内容正文:
十八 氮及其氧化物 氨气 铵盐
题组一:氮及其氧化物(20分钟 20分)
1.(3分)(2025·长沙模拟)氮是各种生物体生命活动不可缺少的重要元素,下列过程属于氮的固定的是( )
A.在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素
B.雷雨闪电时,大气中产生了一氧化氮
C.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢
D.工业上用氨气和硝酸合成硝酸铵
2.(3分)(2025·成都模拟)合理使用含氮化合物,科学处理大气和水圈中的氮元素,保障地球生态安全,是化学学科的重要研究内容和责任。下列化学反应表示正确的是( )
A.用水吸收二氧化氮制硝酸:2NO2+H2O===HNO3+NO
B.用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气:NO+NO2+H2O===2N+2H+
C.雷雨天气空气中的氮气和氧气反应:N2+2O22NO2
D.氨气的催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O
【加固训练】(2025·眉山模拟)氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程。下列说法不正确的是( )
A.图中所示氮循环中,过程①、②都是氮的固定
B.氨气是生产氮肥的主要原料,工业上用氮气和氢气合成氨
C.过程③、⑤中氮元素均被氧化
D.过程④反应可能是2N+O2===2N
3.(3分)(2025·重庆模拟)科学研究发现某些酶可以促进H+和e-的转移(图中的a、b和c过程),可将海洋中的NO2转化为N2,反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ的离子方程式为N+2H+NO+H2O
B.消耗1 mol NO,b过程转移2 mol e-
C.高温有利于促进该过程中H+和e-的转移
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1
【加固训练】1.(2025·深圳模拟)按如图所示进行NO2还原性的探究实验。随着实验的进行,下列说法正确的是( )
A.可观察到装置Ⅰ中逐渐产生红棕色气体
B.装置Ⅱ中的试剂可以更换为碱石灰
C.可观察到装置Ⅲ中的气体和固体颜色变浅
D.装置Ⅳ中发生反应的离子方程式为 NO2+2OH-===N+N+H2O
2.(2025·柳州模拟)为探究NO2的性质,利用如下装置设计了如下实验,下列说法错误的是( )
[实验操作及现象]①抽去毛玻璃片后,反应瓶内壁有白色固体物质生成,红棕色气体逐渐变浅,直至无色。
②取白色固体物质溶于水,依次加入稀盐酸、BaCl2溶液,溶液中出现白色沉淀。
A.气体混合的方程式:NO2+SO2===SO3+NO
B.②中白色沉淀为硫酸钡
C.由实验可知,能用湿润的淀粉-KI试纸鉴别NO2与Br2(g)
D.物质氧化性:浓HNO3>NO2>SO3
4.(11分)(2025·西安模拟)氮氧化物(NOx)是大气污染物之一,处理工业废气中的NOx对于环境保护具有重要的意义。
(1)在一定条件下NH3可将NO2还原。甲同学在实验室对该反应进行了探究。实验设计如图所示(部分夹持装置省略)。
①用装置A制备NH3,其中发生反应的化学方程式为 ; 装置B内的试剂是 。(4分)
②在装置M中NH3和NO2充分反应,生成两种对环境友好的物质,该反应中NH3和NO2的物质的量之比为 。(2分)
(2)如图所示是常见的气体发生装置和收集装置(部分装置的夹持仪器已省略),实验室以Cu与浓HNO3反应制备并收集NO2应选择的装置是 (填字母)。(2分)
(3)SCR脱硝技术已成为使用广泛和成熟的烟气净化技术,脱硝效率高达90%以上。其催化反应机理如图所示,写出该反应的化学方程式: 。(3分)
题组二:氨气 铵盐(20分钟 30分)
1.(3分)(2025·汕头模拟)下列说法错误的是( )
A.工业合成氨的过程是固氮的过程
B.可用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验输送氨气的管道是否漏气
C.汽车尾气中含有的NO可溶于水生成相应的酸
D.液氨汽化时需要吸收大量的热,可用作制冷剂
2.(3分)(2025·武汉模拟)设计以下实验制备并收集干燥纯净的氨气。下列分析错误的是( )
A.仪器口连接顺序为a→e→d→c→b
B.上述实验缺少尾气吸收装置
C.生石灰与水反应并且放出热量,促使氨气逸出
D.干燥管中的碱石灰可用无水氯化钙代替
3.(3分)(2025·郴州模拟)吉林大学的研究团队提出了一种可重构矩形波导MGS,用于超灵敏氨气检测。下列有关化学反应表示错误的是( )
A.氨气溶于水呈碱性:NH3+H2O===N+OH-
B.用硫酸铝溶液吸收氨气:3NH3+3H2O+Al3+===Al(OH)3↓+3N
C.制备氨气:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2
D.氨气还原氧化铜:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
4.(3分)(2025·周口模拟)喷泉实验装置如图所示,下列喷泉颜色与实验事实不相符的是( )
选项
气体
溶液
喷泉颜色
A
HCl
AgNO3溶液
白色
B
NH3
H2O(含酚酞)
红色
C
Cl2
NaOH溶液
无色
D
SO2
H2O(含紫色石蕊)
蓝色
【加固训练】(2025·广州模拟)氨是一种重要的化工原料,如图所示为合成氨以及由氨制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是( )
A.提高合成塔中的反应温度,可以实现N2全部转化为NH3
B.氨分离器中,可通过加压或降温使氨液化分离
C.向吸收塔和氧化炉中通入的A为空气
D.氧化炉中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4
5.(3分)(2024·湖北选择考)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-
6.(15分)(2025·长沙模拟)已知NH3能与CuO发生氧化还原反应生成三种产物,其中两种产物是N2、H2O,某研究性学习小组的同学设计如图所示装置测量铜的相对原子质量。
回答下列问题:
(1)仪器X的名称为 ,下列试剂不可用于本实验中制备NH3的是 (填标号)。(3分)
a.NH4Cl、Ca(OH)2 b.CaO、浓氨水
c.NaOH固体、浓氨水
(2)试剂Y是 ,装置D的作用是 , 有一处装置不合理,改进措施是 。(5分)
(3)装置C中反应的化学方程式为 。(2分)
(4)当装置C中黑色固体全部变为 色时,表明装置C中反应已结束。当CuO全部被还原时,测得装置D(仪器+试剂)实验前后增加了a g,则铜的相对原子质量为 (用含a的代数式表示),无装置E时,则测得铜的相对原子质量会 (填“偏大”或“偏小”)。(5分)
十八 氮及其氧化物 氨气 铵盐参考答案
题组一:氮及其氧化物(20分钟 20分)
1.(3分)(2025·长沙模拟)氮是各种生物体生命活动不可缺少的重要元素,下列过程属于氮的固定的是( )
A.在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素
B.雷雨闪电时,大气中产生了一氧化氮
C.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢
D.工业上用氨气和硝酸合成硝酸铵
【解析】选B。工业上用氨和二氧化碳合成尿素,属于不同化合态的氮之间的转化,不属于氮的固定,A错误;雷雨闪电时,氮气和氧气生成一氧化氮,氮由游离态转化为化合态,属于氮的固定,B正确;氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,属于不同化合态的氮之间的转化,不属于氮的固定,C错误;氨气和硝酸合成硝酸铵属于不同化合态的氮之间的转化,不属于氮的固定,D错误。
2.(3分)(2025·成都模拟)合理使用含氮化合物,科学处理大气和水圈中的氮元素,保障地球生态安全,是化学学科的重要研究内容和责任。下列化学反应表示正确的是( )
A.用水吸收二氧化氮制硝酸:2NO2+H2O===HNO3+NO
B.用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气:NO+NO2+H2O===2N+2H+
C.雷雨天气空气中的氮气和氧气反应:N2+2O22NO2
D.氨气的催化氧化:4NH3+5O24NO+6H2O
【解析】选D。用水吸收二氧化氮制硝酸:3NO2+H2O===2HNO3+NO,A错误;用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气,NO、NO2与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠和H2O:NO+NO2+2OH-===2N+H2O,B错误;雷雨天,氮气和氧气放电条件下生成一氧化氮,C错误;氨催化氧化生成一氧化氮和水,化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,D正确。
【加固训练】(2025·眉山模拟)氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程。下列说法不正确的是( )
A.图中所示氮循环中,过程①、②都是氮的固定
B.氨气是生产氮肥的主要原料,工业上用氮气和氢气合成氨
C.过程③、⑤中氮元素均被氧化
D.过程④反应可能是2N+O2===2N
【解析】选C。过程①是氮气和氧气化合转化为NO,过程②中氮气转化为氨气或铵根离子,是由游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程,是氮的固定,A正确;工业上用氮气和氢气在高温、高压、催化剂作用下合成氨,B正确;过程⑤中N元素化合价降低,氮元素被还原,C错误;过程④中亚硝酸根离子被氧化为硝酸根离子,反应可能是2N+O2===2N,D正确。
3.(3分)(2025·重庆模拟)科学研究发现某些酶可以促进H+和e-的转移(图中的a、b和c过程),可将海洋中的NO2转化为N2,反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ的离子方程式为N+2H+NO+H2O
B.消耗1 mol NO,b过程转移2 mol e-
C.高温有利于促进该过程中H+和e-的转移
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1
【解析】选D。该离子方程式电荷不守恒,A错误;b过程反应为NO+2H++N+3e-===N2H4+H2O,消耗1 mol NO,转移3 mol e-,B错误;高温下酶会失去活性,不利于H+和e-的转移,C错误;总反应为N+NN2+2H2O,氧化剂为N,还原剂为N,过程Ⅰ→Ⅲ的总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1,D正确。
【加固训练】1.(2025·深圳模拟)按如图所示进行NO2还原性的探究实验。随着实验的进行,下列说法正确的是( )
A.可观察到装置Ⅰ中逐渐产生红棕色气体
B.装置Ⅱ中的试剂可以更换为碱石灰
C.可观察到装置Ⅲ中的气体和固体颜色变浅
D.装置Ⅳ中发生反应的离子方程式为 NO2+2OH-===N+N+H2O
【解析】选C。铜与浓硝酸反应迅速生成NO2,因此加入浓硝酸后会立即看到红棕色气体,A错误;碱石灰可以吸收NO2,会干扰NO2与过氧化钠的反应,B错误;装置Ⅲ中发生反应2NO2+Na2O2===2NaNO3,故NO2的红棕色、Na2O2的淡黄色均会变浅,C正确;装置Ⅳ中发生反应的离子方程式为2NO2+2OH-===N+N+H2O,D错误。
2.(2025·柳州模拟)为探究NO2的性质,利用如下装置设计了如下实验,下列说法错误的是( )
[实验操作及现象]①抽去毛玻璃片后,反应瓶内壁有白色固体物质生成,红棕色气体逐渐变浅,直至无色。
②取白色固体物质溶于水,依次加入稀盐酸、BaCl2溶液,溶液中出现白色沉淀。
A.气体混合的方程式:NO2+SO2===SO3+NO
B.②中白色沉淀为硫酸钡
C.由实验可知,能用湿润的淀粉-KI试纸鉴别NO2与Br2(g)
D.物质氧化性:浓HNO3>NO2>SO3
【解析】选C。玻璃片左侧反应生成NO2,右侧反应生成SO2,根据现象①②可知NO2与SO2反应会生成SO3和NO,因此白色固体是SO3,取白色固体物质溶于水,依次加入稀盐酸、氯化钡溶液,溶液中出现白色沉淀为硫酸钡。由上述分析可知,气体混合的方程式为:NO2+SO2===SO3+NO,A正确;由上述分析可知,白色固体主要成分是SO3,B正确;NO2与Br2(g)都能将碘离子氧化为碘单质,都能使湿润的淀粉试纸变蓝,无法鉴别,C错误;左侧浓硝酸与铜反应生成NO2,则浓硝酸氧化性强于NO2,NO2与SO2反应生成SO3,NO2的氧化性强于SO3,故氧化性强弱顺序为:浓HNO3>NO2>SO3,D正确。
4.(11分)(2025·西安模拟)氮氧化物(NOx)是大气污染物之一,处理工业废气中的NOx对于环境保护具有重要的意义。
(1)在一定条件下NH3可将NO2还原。甲同学在实验室对该反应进行了探究。实验设计如图所示(部分夹持装置省略)。
①用装置A制备NH3,其中发生反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O; 装置B内的试剂是碱石灰。(4分)
②在装置M中NH3和NO2充分反应,生成两种对环境友好的物质,该反应中NH3和NO2的物质的量之比为4∶3。(2分)
(2)如图所示是常见的气体发生装置和收集装置(部分装置的夹持仪器已省略),实验室以Cu与浓HNO3反应制备并收集NO2应选择的装置是AD (填字母)。(2分)
(3)SCR脱硝技术已成为使用广泛和成熟的烟气净化技术,脱硝效率高达90%以上。其催化反应机理如图所示,写出该反应的化学方程式: 4NO+4NH3+O24N2+6H2O。(3分)
【解析】(1)①用装置A加热氢氧化钙固体和氯化铵固体,制备氨气,其中发生反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;装置B的作用是干燥氨气,U形管内的试剂是碱石灰。②在装置M中NO2和NH3充分反应,生成两种对环境友好的物质,化学方程式为8NH3+6NO2===7N2+12H2O,因此该反应中NH3和NO2的物质的量之比为4∶3。(2)实验室以Cu与浓HNO3反应制备并收集NO2,铜和浓硝酸常温下反应生成NO2,NO2能与水反应、密度比空气大,所以应该用向上排空气法收集NO2,所以应选择的装置是AD。(3)根据图示1 mol NO、1 mol NH3和0.25 mol O2反应生成1 mol N2和1.5 mol H2O,该反应的化学方程式为4NO+4NH3+O24N2+6H2O。
题组二:氨气 铵盐(20分钟 30分)
1.(3分)(2025·汕头模拟)下列说法错误的是( )
A.工业合成氨的过程是固氮的过程
B.可用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验输送氨气的管道是否漏气
C.汽车尾气中含有的NO可溶于水生成相应的酸
D.液氨汽化时需要吸收大量的热,可用作制冷剂
【解析】选C。氮的固定是将氮的单质转化为氮的化合物,工业合成氨的过程是固氮的过程,A正确;由于氨气与氯化氢反应生成氯化铵冒白烟,所以可用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验输送氨气的管道是否漏气,B正确;NO是不成盐氧化物,不能和水反应生成对应的酸,C错误;氨气易液化,液氨汽化时需要吸收大量的热,可用作制冷剂,D正确。
2.(3分)(2025·武汉模拟)设计以下实验制备并收集干燥纯净的氨气。下列分析错误的是( )
A.仪器口连接顺序为a→e→d→c→b
B.上述实验缺少尾气吸收装置
C.生石灰与水反应并且放出热量,促使氨气逸出
D.干燥管中的碱石灰可用无水氯化钙代替
【解析】选D。浓氨水与生石灰反应生成氨气,通过碱石灰进行干燥,采用向下排空气法收集,故仪器口连接顺序为a→e→d→c→b,A正确;氨气有毒,需要进行尾气处理,上述实验缺少尾气吸收装置,B正确;生石灰与水反应放出热量,促使一水合氨分解并使氨气逸出,C正确;无水氯化钙与氨气反应,干燥管中的碱石灰不可用无水氯化钙代替,D错误。
3.(3分)(2025·郴州模拟)吉林大学的研究团队提出了一种可重构矩形波导MGS,用于超灵敏氨气检测。下列有关化学反应表示错误的是( )
A.氨气溶于水呈碱性:NH3+H2O===N+OH-
B.用硫酸铝溶液吸收氨气:3NH3+3H2O+Al3+===Al(OH)3↓+3N
C.制备氨气:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+2H2O+CaCl2
D.氨气还原氧化铜:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
【解析】选A。氨气溶于水反应生成的NH3·H2O 为弱电解质,存在电离平衡,主要以电解质分子存在,电离方程式要用可逆符号,电离方程式为NH3·H2O⇌N+OH-,A错误;氨气与溶液中的Al3+反应生成Al(OH)3沉淀和N,离子方程式符合反应事实,B正确;实验室可用氯化铵和氢氧化钙混合加热制备氨气,符合反应事实,C正确;氨气具有还原性,能还原CuO得到Cu单质,化学方程式符合反应事实,D正确。
4.(3分)(2025·周口模拟)喷泉实验装置如图所示,下列喷泉颜色与实验事实不相符的是( )
选项
气体
溶液
喷泉颜色
A
HCl
AgNO3溶液
白色
B
NH3
H2O(含酚酞)
红色
C
Cl2
NaOH溶液
无色
D
SO2
H2O(含紫色石蕊)
蓝色
【解析】选D。HCl和AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀,可观察到白色喷泉,A正确;氨气溶于水显碱性,遇酚酞变红,可观察到红色喷泉,B正确;Cl2和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水,可观察到无色喷泉,C正确;SO2+H2O⇌H2SO3,H2SO3为二元弱酸,能使紫色石蕊变红,可观察到红色喷泉,D错误。
【加固训练】(2025·广州模拟)氨是一种重要的化工原料,如图所示为合成氨以及由氨制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是( )
A.提高合成塔中的反应温度,可以实现N2全部转化为NH3
B.氨分离器中,可通过加压或降温使氨液化分离
C.向吸收塔和氧化炉中通入的A为空气
D.氧化炉中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4
【解析】选A。N2和H2反应生成NH3,该反应为可逆反应,反应物N2不能完全转化为NH3,A错误;氨气的沸点比N2和H2的沸点都要低,加压或降温能将氨气液化,氨分离器中,可通过加压或降温使氨液化分离,B正确;吸收塔通入氧气和水,发生反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,氧化炉中通入A的目的是氧化氨气和NO,通入的A为空气,C正确;氧化炉中发生反应为4NH3+5O24NO+6H2O,氨气是还原剂,氧气是氧化剂,反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4,D正确。
5.(3分)(2024·湖北选择考)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-
【解析】选C。碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于NH3逸出,A正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;第一个干燥管目的是干燥氨气,P2O5为酸性干燥剂,能与氨气反应,所以不能用P2O5,而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气,可用P2O5,C错误;双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3===Li++[e(NH3)n]-,D正确。
6.(15分)(2025·长沙模拟)已知NH3能与CuO发生氧化还原反应生成三种产物,其中两种产物是N2、H2O,某研究性学习小组的同学设计如图所示装置测量铜的相对原子质量。
回答下列问题:
(1)仪器X的名称为分液漏斗,下列试剂不可用于本实验中制备NH3的是a (填标号)。(3分)
a.NH4Cl、Ca(OH)2 b.CaO、浓氨水
c.NaOH固体、浓氨水
(2)试剂Y是碱石灰,装置D的作用是吸收反应中生成的水, 有一处装置不合理,改进措施是尾气处理用防倒吸吸收装置。(5分)
(3)装置C中反应的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O。(2分)
(4)当装置C中黑色固体全部变为红色时,表明装置C中反应已结束。当CuO全部被还原时,测得装置D(仪器+试剂)实验前后增加了a g,则铜的相对原子质量为-16 (用含a的代数式表示),无装置E时,则测得铜的相对原子质量会偏小(填“偏大”或“偏小”)。(5分)
【解析】(1)X为分液漏斗;A为固液不加热制取气体装置,b、c为固液不加热反应,a是固固加热反应,故选a。(2)装置B是干燥装置,可以用碱石灰干燥氨气;装置D是吸收反应中生成的水;因为氨气极易溶于稀硫酸,并反应,最后吸收装置中需要用倒置漏斗,防止倒吸。(3)氨气还原氧化铜,生成铜、氮气和水,化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O。(4)当装置C中黑色氧化铜变成红色,即全部被还原,装置D增重a g,即生成水为a g,物质的量为 mol,CuO~O~H2O,氧化铜的物质的量为 mol,M== g·mol-1,Cu的相对原子质量为-16;如果没有E装置,吸收水的质量偏大,即a增大,Cu的相对原子质量偏小。
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