.36 g·cm－3时，由图像可看出，生成的NO和NO2物质的量相等，且硝酸密度大于1.3 g·cm－3时，还原产物主要为NO、NO2，故D正确；(4)①由反应过程可知，当加入氢氧化钠溶液为88 mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵，n(NH4NO3)＝n(NH)＝0.03 mol，根据钠原子守恒，可知n(NaNO3)＝n(NaOH)＝0.088 L×5 mol/L＝0.44 mol，根据氮原子守恒计算原硝酸溶液中n(HNO3)＝n(NaNO3)＋2n(NH4NO3)＝0.44 mol＋0.03 mol×2＝0.5 mol，而c点溶液为NaNO3、NH4NO3、Fe(NO3)3、Al(NO3)3，根据氮原子守恒n′(NaNO3)＋2n(NH4NO3)＋3n[Fe(NO3)3]＋3n[Al(NO3)3]＝n(HNO3)，故c点溶液中n′(NaNO3)＝0.5 mol－0.03 mol×2－0.03 mol×3－0.05 mol×3＝0.2 mol，故c点加入NaOH的物质的量为0.2 mol，体积为V＝＝＝0.04 L＝40 mL；②铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀HNO3充分反应，被氧化为Al3＋、Fe3＋，通过题意，反应始终没有气体生成，可以得出不会有氮的氧化物生成，又有硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，可以推测N元素由＋5变成了－3价，由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有：Oc段：H＋＋OH－===H2O，cd：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，de：NH＋OH－===NH3·H2O，ef：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，则de段发生反应的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。 答案：(1)NH3　2NO2N2O4 (2)取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠浓溶液，稍微加热，观察试管口湿润的红色石蕊试纸是否变蓝 (3)A (4)40　NH＋OH－===NH3·H2O 14．(2024·漳州市华安一中开学考)Cu与浓HNO3反应是中学阶段一个重要反应，某兴趣小组对实验中的一些现象及产物进行实验探究。 回答下列问题： (1)Cu与浓HNO3反应的离子方程式为______________________。 (2)关于该实验下列说法错误的是______。 A．该反应需要加热才能进行 B．可通过抽动铜丝控制反应的开始和停止 C．反应后迅速生成大量红棕色气体 D．烧杯中仅发生中和反应 (3)小组同学发现Cu与浓HNO3反应所得混合溶液为绿色，Cu与稀HNO3反应所得混合溶液为蓝色，针对绿色产生的原因展开探究。 [提出猜想] 猜想a：Cu(NO3)2浓度大 猜想b：NO2溶解在Cu(NO3)2溶液中 猜想c：由于NO2与水反应能够生成HNO2，HNO2与Cu2＋能够发生可逆反应Cu2＋＋xHNO2[Cu(NO2)x](x－2)－(绿色)＋xH＋ [实验探究] 实验ⅰ：配制饱和Cu(NO3)2溶液，溶液呈蓝色。 实验ⅱ：取适量Cu与浓HNO3反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入空气后，溶液上方可观察到______，5 min后，溶液完全变为蓝色。 实验ⅲ：取适量Cu与浓HNO3反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入氮气后，溶液上方现象与实验ⅱ相同，但5 min后，溶液仍为绿色。 [实验结论] 对比实验ⅱ与实验ⅲ，可推测Cu(NO3)2溶液为绿色的原因主要是_________________。 (4)小组同学还针对产物Cu(NO3)2的热稳定性进行探究。在如图3所示的实验装置A中，用酒精喷灯对Cu(NO3)2固体加强热，产生红棕色气体，在装置C中收集到无色气体，经验证为O2。当反应结束以后，试管中残留固体为红色。 ①从实验安全角度考虑，需要在A、B间加入______装置。 ②图4为Cu(NO3)2样品高温过程的热重曲线(样品质量分数w%随温度变化的曲线)。Cu(NO3)2加热到200 ℃的化学方程式为______________________，继续高温至1000 ℃生成______________________(填化学式)固体。 解析：铜丝与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，抽动铜丝可以控制反应的发生和停止，干燥管可以防止倒吸，尾气用NaOH溶液吸收。 (1)铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和H2O，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O； (2)铜与浓硝酸反应不需加热，A错误；可以通过抽动铜丝控制反应的发生和停止，B正确；铜与浓硝酸反应生成二氧化氮红棕色气体，C正确；烧杯中有硝酸和氢氧化钠的中和反应，还有二氧化氮气体与氢氧化钠发生的氧化还原反应，D错误； (3)实验(ⅰ)证明硝酸铜溶液为蓝色，实验(ⅱ)取Cu与浓HNO3反应所得绿色溶液通入空气，可以看到溶液上方有红棕色气体，由于空气把溶解在硝酸中的NO2带出气体呈红棕色，对比实验(ⅲ)通入氮气也有红棕色，但是溶液仍为绿色，原因是空气中的氧气与二氧化氮和H2O反应生成硝酸，二氧化氮反应完绿色消失，溶液显蓝色，而通入氮气的没有发生反应，溶液仍然为绿色，证明溶液为绿色的原因主要是NO2溶于Cu(NO3)2溶液中； (4)固体加热产生气体通入溶液中，从实验安全角度考虑，应该在两种装置之间加防倒吸装置，从热重曲线上得出，加热到200 ℃时，固体质量剩余42.6%，＝＝42.6%，因此加热到200 ℃分解为CuO、NO2、O2，反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑，加热到1 000 ℃时CuO又分解，固体只剩余Cu2O了。 答案：(1)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　(2)AD　 (3)有红棕色气体放出　NO2溶于Cu(NO3)2溶液中 (4)①防倒吸　②2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑　③Cu2O 学科网（北京）股份有限公司 $$