内容正文:
《氮与社会可持续发展》单元练习
一、选择题
1.氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素。氮元素的“价—类”二维图如下图所示,下列说法不正确的是
A.在自然界里,氮元素主要以游离态存在于空气中
B.具有一定的还原性,在一定条件下能与NO反应生成
C.硝酸是强氧化性酸,在常温下能与铜发生反应
D.与反应时,只作还原剂
2.下列关于氮及其化合物的说法,不正确的是( )
A.铵盐一般都溶于水,且都可分解放出氨气
B.液氨汽化时会吸收大量的热,所以液氨可用作制冷剂
C.汽车尾气中的氮氧化物是造成光化学烟雾的主要原因之一
D.工业浓硝酸通常呈黄色,是因为溶解了气体
3.下列叙述错误的是( )
A.NH3易液化,液氨常用作制冷剂
B.与金属反应时,稀HNO3可能被还原为更低价态,则稀HNO3氧化性强于浓HNO3
C.铵盐受热易分解,因此贮存铵态氮肥时要密封保存,并放在阴凉通风处
D.稀HNO3和活泼金属反应时得不到氢气
4.下列叙述不正确的是( )
A.NH3易液化,液氨常用作制冷剂
B.与金属反应时,稀HNO3可能被还原为更低价态,则稀HNO3氧化性强于浓HNO3
C.氨盐受热易分解,因此贮存氨态氮肥时要密封保存,并放在阴凉通风处
D.稀HNO3和活泼金属反应时主要得到NO
5.实验室模拟氨催化氧化法的实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
已知:装置③中收集到了红棕色气体。
A.装置①中可以盛装碱石灰
B.氨催化氧化可直接生成NO2
C.装置④中溶液可能会变红
D.装置⑤的作用是处理尾气,气体X的主要成分为N2
6.C、N、S的氧化物中许多是工业上重要的化工原料,但是当它们分散到空气中时,会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化物说法不正确的是( )
A.开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少这些元素的氧化物的产生
B.N与S的某些氧化物能直接危害人的身体健康,引发呼吸道疾病
C.“温室效应”与二氧化碳的排放有着直接的关系
D.这些氧化物使雨水的,我们把的雨水称之为酸雨
7.某工厂拟综合处理含NH4+的废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计如图所示流程:
下列说法不正确的是( )
A.固体I中主要含有CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2
B.X可以是空气,但不能过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO、N2
D.处理含NH4+废水时,发生的反应为
8.某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含 N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如图流程。已知:,下列说法正确的是 ( )
A.固体 1 中主要含有 CaCO3、CaSO4
B.捕获剂所捕获的气体主要是 CO
C.X 可以是空气,且需过量
D.处理含废水时,发生的反应:
9.氨广泛应用于化工、化肥、制药等领域,一种新型合成方法如下。下列说法正确的是( )
A.反应①属于自然固氮
B.反应③可利用电解MgCl2溶液的方法实现
C.该转化过程总反应为2N2+6H2O=4NH3+3O2
D.反应⑤在无水环境中进行时有白雾产生
10.判断下列说法不正确的是( )
A.X是N2O5
B.可用排空气法收集NO气体
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.由NH3→N2,从原理上看,NH3可与NO2反应实现
11.汽车尾气(含CO2、N2、CO、SO2、NOx等)是城市空气的污染源之一、NOx储存还原技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。如图所示NOx的储存和还原在不同时段交替进行,通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。下列叙述中错误的是
A.汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、酸雨、光化学烟雾等
B.储存时,部分NO发生反应:2NO+O2=2NO2,Pt作该变化的催化剂
C.储存NOx的物质是Ba(NO3)2
D.还原性尾气CO与Ba(NO3)2生成N2的反应是5CO+Ba(NO3)2N2+BaO+5CO2
12.利用氮元素价类二维图可以从不同角度研究含氨物质的性质及其转化关系。下列说法错误的是( )
A.通过转化①②③可实现工业制硝酸
B.自然界可实现上述转化④
C.实验室可用与共热制取
D.预测与可以反应生成
二、非选择题
13.某小组设计如下装置(夹持装置已略去)进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。
请回答:
(1) 用装置A制取纯净干燥的氨气。
①仪器a的名称为 。
②大试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置B中无水氯化钙的作用是 ;集气瓶中可观察到的现象是 ,
(3)将过量的纯净氧气与A中产生的氨气分别通入到装置C中,并在上端点燃氨气,发现氨气可在纯氧中安静燃烧,则氨气燃烧的化学方程式是
14.人类农业生产离不开氮肥,几乎所有的氮肥都以氨为原料生产,某化学兴趣小组利用如图装置制备氨气并探究相关性质,
(1)实验室利用A 装置制备NH3的反应方程式为 ,氨气极易溶于水,下列能用作吸收氨气的装置是 (填序号)。
(2)①实验过程中观察到以下现象,完成表格:
序号
实验现象
实验结论
I
C装置中黑色CuO固体全部变红
反应生成了Cu2O或
Ⅱ
D装置中无水CuSO4,变蓝
反应生成了
Ⅲ
F装置中收集到无色无味气体
反应生成了N2
②实验后取 C 中固体加足量稀硫酸,充分反应后溶液变蓝且有红色固体剩余,再加入下列 试剂(填选项),固体又可以继续溶解。
A.FeCl3溶液 B.FeCl2溶液 C.KCl溶液 D.KNO3溶液
(3)若将D与a相连(如图),BaCl2溶液中产生白色沉淀,其化学式为 ,若向a处分别通入 (填选项),也会产生白色沉淀。
A.Cl2 B.NO2 C.N2 D.CO2
(4)装置E 的作用是 。
15.氨是重要的化工原料,回答下列问题:
I.制取并收集一瓶干燥氨气
(1)上述装置的连接顺序为A→ (填大写字母)。
(2)A装置中发生反应的化学方程式为 。
(3)C中盛放的试剂为 ,F装置的作用是 。
(4)若把A装置改为B装置,以制备氨气,则装置B中烧瓶内试剂可选用 (填序号)。
a.碱石灰 b.生石灰 c.浓硫酸 d.烧碱溶液
(5)Ⅱ.检验氨气的性质
用下图装置探究氨气与氧化铜的反应,验证氨气的性质及部分反应产物。
实验中观察到A中固体完全变红,B中无水硫酸铜变蓝,并收集到一种单质气体。实验后取A中红色固体于试管中,加入过量稀硫酸。
已知:和均为红色固体,。
①若溶液不变蓝,A中发生的反应方程式为 。经实验探究,用上述装置中反应前后B装置的差量来计算的相对原子质量,测定结果会 (A、偏大;B、偏小;C、不变),请说明原因 。
②若溶液变蓝,经称量反应前A中质量为,反应后A中红色固体质量为,则红色固体中金属铜的质量分数为 (精确至)。
③该实验缺少尾气吸收装置,右图中能用来吸收尾气的装置是 (填装置序号)。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】A.N2在空气中占比78%,在自然界里,氮元素主要以游离态存在于空气中,A正确;
B.具有一定的还原性,在一定条件下能与NO反应生成,B正确;
C.硝酸是强氧化性酸,在常温下能与铜发生反应,C正确;
D.与反应生成HNO3和NO,既是还原剂也是氧化剂,D错误;
故答案为:D
【分析】A.氮元素主要以游离态存在于空气中;
B.中N的化合价为-3价,具有还原性;
C. 硝酸是强氧化性酸 ,常温下即可Cu反应;
D.与反应生成HNO3和NO ,N元素的化合价既升高又降低。
2.【答案】A
【解析】【解答】A:铵盐都溶于水,但不是所有铵盐都能分解放出氨气,比如硝酸铵在 185 ℃~200 ℃分解:NH₄NO₃=N₂O↑+2H₂O ,说法错误,故A符合题意;
B:液氨汽化时会吸收大量的热,所以可用作制冷剂,说法正确,故B不符合题意;
C: 汽车尾气中的氮氧化物是造成光化学烟雾的主要原因之一 ,说法正确,故C不符合题意;
D:浓硝酸在光照下会分解出二氧化氮,二氧化氮是红棕色气体,但它溶于硝酸显黄色,说法正确,故D不符合题意;
故答案为:A
【分析】铵盐都易溶于水。
液氨汽化吸收大量热,可用作制冷剂。
汽车尾气中的氮氧化物是造成光化学烟雾的主要原因之一 。
工业浓硝酸通常呈黄色,是因为溶解了气体。
3.【答案】B
【解析】【解答】A.NH3的沸点较低,易液化,液态氨汽化时要吸收大量的热,使周围物质的温度急剧下降,所以氨常作为制冷剂,故A不符合题意;
B.与金属反应时,稀HNO3被还原为NO,反应缓慢,浓HNO3被还原为NO2,反应剧烈,所以稀HNO3的氧化性弱于浓HNO3,故B符合题意;
C.氨盐受热易分解,因此贮存氨态氮肥时要密封保存,并放在阴凉通风处,故C不符合题意;
D. 由于稀HNO3的强氧化性,与活泼金属反应时不生成氢气,一般生成氮的氧化物,还可以生成硝酸铵,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A、氨气易液化,液氨常用作制冷剂;
B、氧化性强弱以得电子的难易程度有关,与得到的电子数多少无关;
C、铵盐的热不稳定性决定其储存方式为低温保存;
D、硝酸是强氧化性酸与金属反应不会生成氢气。
4.【答案】B
【解析】【解答】解:A.氨很容易液化,液态氨汽化时要吸收大量的热,常用作制冷剂,故A正确;
B.与金属反应时,稀HNO3被还原为NO,反应缓慢,浓HNO3被还原为NO2,反应剧烈,所以稀HNO3的氧化性弱于浓HNO3,故B错误;
C.氨盐受热易分解,因此贮存氨态氮肥时要密封保存,并放在阴凉处,故C正确;
D.稀硝酸氧化性弱于浓硝酸,还原产物多为一氧化氮,故D正确;
故选:B.
【分析】A.氨很容易液化,液态氨汽化时要吸收大量的热,使周围物质的温度急剧下降,所以氨常作为制冷剂;
B.根据与金属反应时的剧烈程度来比较氧化性强弱;
C.依据氨盐的不稳定性解答;
D.稀硝酸氧化性弱于浓硝酸,还原产物多为一氧化氮.
5.【答案】B
【解析】【解答】A.①装置干燥NH3,①中为碱石灰,A正确;
B.氨气催化氧化方程式为4NH3+5O2=4NO+6H2O,产物是NO,不能直接生成NO2,B错误;
C.装置④发生3NO2+H2O=2HNO3+NO,HNO3使石蕊溶液变红,C正确;
D.装置⑤的作用是处理尾气,通空气的作用是鼓出氨气提供氧气,空气中的氧气消耗后剩下N2,气体X的主要成分为N2,D正确;
故答案为:B
【分析】空气通入浓氨水后,氨气和氧气的混合气体经过碱性干燥剂干燥后进入装有催化剂的硬质玻璃管,发生催化氧化产生NO,生成的气体经过酸性干燥剂(或无水氯化钙),除去氨气和水蒸气,在装置③中NO与空气中的氧气反应生成NO2,并收集,④中的水可以吸收排出的二氧化氮产生硝酸,尾气中的NO2、NO在⑤中被吸收,防止污染,因此⑤中可以选用氢氧化钠溶液,以此解答该题。
6.【答案】D
【解析】【解答】A、传统能源会产生C、N、S的氧化物,会带来很多环境问题,太阳能、水能、风能、氢能为清洁能源,有利于减少这些元素的氧化物的产生,故A正确;
B、NO、NO2、SO2等能直接危害人的身体健康,对呼吸道产生刺激,引起引发呼吸道疾病,故B正确;
C、二氧化碳为温室气体,二氧化碳排放过多会引起温室效应,故C正确;
D、酸雨是pH<5.6的雨水,故D错误;
故答案为:D。
【分析】A、太阳能、水能、风能、氢能等新能源是清洁能源;
B、NO、NO2、SO2等能直接危害人的身体健康;
C、二氧化碳排放过多会引起温室效应;
D、酸雨是pH<5.6的雨水。
7.【答案】C
【解析】【解答】A、由分析可知,固体1主要含有 CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2 ,故A正确;
B、由分析可知,X具有氧化性,可能为空气,但不能过量,否则得到硝酸钠,故B正确;
C、由分析可知,捕获剂所捕获的气体主要是CO,故C错误;
D、 处理含NH4+废水时 ,亚硝酸钠与铵根离子反应生成氮气,反应的离子方程式为 ,故D正确;
故答案为:C。
【分析】工业废气 (主要含N2、CO2、SO2、NO、CO ),加入过量石灰乳,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙,二氧化硫和氢氧化钙反应生成亚硫酸钙,则固体1为碳酸钙、硫酸钙和过量的石灰乳,气体1为NO和CO,向气体1中通入X,再加入NaOH溶液,得到NaNO2溶液,则X具有氧化性,可能为空气,但不能过量,否则得到硝酸钠,亚硝酸钠与铵根离子反应生成氮气,则气体2含有CO、N2,捕获剂所捕获的气体主要是CO。
8.【答案】B
【解析】【解答】A.由上述分析可知固体1中主要成分为CaCO3、 CaSO3、Ca(OH)2,A选项是错误的;
B.气体2的主要成分是CO和N2的混合气体,捕获剂捕获的是CO,B选项是正确的;
C.应该严格控制氧气的用量,防止其将NO氧化为NO3-,无法与NH4+发生反应,C选项是错误的;
D. 处理含废水时,发生的反应: ,D选项是正确的。
故答案为:B。
【分析】A.SO2和CO2分别与Ca(OH)2发生反应,产物是CaCO3、 CaSO3;
B.气体2的主要成分是CO和N2的混合气体,捕获剂捕获的是CO;
C.应该严格控制氧气的用量,防止其将NO氧化为NO3-,无法与NH4+发生反应;
D.该反应是NH4+在酸性环境下被NO2-氧化为NO。
9.【答案】C
【解析】【解答】A.人工固氮是人类通过控制条件,将氮从游离态转化为化合态,自然界中无镁的单质,反应①属于人工固氮,A错误;
B.活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,反应③可利用电解熔融MgCl2的方法实现,B错误;
C.依据流程图可知,该转化过程总反应为2N2+6H2O=4NH3+3O2,C正确;
D.反应⑤中HCl和NH3反应生成白色固体NH4Cl,有白烟产生,D错误;
故选C。
【分析】A.人工固氮是人类通过控制条件,将氮从游离态转化为化合态;
B.活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属;
C.根据反应物和生成物的化学式,利用原子守恒、得失电子守恒分析;
D.雾是小液滴,烟是固体小颗粒。
10.【答案】B
【解析】【解答】A.氮的氧化物X中的氮的化合价为+5价,是N2O5,A不符合题意;
B.NO和空气中氧气生成二氧化氮,B符合题意;
C.氨气催化氧化生成一氧化氮和水,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,C不符合题意;
D.NH3可与NO2反应生成氮气,D不符合题意;
故答案为:B
【分析】A.氮的氧化物X中的氮的化合价为+5价,是N2O5;
B.NO和空气中氧气生成二氧化氮;
C.氨气催化氧化生成一氧化氮和水,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;
D.NH3可与NO2反应生成氮气。
11.【答案】C
【解析】【解答】A.汽车尾气中含有CO2,可造成温室效应;含有SO2和氮氧化物,可形成酸雨;含有氮氧化物可形成光化学烟雾;含有烟气可形成雾霾,A不符合题意;
B.储存时,NO和O2在Pd表面反应生成NO2,因此Pd为反应的催化剂,该反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2,B不符合题意;
C.由图可知,储存NOx的物质为BaO,C符合题意;
D.还原性尾气CO与Ba(NO3)2反应生成BaO、CO2和N2,该反应的化学方程式为:5CO+Ba(NO3)2N2+BaO+5CO2,D不符合题意;
故答案为:C
【分析】A、结合汽车尾气的成分进行分析;
B、由图可知,在Pd表面NO与O2反应生成NO2;
C、储存氮氧化物的是BaO;
D、还原过程中,还原性尾气与Ba(NO3)2反应生成BaO、N2和CO2;
12.【答案】C
【解析】【解答】A.工业上可将转化为NO,再转化为NO2,最后转化为硝酸,所以可通过①②③可实现工业制硝酸,故A不符合题意;
B.自然界中放电时,可实现,故B不符合题意;
C.实验室可用与共热制取,故C符合题意;
D.与在一定条件下可以发生反应生成,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.工业制硝酸利用氨的催化氧化法;
B.依据氮的性质分析;
C.实验室利用铵盐与碱共热制备氨气;
D.依据价态归中规律判断。
13.【答案】(1)干燥管;2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
(2)吸收水蒸气和氨气;有红棕色气体产生
(3)4NH3+3O22N2+6H2O
【解析】【解答】(1)①装置A中的仪器a为干燥管。
故答案为:干燥管
②大试管中Ca(OH)2与NH4Cl在加热条件下反应生成CaCl2、NH3和H2O,该反应的化学方程式为:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。
故答案为:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)无水CaCl2具有吸水性,可用作干燥剂,因此可除去水蒸气。同时NH3能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3。因此装置B中无水CaCl2的作用是吸收水蒸气和NH3。NH3与O2发生催化反应4NH3+5O24NO+6H2O,反应生成的NO易被空气中的O2氧化生成红棕色的NO2。因此可观察到集气瓶中的现象为产生红棕色气体。
故答案为:吸收水蒸气和氨气;有红棕色气体产生
(3)NH3在纯氧中燃烧,生成N2和H2O,该反应的化学方程式为:4NH3+3O22N2+6H2O。
故答案为:4NH3+3O22N2+6H2O
【分析】(1)①根据图示仪器确定其名称。
②大试管中NH4Cl与Ca(OH)2反应生成CaCl2、NH3和H2O,据此写出反应的化学方程式。
(2)无水CaCl2可吸收水和NH3。NH3发生催化氧化反应生成NO和H2O,NO被空气中的O2氧化生成红棕色的NO2。
(3)NH3在纯氧中燃烧生成N2和H2O,据此写出反应的化学方程式。
14.【答案】(1);②③④
(2)铜;H2O;AD
(3);AB
(4)是防止F中水蒸气进入D装置,干扰试验
【解析】【解答】(1)实验室通常加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制得氨气,发生的反应为;氨气极易溶于水,尾气吸收需要防止倒吸,图中能用来吸收尾气的装置是②③④,装置①易发生倒吸,⑤没有出气口且氨气溶于水,故答案为:;②③④;
(2)①Ⅰ.C装置中黑色CuO固体全部变红,说明氧化铜被还原,其还原产物是氧化亚铜或铜;Ⅱ.D装置中无水变蓝,说明反应中生成了水,故答案为:铜; H2O ;
②实验后取C中固体加足量稀硫酸,充分反应后溶液变蓝且有红色固体剩余,说明用铜,氯化铁能溶液能溶解铜,氯化亚铁、氯化钾溶液均不能溶解铜,硝酸钾在酸性溶液中具有强氧化性,能溶解铜,故答案为:AD;
(3)氨气和二氧化硫在水中生成亚硫酸铵,亚硫酸铵与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀,离子方程式为:,二氧化氮能与水反应生成硝酸,硝酸或氯气能将二氧化硫氧化为硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子结合生成硫酸钡白色沉淀,氮气和二氧化碳与二氧化硫、氯化钡均不反应,无白色沉淀生成,故答案为:;AB;
(4)装置D中的无水硫酸铜用于检验反应是否有水生成,由于F中水蒸气能干扰水的检验,所以装置E的作用是防止F中水蒸气进入D装置,干扰试验,故答案为:防止F中水蒸气进入D装置,干扰试验。
【分析】装置A为制取氨气的装置,实验室通常加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制得氨气,发生的反应为,装置B中碱石灰干燥氨气,装置C中,氨气还原CuO生成氮气和Cu,装置D中的无水硫酸铜用于检验反应是否有水生成,装置E可吸收F装置中水蒸气。
15.【答案】(1)C→E→C→F
(2)
(3)碱石灰;吸收尾气,防倒吸
(4)ab
(5);A;C装置会吸收部分产物,导致的物质的量减小,式量增大;;②③
【解析】【解答】(1)由分析可知,制备并收集一瓶干燥氨气仪器的连接顺序为:A→ C→E→C→F ;
答案:A→ C→E→C→F ;
(2) A装置用NH4Cl和Ca(OH)2加热制备NH3,化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2=NH3+CaCl2+2H2O;
(3) C的作用为干燥NH3,试剂为:碱式灰; F装置的作用为尾气处理NH3,NH3极易溶于水,注意防倒吸,作用是: 吸收尾气,防倒吸 ;
答案: 碱石灰; 吸收尾气,防倒吸 ;
(4)若把A装置改为B装置,可用浓氨水与氢氧化钠或氧化钙固体反应,则分液漏斗中盛放的液体是:浓氨水;
答案: ab ;
(5) 装置A中氨气与氧化铜的反应方程式:NH3+CuO=N2+Cu+H2O,无水CuSO4检验生成的水蒸气,碱式灰防止空气中的水蒸气进入装置;
①若溶液不变蓝,则A中NH3还原CuO时,只生成Cu,不生成Cu2O,发生的总反应方程式为3CuO+2NH3=3Cu+N2+3H2O;
由于无水硫酸铜吸收水的量较少,不能完全吸收反应生成的水,则必然会导致一部分水会被装置C中的碱石灰吸收,则用装置中反应前后B装置的差量计算其中水的量,进而计算氧化铜中氧的量,必然会导致氧化铜中氧的量偏少,进而导致计算出的铜的量偏少,而计算出的铜的式量偏大;
答案为:A;C装置会吸收部分产物H2O,导致Cu的物质的量减小,式量增大。
②若溶液变蓝,证明红色固体中有Cu2O,经称量反应前A中CuO质量为8g,n(CuO)=0.1mol,设反应后所得固体中,Cu2O的物质的量为xmol,则Cu的物质的量为(0.1-2x)mol,从而得出64(0.1-2x)+144x=6.8,x=0.025mol,则红色固体中金属铜的质量分数为64g/molx(0.1-0.025x2)mol 6.8g x 100%≈47%。
③NH3极易溶于水,注意防倒吸,图中可以放倒吸的装置为 ②③ ;
答案:3CuO+2NH3=3Cu+N2+3H2O;
A;
C装置会吸收部分产物H2O,导致Cu的物质的量减小,式量增大;
47%;
②③ ;
【分析】实验室用NH4Cl和Ca(OH)2加热制备NH3:2NH4Cl+Ca(OH)2=NH3+CaCl2+2H2O,制备的NH3混有水蒸气,用碱式灰干燥,再收集、干燥然后进行尾气处理;
装置A中氨气与氧化铜的反应方程式:NH3+CuO=N2+Cu+H2O,无水CuSO4检验生成的水蒸气,碱式灰防止空气中的水蒸气进入装置。
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