微专题速练24 氮及其化合物之间的转化及综合应用-【高考领航】2025年高考化学一轮复习微专题速练

微专题速练24　氮及其化合物之间的转化及综合应用 1．自然界中氮的循环如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．工业合成氨属于人工固氮 B．雷电作用下N2与O2发生了化学反应 C．在氮的循环中不涉及氧化还原反应 D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 2．自然界中氮的部分循环过程如图，下列有关说法正确的是(　　) A．过程①和②均属于自然固氮 B．X→Y发生化合反应 C．NH3→N发生氧化还原反应 D．可用铁或铝容器盛放热的浓Z 3．某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是(　　) A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O B．加热片刻后需要将酒精灯移开，说明该反应是放热反应 C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气 D．在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法 4．某同学研究浓硝酸与KSCN溶液的反应，进行如下实验： 已知：SCN－能被氧化为黄色的(SCN)2，(SCN)2可聚合为红色的(SCN)x。 下列分析错误的是(　　) A．②中溶液变红，是由于生成了(SCN)2 B．取少量③中的溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，证明最终有SO生成 C．分析①②知，硝酸氧化SCN－的速率小于(SCN)2聚合为(SCN)x的速率 D．向溶有NO2的浓硝酸中加几滴KSCN溶液，溶液先变红后迅速褪色并产生大量红棕色气体，证明发生NO2催化浓硝酸氧化(SCN)x 5．水体中的局部氮循环如图所示。下列说法错误的是(　　) A．N2→NH属于氮的固定 B．图示转化过程中N元素表现出7种化合价 C．硝化过程中含N物质被氧化，反硝化过程中含N物质被还原 D．在NH、NH2OH、NO和NO中N原子的杂化方式不完全相同 6．某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。下列说法正确的是(　　) 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 A．装置的连接顺序为a→e→f→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入装置E中干扰反应 7．(双选)一种以Pd­Cu为催化剂还原去除水体中NO的机理如图a所示；其他条件相同，不同pH时，NO的转化率和不同产物在总还原产物中所占的物质的量的百分比如图b所示。 图a 注：Pd­H表示Pd吸附的氢原子； 氨态氮代表NH3、NH和NH3·H2O的总和 图b 已知：溶液pH会影响Pd对NO的吸附，不影响对H的吸附。 下列说法正确的是(　　) A．pH越大，Pd对NO的吸附能力越强 B．通过调节溶液的pH，可使NO更多的转化为N2 C．反应ⅱ中生成NH的离子方程式为NO＋6H＋2H＋===NH＋2H2O D．pH＝12时，每处理6.2 g NO，理论上消耗标准状况下5.6 L H2 8．某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图所示： (1)装置A中放置无碱玻璃棉，其目的是除去_____________________。 为保证检测的准确性，装置C中盛放的化学试剂可以是________(填字母，下同)。 a．碱石灰 b．浓硫酸 c．五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O) (2)装置D中主要发生：2NaOH＋2NO2===NaNO2＋NaNO3＋H2O；2NaOH＋NO＋NO2===2NaNO2＋H2O ①若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量的比值________。 a．≥1　　　　b．≤1　　　　c．任意值 ②可使用适量酸性H2O2溶液，将溶液中的NO全部氧化为NO，发生反应的离子方程式是__________________________。 (3)溶液中NO直接排放在水体中也会造成污染，现用活泼金属将溶液中的NO转化为N2，实现氮元素的脱除，具体步骤如下： 步骤一：取适量(2)中H2O2处理后的溶液，调节pH至中性，蒸发浓缩，得到c(NO)为0.100 mol·L－1的溶液甲。 步骤二：取三份50 mL溶液甲，分别用金属铝、金属铁和铝铁合金在45 ℃、惰性气体氛围中对溶液甲进行氮脱除。 步骤三：重复实验2～3次，溶液中NO的残留情况与反应时间的关系如图所示。 ①金属铝和金属铁在0～3 h内，NO的脱除效率均很低，几乎没被脱除，其可能的原因是_________________________________。 ②0～3 h内铝铁合金的氮脱除效率比金属铝、金属铁大得多，其可能的原因是______________________________________。 (4)气囊用来储存处理后的气体，其中可能含少量NO气体，可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生成NO和Cl－，发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题速练24　氮及其化合物之间的转化及综合应用 1．C　工业合成氨是氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下反应生成氨气，属于人工固氮，故A正确；雷电作用下N2与O2发生化学反应生成NO，故B正确；在氮的循环中，工业合成氨、雷电作用过程中N元素化合价改变，均涉及氧化还原反应，故C错误；含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，如氨气可合成尿素，D正确。 2．B　依据自然界中氮的部分循环过程图可知，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，M为硝酸盐，N为铵盐。过程①可能是自然固氮，但过程②不属于固氮，A错误；X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，属于化合反应，B正确；NH3→N的过程氮元素化合价没有改变，所以不属于氧化还原反应，C错误；Z为HNO3常温下浓HNO3可使Al、Fe钝化生成致密氧化膜，可用Al或Fe容器盛放冷的浓HNO3，热的浓HNO3可与Al、Fe发生剧烈反应，使Al、Fe溶解，D错误。 3．D　根据题中给出的反应物和生成物，结合原子守恒和得失电子守恒，可知装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，A项正确；因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应是放热反应，B项正确；根据化学方程式可知产物中有水蒸气，为便于干燥，可用装置Ⅱ冷凝大部分水蒸气，再用装置Ⅲ进行干燥，C项正确；N2的密度与空气的密度相差不大，不能用排空气法收集，D项错误。 4．A　由于(SCN)x是红色，(SCN)2是黄色，所以②中溶液变红，是由于生成了(SCN)x，A项错误；取少量③中的溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，③中的溶液呈酸性，所以证明白色沉淀是硫酸钡，B项正确；由于②中溶液立即变红，所以(SCN)2聚合为(SCN)x的速率很快，远大于硝酸氧化SCN－的速率，C项正确；溶液先变红，说明SCN－被HNO3氧化为(SCN)2，(SCN)2聚合为红色物质(SCN)x，后产生大量红棕色气体，说明有NO2生成，因此可证明NO2催化浓硝酸氧化(SCN)x，D项正确。 5．C　N2→NH为空气中游离态的氮转化为化合态的氮，属于氮的固定，A正确；N2、NH、NH2OH、NO、NO、NO、N2O中氮元素的化合价分别为0、－3、－1、＋3、＋5、＋2、＋1，表现出7种化合价，B正确；硝化过程中N2→NH，氮元素化合价降低，被还原，C错误；在NH、NH2OH中N为sp3杂化，NO和NO中N为sp2杂化，N原子的杂化方式不完全相同，D正确。 6．B　根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和将产生的NO2转化为NO，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，C错误；再通过装置F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入装置E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过装置B氧化NO，再通过装置C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A、D错误。 7．BC　由图b可知，随着pH减小，n(N2)增大，n(铵态氮)变化不大，n(NO)减小，即pH越小，Pd对NO的吸附能力越强，A错误；由图b信息可知，pH值不同还原产物也不同，pH为4时主要还原产物为N2，pH为12时，还原产物几乎全是NO，故通过调节溶液的pH，可使NO更多的转化为N2，B正确；由图a可知，反应ⅱ即NO和H反应生成NH，根据氧化还原反应配平可得，反应ⅱ中生成NH的离子方程式为NO＋6H＋2H＋===NH＋2H2O，C正确；由图b可知，pH＝12时，还原产物几乎全是NO，则每处理6.2 g NO即＝0.1 mol NO，转移的电子的物质的量为0.2 mol，根据电子守恒可知，理论上消耗标准状况下0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L H2，D错误。 8．解析：(1)烟道气中含有粉尘，装置A中放置无碱玻璃棉，可以除去粉尘；装置C用于除去少量的水蒸气，应该选择浓硫酸，NO2会与碱石灰反应，而五水合硫酸铜不能起到干燥的作用。(2)①根据化学方程式可知，NO2可以单独被NaOH吸收，而NO需与NO2按照1∶1混合才能被NaOH吸收，现无尾气残留，说明NO无残留，因此NO2至少和NO一样多，则参加反应的NO2、NO物质的量的比值≥1，a符合题意。(3)①根据题意，活泼金属能够将溶液中的NO转化为N2，但是金属铝和金属铁在0～3 h内，NO的脱除效率很低，几乎没有脱除，可认为金属与NO可能没有反应，可能是金属表面有氧化膜，阻碍了NO的脱除反应。②铝铁合金中，铁和铝的活动性不同，可以构成原电池，加快化学反应速率。(4)HClO中Cl元素的化合价从＋1降低到－1，NO中N元素的化合价从＋2升高到＋5，根据化合价升降守恒、元素守恒和电荷守恒，离子方程式为3HClO＋2NO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋。 答案：(1)粉尘　b　(2)①a　②H2O2＋NO===NO＋H2O　(3)①金属铁和金属铝表面都有一层氧化膜　 ②铝铁合金在溶液中形成原电池，加快化学反应速率 (4)3HClO＋2NO＋H2O===2NO＋3Cl－＋5H＋ 学科网（北京）股份有限公司 $$