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课时测评20 氨及铵盐 含氮物质的转化
(时间:45分钟 满分:60分)
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选择题1-10题,每小题3分,共30分。
1.某同学探究氨气和铵盐的性质,对相关实验操作及现象描述正确的是( )
A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,比较氨水和NaOH碱性强弱
B.向试管中滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口,若试纸不变蓝,则原溶液中无N
C.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3+5O24NO+6H2O
D.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
答案:A
解析:NH3·H2O是弱电解质,NaOH是强电解质,前者部分电离,后者完全电离,故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH,可比较氨水和NaOH碱性强弱,A正确;NH3极易溶于水,稀溶液中不加热NH3不能逸出,无法确定原溶液是否含N,B错误;NH3不易燃烧,产生的NO是大气污染物,不能作清洁能源,C错误;NH4Cl受热也会分解,故不可采用加热法除杂,D错误。
2.(2024·南京金陵调研)实验室采用如图装置制取氨气,正确的是( )
A
B
C
D
生成NH3
干燥NH3
收集NH3并验满
吸收多余NH3
答案:D
解析:NH4Cl受热分解生成HCl和氨气,HCl和氨气在试管口遇冷又会化合生成氯化铵,故不能加热氯化铵来制取氨气,A错误;浓硫酸能与氨气反应,不能用浓硫酸来干燥氨气,B错误;NH3密度比空气小,应该用向下排空气法收集氨气,导管应该伸到试管底部,C错误;NH3极易溶于水,尾气吸收采取了防倒吸的措施,D正确。
3.(2024·江门一模)实验室利用NH3、SO2制备NH4HSO3晶体,下列实验装置和操作能达到实验目的的是( )
A.利用装置甲制备SO2
B.利用装置乙制备NH3
C.利用装置丙制备NH4HSO3溶液
D.利用装置丁蒸发获得NH4HSO3晶体
答案:B
解析:Cu与浓硫酸反应制备SO2需要加热,故A不符合题意;利用Ca(OH)2和NH4Cl加热可制备NH3,故B符合题意;制备NH4HSO3溶液过程中,氨气极易溶于水,容易引起倒吸,通NH3的导管不能插入液面以下,故C不符合题意;NH4HSO3受热会分解,蒸发无法获得NH4HSO3晶体,故D不符合题意。
4.(2025·江苏泰州模拟预测)NH3可用于生产铵盐、硝酸等。N2H4与(CH3)2NNH2都可用作火箭的燃料,下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.NH3极易溶于水,液氨可用作制冷剂
B.(CH3)2NNH2具有还原性,可用作火箭的燃料
C.NH4NO3易分解,可用作化肥
D.N2H4共价键数目大于NH3,NH3(g)的热稳定性比N2H4(g)的高
答案:B
解析:液氨可用作制冷剂,表明氨分子由液态转化为气态时,需要从周围环境吸收热量,即液氨分子间存在较大的作用力,与氨极易溶于水无关,A不符合题意;(CH3)2NNH2具有还原性,可被氧化剂氧化,释放出大量的能量,因此可用作火箭的燃料,物质性质与用途具有对应关系,B符合题意;NH4NO3可用作化肥,是因为含有氮元素,与NH4NO3易分解无关,C不符合题意;N2H4分子内含有化学键:N—N,导致NH3(g)的热稳定性比N2H4(g)的高,与共价键数目无关,D不符合题意。
5.(2024·广东茂名模拟)某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是( )
A.①中固体可换为NH4Cl
B.②中药品为P2O5
C.反应一段时间后,③中黑色固体变为红色
D.反应一段时间后,④中锥形瓶收集到液氨
答案:C
解析:①中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气,②为干燥装置,可装碱石灰等,③中在加热条件下,氨气与CuO发生氧化还原反应生成氮气、水和铜,④可收集氨水。NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体,遇冷重新反应生成NH4Cl,无法制取NH3,故A错误;P2O5会与H2O、NH3反应,不能用P2O5干燥氨气,故B错误;NH3具有还原性,可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质,则反应一段时间后,③中黑色固体变为红色,故C正确;液氨的沸点为-33.5 ℃,无法在冰中液化,D错误。
6.(2025·湛江调研)部分含氮物质的分类与化合价的关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.蘸有a浓溶液与e浓溶液的玻璃棒靠近时能看到白烟
B.d与H2O生成e的过程中,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2
C.c、d混合与NaOH反应可生成h
D.工业上用以下流程制备HNO3:bcdg
答案:D
解析:由价-类二维图可知,a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2、e为HNO3、f为HNO2、g为NaNO3、h为NaNO2。e为硝酸,用两支玻璃棒分别蘸取浓硝酸与浓氨水,靠近后会产生硝酸铵,出现白烟,A项正确;d为NO2与H2O生成硝酸和一氧化氮,反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,由化合价可知,二氧化氮同时作氧化剂和还原剂,且n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2,B项正确;NO、NO2和氢氧化钠反应,生成亚硝酸钠和水,化学方程式为NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,C项正确。
7.氨既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。下列说法合理的是( )
A.高温、高压、催化剂条件均有利于提高合成氨的产率
B.物质A的有效成分是O2
C.经“氨分离器”产生的尾气应用碱液处理
D.“氧化炉”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶5
答案:B
解析:合成氨是放热反应,高温不利于提高合成氨的产率,催化剂不影响平衡移动,也不能提高合成氨的产率,A错误;氧化炉内反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,B正确;经“氨分离器”产生的尾气是未反应的N2和H2,应返回“合成塔”循环利用,且二者不能与碱液反应,C错误;“氧化炉”内NH3与O2反应生成NO和H2O,由B项化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4,D错误。
8.用如图所示装置制备氨气并验证氨气的还原性,其中不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲生成氨气
B.用装置乙干燥氨气
C.用装置丙验证氨气的还原性
D.用装置丁和戊分别收集氨气和氮气
答案:D
解析:装置甲中发生反应2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,可用于制备NH3,A正确;NH3是碱性气体,可用碱石灰进行干燥,B正确;装置丙中发生的反应为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,可验证氨气的还原性,C正确;NH3的密度比空气小,收集时应从短管进气,D错误。
9.(2020·北京卷)某同学进行如下实验:
实验步骤
实验现象
Ⅰ
将NH4Cl固体加入试管中,并将湿润的pH试纸置于试管口,试管口略向下倾斜,对试管底部进行加热
试纸颜色变化:黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2);试管中部有白色固体附着
Ⅱ
将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上
试纸颜色变化:黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法不正确的是( )
A.根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应
B.根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C.Ⅰ中试纸变成红色,是NH4Cl水解造成的
D.根据试管中部有白色固体附着,说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
答案:C
解析:氯化铵是强酸弱碱盐,其水溶液显酸性,会使湿润的pH试纸变红,根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应,生成NH3和HCl,NH3是碱性气体,使湿润的pH试纸变蓝,A正确;根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快,B正确;Ⅰ中试纸变成红色,是NH4Cl分解产生的氯化氢造成的,C错误;根据试管中部有白色固体附着,说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵,则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3,D正确。
10.(2024·天河区二模)Mg3N2是一种浅黄色粉末,极易水解,常用于制备超硬、耐高温的氮化物。实验室通过CuO氧化NH3制得N2,再与镁反应得到Mg3N2。下列说法不正确的是( )
A.装置A中分液漏斗中的溶液可以是浓氨水
B.装置C中反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C.装置D中浓硫酸表现酸性和吸水性
D.Mg3N2水解的方程式Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑
答案:B
解析:该实验目的是利用N2与Mg加热反应生成Mg3N2,装置A中分液漏斗盛放的是浓氨水,浓氨水与生石灰混合放出NH3,B中碱石灰干燥NH3,装置C中NH3与CuO在加热条件下反应生成N2,装置D中浓硫酸能够吸收NH3、干燥N2,干燥的N2进入装置E与Mg加热反应生成Mg3N2,装置F可以防止空气中的CO2、H2O等进入装置中与Mg反应,以此分析解答。
装置A中分液漏斗中的溶液是浓氨水,流入烧瓶中与CaO接触会产生NH3,故A正确;C中发生反应3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,其中氨气是还原剂,氧化铜是氧化剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,故B错误;装置D中浓硫酸的作用除了干燥N2,还需要吸收NH3,故体现酸性和吸水性,故C正确;Mg3N2水解时先产生镁离子和氮负离子,然后水解产生氢氧化镁和氨气,对应方程式为Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑,故D正确;故选B。
11.(16分)某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应,按下图装置进行实验(夹持装置已略去)。
已知A、B装置可选药品:浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
(1)仪器a的名称为 ;仪器b的名称为 。
(2)装置A烧瓶中固体的作用为 (填字母,下同)。
A.催化剂 B.氧化剂
C.还原剂 D.反应物
(3)仪器b中盛放的试剂可以是 。
A.浓硫酸 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.硫酸铜
(4)装置E中发生反应的化学方程式为 。
(5)甲、乙两同学分别按上述装置进行实验,一段时间后:
①甲同学观察到装置F中只有白烟生成,白烟的成分是 (写化学式)。
②乙同学观察到装置F中有红棕色气体,装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因:
。
(6)为帮助甲同学实现在装置F中也观察到红棕色气体,可在原实验的基础上进行改进。你的改进措施是 。
答案:(1)分液漏斗 球形干燥管 (2)A (3)B
(4)4NH3+5O24NO+6H2O
(5)①NH4NO3 ②3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
(6)调节K1增加装置A中产生氧气的量(或调节K2减少装置B中产生氨气的量)
解析:(5)①白烟是固体小颗粒,是NH3和HNO3反应生成的NH4NO3固体。②反应生成的NO与O2再反应生成红棕色的NO2,故可观察到装置F中有红棕色气体,Cu与稀硫酸不反应,G中溶液变蓝说明Cu被氧化为Cu2+,原因是通入装置G中的NO2和H2O反应生成HNO3和NO,HNO3与Cu反应生成Cu2+,离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。(6)甲同学的实验中只观察到白烟,是因为NH3未被完全催化氧化;要保证NH3充分被氧化,则O2需过量,所以需增加O2的量或减少NH3的量。
12.(14分)实验室模拟拉希法用氨和次氯酸钠反应制备肼(N2H4),并探究肼的性质。制备装置如图所示。
已知:硫酸肼(N2H4·H2SO4)为无色无味鳞状结晶或斜方结晶,微溶于冷水,易溶于热水。
回答下列问题:
(1)装置A试管中的试剂为 ,仪器a的作用是 。
(2)装置B中制备肼的化学方程式为 。
(3)装置C中仪器b的名称是 ,该仪器中导管的作用为
。
(4)上述装置存在一处缺陷,会导致肼的产率降低,改进方法是 。
(5)①探究性质。取装置B中溶液,加入适量稀硫酸振荡,置于冰水浴冷却,试管底部得到结晶。写出生成结晶的反应的离子方程式 。
②测定B中溶液肼的质量分数。称取装置B中溶液m g,加入适量NaHCO3固体(滴定过程中,调节溶液的pH保持在6.5左右),加水配成100 mL溶液,移取25.00 mL置于锥形瓶中,并滴加2~3滴指示剂,用c mol/L的标准碘溶液滴定,滴定过程中发生反应:N2H4+2I2N2↑+4HI。指示剂可选用 ,滴定终点平均消耗标准碘溶液V mL,产品中肼的质量分数为 。
答案:(1)Ca(OH)2和NH4Cl 防止倒吸 (2)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O、NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O (3)恒压滴液漏斗 平衡气压,使浓盐酸顺利滴下 (4)B、C之间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶 (5)①N2H4+2H++SN2H4·H2SO4↓ ②淀粉溶液 %
解析:(1)加热固体制NH3,故装置A中试剂为Ca(OH)2和NH4Cl;因NH3极易溶于水,装置a可以防倒吸。
(2)根据题干信息,装置B中Cl2和NaOH反应生成NaClO,然后NaClO和NH3反应产生肼。
(3)仪器b为恒压滴液漏斗,导管的作用为平衡气压,使浓盐酸顺利滴下。
(4)由题图知,Cl2中混有的HCl未除去,HCl会消耗NaOH,从而导致产品产率降低;可在B、C之间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶,将HCl除去。
(5)①根据提示信息,硫酸肼为无色无味鳞状结晶或斜方结晶,微溶于冷水,可知试管底部得到的结晶为硫酸肼,肼与NH3类似,类比可写出对应的离子方程式为N2H4+2H++SN2H4·H2SO4↓。②淀粉遇碘变蓝,应使用淀粉溶液作为指示剂;根据反应N2H4+2I2N2↑+4HI,n(N2H4)∶n(I2)=1∶2,m g溶液中含肼的物质的量n(N2H4)= mol×=2cV×10-3 mol,故样品中肼的质量分数为×100%=%。
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