专题7 氮与社会可持续发展 阶段重点突破练(3)-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（苏教版2019）

阶段重点突破练(三) 一、氮及其氧化物的重要性质及相关计算 1．(2023·广东惠州高一期中)下列过程不属于氮的固定的是(　　) A．雷雨天有NO生成 B．工业上用氢气与氮气合成氨 C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐 答案　C 解析　雷电时生成氮的氧化物，即N2＋O22NO，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为自然固氮，A不符合题意；工业上用氢气与氮气合成氨，即N2＋3H22NH3，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为人工固氮，B不符合题意；植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，不属于氮的固定，C符合题意；豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为生物固氮，D不符合题意。 2．(2023·南京师范大学附属中学月考)下列氮及其化合物的说法正确的是(　　) A．NO2具有强氧化性，可作火箭燃料推进剂 B．NO、NO2均能与水发生反应 C．N2不溶于水，可用作保护气 D．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 答案　A 解析　二氧化氮具有强氧化性，可与还原剂肼反应放出大量的热，可作火箭燃料推进剂，故A正确；氮气的化学性质稳定，不支持燃烧，常用作保护气，故C错误。 3．(2022·江苏金湖中学高一期中)下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是(　　) A B C D 制取NO2 净化NO2 收集NO2 尾气处理 答案　B 解析　Cu在常温下可与浓硝酸反应生成NO2，该实验装置为固液不加热装置，可以用来制取NO2，A不符合题意；二氧化氮能与水反应，不能用水净化二氧化氮，B符合题意；二氧化氮的密度大于空气，可用向上排空气法收集，C不符合题意；二氧化氮能与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收尾气，D不符合题意。 4．MOFs材料利用其孔径大小和形状特点可恰好将N2O4“固定”，从而去除废气中的NO2。被“固定”的N2O4经处理可全部转化为HNO3，过程示意如图。(已知：2NO2N2O4)。下列说法不正确的是(　　) A．MOFs材料将N2O4“固定”的过程属于氮的固定 B．图示中转化为HNO3的反应为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3 C．每获得0.4 mol HNO3时，转移电子的数目约为0.4×6.02×1023 D．MOFs材料具有高选择性和可重复使用的优点 答案　A 解析　游离态的氮气转化为含氮化合物的过程属于氮的固定，MOFs材料将N2O4“固定”的过程不属于氮的固定，A错误；由图可知，转化为HNO3的反应为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，B正确；根据制备HNO3的方程式：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，每获得0.4 mol HNO3时，消耗0.1 mol O2，转移电子的数目约为0.4×6.02×1023，C正确；根据题意：MOFs材料利用其孔径大小和形状特点可恰好将N2O4“固定”，从而去除废气中的NO2。被“固定”的N2O4经处理可全部转化为HNO3，MOFs材料具有高选择性和可重复使用的优点，D正确。 5．(2023·辽宁沈阳二十中月考)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－物质类别关系如图，以下说法正确的是(　　) A．物质A被还原转化为NO B．标准状况下，3.36 L气体B与水完全反应，转移0.1 mol电子 C．物质C的浓溶液与Cu反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．检验物质A用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近，产生白烟 答案　B 解析　物质A为NH3，其中氮元素呈－3价，转化为NO，NO中氮元素为＋2价，则物质A被氧化，A错误；物质B为NO2，与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由化学方程式可知，3 mol NO2参加反应，转移电子2 mol，标准状况下，3.36 L NO2的物质的量为＝0.15 mol，转移电子0.1 mol，B正确；物质C为HNO3，其浓溶液与Cu反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，C错误；浓硫酸难挥发，检验氨气应用蘸有浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒靠近，产生白烟，D错误。 二、氨及铵盐 6．(2021·全国乙卷，8)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　　) 选项 化学试剂 制备气体 A Ca(OH)2＋NH4Cl NH3 B MnO2＋HCl(浓) Cl2 C MnO2＋KClO3 O2 D NaCl＋H2SO4(浓) HCl 答案　C 解析　氨气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故A错误；二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固液加热的反应，需要选用固液加热装置，故B错误；二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应，能选用图中的加热装置，氧气的密度大于空气，可选用向上排空气法收集，故C正确；氯化钠与浓硫酸共热制备氯化氢气体为固液加热的反应，需要选用固液加热装置，故D错误。 7.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试液的蒸馏水。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，属于固体和液体反应、不加热的制气类型，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，a导管中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；氯化铵受热易分解，蒸干得不到氯化铵固体，D错误。 8．(2023·扬州高一期中)用Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，其反应的微观模型如图甲，含氮生成物产率随反应温度的变化曲线如图乙。下列说法正确的是(　　) A．氨分子的电子式为 B．400 ℃时，生成的产物只有N2、NO C．Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，适宜的温度为400 ℃ D．800 ℃以上，可能发生反应：2NO(g)O2(g)＋N2(g) 答案　D 解析　NH3的电子式中N原子应满足8电子结构，A错误；400 ℃时，生成的产物有N2、NO和H2O，B错误；根据图乙，Pt-Rh合金催化氧化NH3制NO，适宜温度为800 ℃，C错误；800 ℃以上，NO产率降低，N2产率有所上升，故可能发生反应：2NO(g)O2(g)＋N2(g)，D正确。 9．将NH4HCO3置于干燥的试管中加热，并使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，最后得到的气体有(　　) A．NH3，O2 B．H2O，O2 C．CO2，O2 D．O2 答案　A 解析　NH4HCO3分解生成NH3、CO2和H2O，将混合气体通过足量Na2O2，CO2和H2O分别和Na2O2反应生成O2，再通过碱石灰干燥，最终剩余气体为NH3和O2，故选A。 三、硝酸的性质和计算 10．实验室可以用如图所示装置制备、干燥、收集气体的是(　　) A．以MnO2、浓盐酸为原料，制备Cl2 B．以Na2SO3固体、质量分数为70%的浓硫酸为原料，制备SO2 C．以浓氨水、生石灰为原料，制备NH3 D．以Cu、稀硝酸为原料，制备NO 答案　B 解析　A项，MnO2和浓盐酸反应，需要加热，此装置图中缺少加热装置，错误；B项，Na2SO3与70%的浓硫酸反应产生SO2，通过浓硫酸进行干燥，因为SO2的密度大于空气，因此用向上排空气法收集，SO2有毒，必须进行尾气处理，正确；C项，NH3能与浓硫酸反应，不能用浓硫酸进行干燥，因为NH3的密度小于空气，因此用向下排空气法收集，错误；D项，NO能与空气中的氧气反应，因此用排水法收集，错误。 11．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　) ① ② ③ A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 答案　D 解析　①中浓HNO3受热分解，发生反应：4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生了反应，故选项B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。 12．现有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，已知其中稀硫酸和稀硝酸的浓度均为2 mol·L－1。取10 mL混合酸，向其中加入1.92 g铜粉，反应结束后，在标准状况下可收集到气体体积为(假设HNO3只被还原为NO)(　　) A．0.224 L B．0.336 L C．0.448 L D．0.672 L 答案　B 解析　10 mL混合酸中：n(H＋)＝0.01 L×2×2 mol·L－1＋0.01 L×2 mol·L－1＝0.06 mol，n(NO)＝0.01 L×2 mol·L－1＝0.02 mol。1.92 g Cu的物质的量为＝0.03 mol， 3Cu　＋　2NO　＋　8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3　　　　　2　　　　　8 0.03 mol　　0.02 mol　0.08 mol 0.03 mol Cu完全反应消耗0.02 mol NO、0.08 mol H＋，消耗H＋物质的量大于0.06 mol，故H＋不足，由离子方程式可知生成NO为0.06 mol×＝0.015 mol，标况下生成NO的体积为0.015 mol×22.4 L·mol－1＝0.336 L。 四、氮及其化合物的综合实验 13．(2022·河南周口高一检测)某化学兴趣小组欲制备氨气并探究其相关性质。请回答下列问题： (1)如图是制取少量氨气的实验装置： ①在制取氨气的实验装置中，使用湿润棉花(棉花团外侧滴有少量蒸馏水)的作用是______(填一条)。 ②干燥管中的碱石灰________(填“能”或“不能”)用无水CaCl2、P2O5代替。 (2)如图为探究氨气的还原性实验装置： ①开始时试管中气体的颜色为________。 ②打开K1，室温下将过量的氨气推入试管中，可能出现的现象为_______________________，反应的化学方程式为____________________________________________________________。 ③检验试管中固体是否含有氮元素一定用不到的试纸或试剂是________(填字母)。 a．蒸馏水 b．NaOH溶液 c．红色石蕊试纸 d．蓝色石蕊试纸 e．稀硫酸 (3)如图为探究NH3和HCl的有关性质的实验装置： ①得到蓝色喷泉的原因是_______________________________________________________。 ②该装置中产生“红蓝双色喷泉”现象的操作方法是________________________________。 答案　(1)①吸收多余的NH3(或防止空气对流，使NH3充满试管)　②不能　(2)①黄绿色　 ②生成大量白烟，试管内黄绿色气体颜色逐渐变浅至褪去　3Cl2＋2NH3===6HCl＋N2、HCl＋NH3===NH4Cl(或3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2)　③de (3)①氨气极易溶于水，且氨水呈碱性　②先打开a、c旋塞，再挤压胶头滴管，片刻后，再打开b旋塞 解析　(1)②氯化钙能和氨气反应生成CaCl2·8NH3，而P2O5为酸性干燥剂，能与氨气发生反应，因此不能用无水CaCl2、P2O5代替干燥管中的碱石灰。(2)①试管中的气体为氯气，氯气是一种黄绿色的气体。②打开K1，室温下将过量的氨气推入试管中，氨气和氯气反应生成氯化铵，氯化铵是白色固体，因此观察到的现象为生成大量白烟，试管内黄绿色气体颜色逐渐变浅至褪去；③检验试管中固体是否含有氮元素，即检验是否含有NH，铵根离子和氢氧化钠溶液反应生成氨气，因此需要氢氧化钠溶液，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则需要红色石蕊试纸检验氨气，且需要蒸馏水润湿试纸，因此一定不需要的物质是蓝色石蕊试纸及稀硫酸，故选de。(3)①氨水呈碱性，能使石蕊试液变蓝，因此打开b、c旋塞，挤压胶头滴管，由于氨气溶于水导致烧瓶Ⅱ中压强减小，外界大气压将石蕊试液压入到烧瓶Ⅱ中，氨气与石蕊试液相遇即可得到蓝色喷泉。②先打开a、c旋塞，再挤压胶头滴管，使上面的烧瓶Ⅰ和烧瓶 Ⅱ 共同形成负压，片刻后，再打开b旋塞，外界大气压将石蕊试液压入，从而产生红蓝双色喷泉。 14．甲同学利用如图所示装置进行硝酸、氮氧化物的相关实验： 实验Ⅰ：将铜片放入烧杯A后，立即用烧杯B盖住。 (1)烧杯A液体上方出现大量红棕色气体，该反应的化学方程式为______________________。 (2)一段时间后，红棕色气体消失，烧杯C中的液体变成蓝色，甲同学分析出现蓝色的原因，认为其中涉及到两个反应： ①红棕色气体消失，该化学方程式为_______________________________________________。 ②配平溶液出现蓝色的离子方程式，并用单线桥标出电子转移的方向和数目：_______I－＋_______NO＋________H＋===_______I2＋_______NO↑＋______H2O。 (3)打开烧杯B，A中液体上方又出现淡红棕色，该反应的化学方程式为___________________。 实验Ⅱ：因为有其他同学对淀粉-KI溶液变蓝的原因提出异议，甲同学将铜片换成铁片放入烧杯A后，立即用烧杯B盖住。 (4)实验前甲同学认为换为铁片后不应出现红棕色气体，其理由是_______________________。 (5)实验开始后，发现确实无红棕色气体生成，但过一段时间后，淀粉-KI溶液仍然变为蓝色，分析其中的原因：______________________________________________________________。 答案　(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ② (3)2NO＋O2===2NO2 (4)常温时铁在浓硝酸中发生钝化(或生成氧化膜，合理即可) (5)硝酸挥发到淀粉-KI溶液中，将I－氧化为I2 解析　(1)烧杯A液体上方出现大量红棕色气体，是由于浓硝酸被铜还原生成二氧化氮：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(2)①二氧化氮溶于水生成硝酸和NO，因此红棕色气体消失，该化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。②反应中碘元素化合价从－1价升高到0价，失去1个电子，氮元素化合价从＋5价降低到＋2价，得到3个电子，根据得失电子守恒、原子守恒以及电荷守恒可知配平后的离子方程式为6I－＋2NO＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O。(3)打开烧杯B，NO与空气中的氧气反应生成二氧化氮，故A中液体上方又出现淡红棕色。(4)由于常温下铁在浓硝酸中发生钝化，不会产生二氧化氮，因此换为铁片后不出现红棕色气体。(5)由于浓硝酸易挥发，硝酸挥发到淀粉-KI溶液中，将I－氧化为I2，因此溶液仍然变为蓝色。 15．某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________(填字母)。 a．酸性　　b．挥发性　　c．不稳定性 ②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为_______________________________________________________________。 (2)乙同学设计实验如图乙。 按图乙装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，是因为___________________________________________________。 (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾溶液能将NO、NO2氧化成NO，MnO被还原为Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是________________________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为______________________________________。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________________________。 ④D装置中发生反应的离子方程式为_______________________________________________。 答案　(1)①bc　②不能　木炭与空气中的氧气反应也能生成CO2，使澄清石灰水变浑浊 (2)不能　挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水　(3)①检查装置气密性　排尽装置中的空气 ②C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O ③C中澄清石灰水变浑浊 ④5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O 解析　(1)①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色气体，说明试管内含有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；气体可能是由硝酸分解产生的，因此可以证明浓硝酸具有不稳定性，故选b、c。 ②木炭和空气中的O2反应也能生成CO2，因此沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，并不能证明木炭与浓硝酸发生了反应。 (2)挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应，因此沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，并不能证明木炭与浓硝酸没有反应。 (3)①装置中涉及气体制备的实验，因此实验开始前要检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，反应前需先通一段时间N2，排尽装置中的空气。 ③若澄清石灰水变浑浊，则可以证明木炭被氧化为CO2。 ④D装置中NO被氧化为NO，MnO被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $$