第5章 化工生产中的重要非金属元素 阶段重点突破练(2)-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（人教版2019，通用）

阶段重点突破练(二) 一、氮及其氧化物重要性质及相关计算 1．下列关于氮及其化合物的说法正确的是(　　) A．N2化学性质稳定，可用作保护气 B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 C．NO、NO2均易溶于水 D．NO、NO2均能与水发生反应 答案　A 解析　一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B项错误；一氧化氮不溶于水且不与水发生反应，C、D项错误。 2．关于反应8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，下列说法正确的是(　　) A．NH3中H元素被氧化 B．NO2在反应过程中失去电子 C．还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶4 D．氧化产物与还原产物的质量之比为4∶3 答案　D 解析　NH3中H元素化合价不发生变化，A错误；NO2中N元素得到电子，化合价由＋4价降低到N2中的0价，B错误；该反应中NH3是还原剂，NO2是氧化剂，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4∶3，C错误；化学方程式中生成7个N2，有8个N来源于NH3中N的升价，有6个N来源于NO2中N的降价，氧化产物与还原产物的质量之比为4∶3，D正确。 3．(2023·辽宁抚顺一中高一期末)硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后会破坏臭氧层。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理，反应的化学方程式为：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O,2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 mol·L－1 NaOH溶液中，恰好被完全吸收，则下列有关判断正确的是(　　) A．原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为10 L B．原混合气体中NO与NO2的体积之比可能为3∶2 C．所得溶液中溶质一定有2种 D．所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为2∶1 答案　A 解析　若只发生反应：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，据二者反应的关系：NO～2NaOH，n(NaOH)＝0.3 L×5 mol·L－1＝1.5 mol，n(NO)＝0.75 mol，V(NO)＝16.8 L，结合反应可知NO的物质的量小于NO2时，气体即可被完全吸收，因此V(NO)≤16.8 L即可满足题意，故A正确；由反应可知，当NO的物质的量小于NO2时，即V(NO)∶V(NO2)≤1时气体才能被完全吸收，则NO与NO2的体积之比不可能为3∶2，故B错误；不确定NO、NO2的量，可能发生NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O一个反应，也可能发生NO2＋NO＋2NaOH ===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋ NaNO3＋H2O两个反应，所以溶液中溶质可能只有NaNO2也可能是NaNO3和NaNO2的混合物，故C错误；若只发生反应：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，则溶质只有NaNO2，又因在反应2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O中NaNO3和NaNO2按照1∶1生成，则两个反应发生时NaNO3和NaNO2的物质的量之比一定小于1，不可能为2∶1，故D错误。 二、氨及铵盐 4．(2023·江苏盐城高一检测)NH3、NH4Cl、NO、NO2、HNO3等是氮的重要化合物，工业合成氨的反应为N2＋3H22NH3。NH3可与酸反应制得铵盐，也可通过催化氧化生成NO，用于生产HNO3。浓氨水加到生石灰中，放出大量的热，促进NH3·H2O分解，可用于实验室制取NH3。下列有关含氮化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　) A．NH4HCO3受热易分解，可用作化肥 B．铁能与冷的浓硝酸反应，可用于制备氢气 C．NH3具有氧化性，可用于生产硝酸 D．液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂 答案　D 解析　NH4HCO3受热易分解与用作化肥无关，NH4HCO3用作化肥是因为含有N元素，故不选A；铁在冷的浓硝酸中钝化，故不选B；NH3具有还原性，可用于生产硝酸，故不选C；氨气易液化，液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂，故选D。 5．NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法正确的是(　　) A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥 B．NH4Cl、HNO3和Na2CO3受热时都易分解 C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应 D．图中所涉及的反应均为氧化还原反应 答案　C 解析　NH4Cl是氮肥，NaHCO3不是化肥，A项错误；NH4Cl、HNO3受热易分解，而Na2CO3受热不易分解，B项错误；NO2与NH3可以发生反应：6NO2＋8NH37N2＋12H2O，该反应是氧化还原反应，C项正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和H2O，该反应是非氧化还原反应，D项错误。 6.如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊溶液的蒸馏水。下列说法错误的是(　　) A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢 B．在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂 C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉 D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体 答案　D 解析　用浓氨水和生石灰制备氨，是因为CaO与水反应放热，使浓氨水中的氨气逸出，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢，利用浓硫酸的吸水性，A正确；在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂，如无水硫酸钠等中性干燥剂，B正确；实验中同时打开止水夹a、c、d，导管中少量氨和氯化氢相互作用，使两烧瓶内压强减小，氨溶于水显碱性，氯化氢溶于水显酸性，即可分别形成蓝色和红色喷泉，C正确；氯化铵受热分解，蒸干得不到氯化铵固体，D错误。 7．厌氧氨氧化(Anammox)法是一种新型的氨氮去除技术，下列说法正确的是(　　) A．1 mol NH所含的质子总数为10NA B．1 mol NH经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，得到氮气的体积约为11.2 L(假设每步转化均完全) C．该过程的总反应是NH＋NO===N2↑＋2H2O D．该方法每处理1 mol NH需要的NO为0.5 mol 答案　C 解析　1 mol NH所含的质子总数为11NA，A错误；由图可知，经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，1 mol NH和1 mol NH2OH发生氧化还原反应生成1 mol N2，标准状况下的体积为22.4 L，B错误；由图可知，该过程的总反应是NH＋NO===N2↑＋2H2O，C正确；每处理1 mol NH，需要的NO为1 mol，D错误。 8．(2023·杭州高一期中)某课外活动小组在实验室用如图所示的装置进行实验，验证氨的某些性质并收集少量纯净的N2。实验进行一段时间后，观察到加热的硬质玻璃管内黑色氧化铜粉末变为红色，盛无水CuSO4的干燥管内出现蓝色，并且在最后的出气导管处收集到纯净、干燥的N2。下列说法不正确的是(　　) A．盛放无水硫酸铜的装置是球形干燥管 B．这个反应说明氨气具有还原性 C．洗气瓶中浓硫酸的作用只有吸收多余氨气和干燥氮气 D．在最后出气管口可以用塑料袋或球胆收集氮气 答案　C 解析　浓氨水滴入盛有CaO的烧瓶中，CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，该反应放热，使浓氨水中的氨气逸出，逸出的NH3经碱石灰干燥后与CuO反应，黑色CuO粉末变为红色，说明CuO被还原，盛无水CuSO4的干燥管内出现蓝色说明有H2O生成。由装置图可知，盛放无水硫酸铜的装置是球形干燥管，A项正确；NH3中的N元素由－3价被氧化为0价，说明NH3具有还原性，B项正确；洗气瓶中浓硫酸除了吸收多余氨气和干燥氮气之外，还可以防止空气中的水蒸气进入装置而对产物的检验造成干扰，C项错误；最后出来的气体为N2，可以用塑料袋或球胆收集，D项正确。 三、硝酸的性质和计算 9．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指(　　) A．氨水 B．硝酸 C．醋 D．卤水 答案 　B 10．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　) 选项 实验操作 现象 解释或结论 ① 将过量的Fe粉加入稀HNO3中，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋ ② 浓HNO3久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解 ③ 铝箔插入稀HNO3中 无现象 铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜 ④ 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓HNO3具有酸性和强氧化性 A.①② B．③④ C．②③④ D．②④ 答案　D 解析　将过量的铁粉加入稀HNO3中，生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，颜色不变，故①错；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于浓HNO3所致，故②正确；铝箔遇浓HNO3钝化，遇稀HNO3会溶解，故③错；浓HNO3具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故④正确。 11．如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L－1硝酸并加热，待反应结束后，下列微粒在体系中一定存在的是(　　) ①NO　②Fe3＋　③H＋　④NO　⑤NO2 A．① B．①⑤ C．②④⑤ D．①②③⑤ 答案 　B 解析 　当铁与浓硝酸反应时，还原产物为NO2；当铁过量时，氧化产物是Fe2＋；当铁少量时，氧化产物是Fe3＋；因产物中有硝酸盐，故溶液中一定有NO。 12．(2023·唐山高一期末)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是(　　) ① ② ③ A.①中产生红棕色气体，说明浓硝酸受热易分解 B．②中产生红棕色气体，说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 C．③中产生红棕色气体，说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为氧化产物 D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定被浓硝酸氧化 答案　A 解析　该溶液中只有硝酸和水，放入灼热的碎瓷片后产生红棕色气体，说明浓硝酸受热分解生成气体，A正确；红热的木炭加入浓硝酸后，浓硝酸自身分解生成二氧化氮，浓硝酸和木炭反应也生成二氧化氮，所以不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，B错误；红热木炭没有接触浓硝酸就产生红棕色气体，说明红热木炭和挥发的硝酸反应生成红棕色的二氧化氮，二氧化氮为还原产物，C错误；红热木炭与O2反应可生成CO2，该实验中检验出二氧化碳不能说明是木炭和浓硝酸反应得到的，D错误。 13．足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和二氧化氮、一氧化氮的混合气体4.48 L (标准状况)，这些气体与一定体积的氧气(标准状况下)混合通入水中，所有的气体完全被水吸收生成硝酸。若向硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1的氢氧化钠溶液，铜离子恰好完全沉淀，消耗氢氧化钠溶液60 mL，下列说法错误的是(　　) A．参加反应的硝酸是0.5 mol B．消耗氧气1.68 L(标准状况下) C．此反应过程中转移0.3 mol电子 D．混合气体中含1.12 L(标准状况下)二氧化氮 答案　D 解析　反应后最终得到NaNO3溶液，反应后溶液中n(NO)＝n(NaOH)＝5 mol·L－1×0.06 L＝0.3 mol，n(NO2)＋n(NO)＝＝0.2 mol，由N原子守恒：n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＋n反应后溶液(NO)＝0.2 mol＋0.3 mol＝0.5 mol，A正确；混合气体与氧气、水反应又得到硝酸，根据电子转移守恒，Cu原子失去的电子数等于氧气得到的电子数，所得硝酸铜溶液中加入NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀生成Cu(OH)2，获得NaNO3溶液，由电荷守恒可知，OH－的物质的量等于氧气得到电子的物质的量即反应过程中转移0.3 mol电子，故消耗氧气的物质的量为＝0.075 mol，则标准状况下V(O2)＝0.075 mol×22.4 L·mol－1＝1.68 L，B、C正确；设NO2、NO物质的量分别为x mol、y mol，则x＋y＝0.2，由转移电子守恒有x＋3y＝0.3，解得x＝0.15，y＝0.05，则标准状况下V(NO2)＝0.15 mol×22.4 L·mol－1＝3.36 L，D错误。 四、氮及其化合物的综合实验 14．(2023·云南大理高一期中)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。 (1)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是________，D装置中盛放无水氯化钙的仪器名称是________。 (2)试剂甲是________，D中无水氯化钙的作用是________。 (3)E装置中发生反应的离子方程式是_______________________________________________。 (4)在一定温度和催化剂条件下，若NO2能够被NH3还原，发生反应的化学方程式：___________ ______________________________________，还可以在空气中使用具有碱性的Na2CO3溶液来吸收NO2，相关反应的化学方程式是_______________________________________________。 (5)此实验装置存在一个明显的缺陷是_______________________________________________。 答案　(1)分液漏斗　球形干燥管 (2)碱石灰　干燥NO2气体　(3)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　(4)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4NO2＋2Na2CO3＋O2===4NaNO3＋2CO2　(5)缺少尾气处理装置 解析　装置A中，浓氨水和生石灰反应生成氨气；装置B用于干燥氨气，氨气是碱性气体，故试剂甲应是碱石灰；装置E中浓硝酸和铜片反应生成二氧化氮；装置D中装有无水氯化钙，是为了干燥二氧化氮；装置C中，氨气和二氧化氮在一定温度和催化剂条件下反应生成氮气和水。(3)装置E中浓硝酸和铜片反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。(4)氨气和二氧化氮在一定温度和催化剂条件下反应生成氮气和水，反应的化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O；NO2和Na2CO3溶液在空气中反应生成NaNO3和CO2，反应的化学方程式为4NO2＋2Na2CO3＋O2===4NaNO3＋2CO2。(5)NO2是有毒气体，NH3污染环境，故在此实验装置中还缺少尾气处理装置。 15．(2022·广东实验中学高一期中)实验室模拟工业制备硫氰化钾的实验装置如图所示(部分夹持装置已略去)： 已知：CS2是密度比水大且不溶于水的液体，NH3不溶于CS2。 在一定条件下发生反应：CS2＋3NH3NH4SCN＋NH4HS，生成物中NH4HS的热稳定性较NH4SCN差。请回答下列问题： (1)装置A的作用是_______________________________________________________________。 (2)三颈烧瓶内盛放有CS2、H2O和催化剂，进气导管口必须插入下层CS2液体中，目的是____________________________________________________。该反应比较缓慢，实验中可通过观察C中现象来控制A中NH3的生成速率，则X的化学式为__________________________。 (3)反应一段时间后，关闭K1，保持三颈烧瓶内液体温度105 ℃一段时间，其目的是_____________________________________________________；然后打开K2，继续保持液体温度105 ℃，缓缓滴入适量的KOH溶液，制得较纯净的KSCN溶液，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________。 (4)装置E吸收尾气，防止污染环境，其中吸收NH3生成无色无味气体的离子方程式为_______________________________________________________________________________。 答案　(1)制备NH3　(2)使反应物充分接触，防止发生倒吸　CS2　(3)让NH4HS完全分解而除去　NH4SCN＋KOHKSCN＋NH3↑＋H2O (4)2NH3＋Cr2O＋8H＋===2Cr3＋＋N2↑＋7H2O 解析　(1)装置A应该是固体和液体不加热制备氨的装置，固体应该是生石灰，恒压滴液漏斗中的试剂是浓氨水。(2)氨极易溶于水、不溶于二硫化碳，可通过观察装置C中氨逸出的气泡来控制A中NH3的生成速率，则X为CS2。(3)NH4HS的热稳定性较NH4SCN差，则反应一段时间后，关闭K1，保持三颈烧瓶内液体温度为105 ℃一段时间，其目的是让NH4HS完全分解而除去；然后打开K2，继续保持液体温度105 ℃，缓缓滴入适量的KOH溶液，制得较纯净的KSCN溶液，反应的化学方程式为NH4SCN＋KOHKSCN＋NH3↑＋H2O。(4)装置E中，氨气被酸性重铬酸钾氧化为无色无味的气体氮气，Cr2O被还原为Cr3＋，反应的离子方程式为2NH3＋Cr2O＋8H＋===2Cr3＋＋N2↑＋7H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $$