第5章 阶段重点练2 氮及其化合物-【优学精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册教用Word（人教版）

氮及其化合物 1.研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如图所示）。下列叙述错误的是（　　） A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C.NH3是形成无机颗粒物过程中的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关 解析：C　A项，雾的分散剂是空气，分散质是水，霾的分散剂是空气，分散质为固体颗粒，因此雾和霾的分散剂相同，正确；B项，氮氧化物和二氧化硫转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵，正确；C项，NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此氨气不是形成无机颗粒物过程中的催化剂，错误；D项，过度施用氮肥会导致空气中的NH3含量增大，而NH3与雾霾的形成有关，正确。 2.某集气瓶内装有红棕色的混合气体，加入足量蒸馏水，盖上玻璃片振荡得橙黄色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该混合气体可能是（　　） A.N2、O2、Br2 B.NO2、NO、N2 C.NO2、NO、O2 D.N2、NO2、Br2 解析：D　混合气体是红棕色，因Br2蒸气和NO2气体均呈红棕色，故混合气体中至少含有Br2和NO2中的一种；振荡得橙黄色溶液，因溴水为橙黄色，故混合气体中一定含有Br2，排除B、C选项；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有NO存在，NO遇O2迅速变为NO2，可能是因为混合气中本身存在NO，也可能是因为NO2与水反应生成了NO，故混合气体中NO、NO2至少有一种，A、D选项中都没有NO，而D选项中存在NO2，故选D。 3.清代赵学敏《本草纲目拾遗》中关于“鼻冲水”的记载明确指出：“鼻冲水，出西洋，……贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药力不减……惟以此水瓶口对鼻吸其气，即遍身麻颤出汗而愈。虚弱者忌之。宜外用，勿服”。这里的“鼻冲水”是指（　　） A.氨水 B.浓盐酸 C.硫酸 D.食醋 解析：A　氨水具有挥发性，会挥发出氨，因此需要密封储存，氨的密度比空气的小，且有刺激性气味；浓盐酸和硫酸均是腐蚀性强酸，不具有药性，食醋可以食用，综上所述，“鼻冲水”是指氨水。 4.碳酸氢铵是我国主要生产的氮肥品种之一，它属于铵态氮肥（铵盐）。下列有关铵盐的叙述说法正确的是（　　） A.所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3 B.所有铵盐中氮元素均呈－3价 C.NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时，反应的离子方程式为N＋OH－NH3↑＋H2O D.氯化铵加热，可发生升华现象 解析：C　铵盐受热分解不一定产生NH3，NH4Cl、NH4HCO3等分解可生成NH3，NH4NO3分解不产生NH3，A项错误；NH4NO3中N所含氮元素显＋5价，B项错误；加热时NH4Cl分解生成NH3和HCl，冷却二者又重新化合，该过程为化学变化，不是升华，D项错误。 5.（2024·山东师大附中段考）下列装置用于实验室制取NO并回收Cu，不能达到实验目的的是（　　） A.用装置甲制NO气体 B.用装置乙除NO中的少量NO2 C.用装置丙收集NO气体 D.用装置丁蒸干溶液获得Cu·6H2O固体 解析：D　Cu与稀硝酸在常温下反应生成Cu（NO3）2、NO、H2O，可以用装置甲制NO气体，A不符合题意；NO2和H2O反应生成NO，能除去NO中的少量NO2，B不符合题意； NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，因此应该根据NO不溶于水，也不能与水发生反应，采用排水方法收集NO气体，C不符合题意；加热蒸干不能获得Cu（NO3）2·6H2O固体，应采用蒸发浓缩、冷却结晶法制备，D符合题意。 6.下列对于二氧化氮的说法正确的是（　　） A.NO2能与水反应生成硝酸，NO2是酸性氧化物 B.除去O2中混有的NO2，可将混合气体通入水中，将NO2溶解 C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气 D.NO2是大气污染物之一 解析：D　NO2与NaOH溶液反应，发生氧化还原反应生成两种盐和水，故NO2不是酸性氧化物，A错误；除去O2中混有的NO2，将混合气体通入水中，NO2溶解的同时又生成NO，且NO又能与氧气反应生成NO2，B错误；NO2与溴蒸气的鉴别不可用NaOH溶液，两者均可溶于NaOH溶液得无色溶液，C错误；NO2属于大气污染物，可以形成硝酸型酸雨或光化学烟雾，D正确。 7.硝酸是一种常见化学品。某同学在实验室中进行硝酸性质探究时，下列说法和表示方法不正确的是（　　） A.浓硝酸需要避光保存，原因：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O B.少量铜片加入浓硝酸中：Cu＋2N＋4H＋Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O C.炽热的木炭置入浓硝酸中：3C＋4HNO33CO2↑＋4NO↑＋2H2O D.将打开瓶塞的浓硝酸与浓氨水靠近，有白烟产生：NH3＋HNO3NH4NO3 解析：C　浓硝酸见光易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，应避光保存，A正确；铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，离子方程式为Cu＋2N＋4H＋Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，B正确；炽热的木炭置入浓硝酸中，化学方程式为C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，C错误；浓硝酸、浓氨水均易挥发，挥发出的氨气与硝酸反应生成硝酸铵固体，化学方程式为NH3＋HNO3NH4NO3，D正确。 8.（2024·湖北荆门中学等四校联考）研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮及其化合物的“价—类”二维图如下，B是红棕色气体。 下列有关说法中不正确的是（　　） A.工业上以A、空气和水为原料生成硝酸 B.由A→N2，从原理上看，A可与NO反应实现 C.由B→NO，必须加入还原剂才能实现转化 D.物质B与水反应，生成1 mol C时转移电子数为NA 解析：C　由图可知，物质A、B、C分别代表NH3、NO2、HNO3。NO2与水反应生成HNO3和NO，故NO2→NO转化不一定需要加入还原剂，C错误。 9.（2024·洛阳高一段考）氨广泛应用于化工、化肥、制药等领域，一种新型制备氨的方法如下。下列说法错误的是（　　） A.反应①属于人工固氮 B.反应②属于氧化还原反应 C.反应⑤在无水环境中进行时，有白烟产生 D.该转化过程总反应的反应物是N2和H2O，产物是NH3和O2 解析：B　反应①中N2和Mg反应生成Mg3N2，N元素的单质生成化合物，属于人工固氮，A正确；反应②中NH4Cl和Mg3N2反应生成NH3和MgCl2，该过程中元素化合价没有变化，不属于氧化还原反应，B错误；反应⑤中HCl和NH3在无水环境中进行时，生成NH4Cl有白烟产生，C正确；由图可知，该转化过程总反应的反应物是N2和H2O，产物是NH3和O2，D正确。 10.（2024·潍坊高一期末）学习小组设计如下实验探究Cu与浓硝酸反应混合液呈绿色的原因。 实验Ⅰ：向5 mL浓硝酸中加入0.1 g铜粉，产生红棕色气体，溶液变为绿色，将溶液分成两份于两支小试管中。 实验Ⅱ：向其中一支小试管中加入1.0 g铜粉，振荡，充分反应，溶液变为蓝色。 实验Ⅲ：将另一支小试管稍微加热，放出红棕色气体，溶液变为蓝色。 实验Ⅳ：取 2 g硫酸铜溶于蒸馏水中，溶液为蓝色，继续加入无色的亚硝酸钠溶液，混合后溶液变为绿色。 下列说法错误的是（　　） A.铜与浓硝酸反应生成NO2 B.实验中溶液为绿色是因为硝酸铜浓度变大 C.向实验绿色溶液中加入蒸馏水可能发生反应3NO2＋H2O2HNO3＋NO D.Cu与浓硝酸反应过程中可能产生不稳定的亚硝酸铜导致溶液呈绿色 解析：B　铜与浓硝酸反应生成NO2、Cu（NO3）2和H2O，A正确；根据实验Ⅳ可能是生成了亚硝酸铜而变为绿色，因此实验中溶液为绿色不是因为Cu（NO3）2浓度变大，B错误；向绿色溶液中加入蒸馏水可能发生反应3NO2＋H2O2HNO3＋NO，C正确；根据实验Ⅳ说明Cu与浓硝酸反应过程中可能产生不稳定的亚硝酸铜导致溶液呈绿色，D正确。 11.（2024·深圳高一期末）部分含氮、硫元素的“价—类”二维图如图所示。下列关于各物质的说法错误的是（　　） A.i的浓溶液可与a发生反应 B.e的浓溶液可用于干燥h、f C.g与CO在汽车催化转化器中会转化成两种无毒气体 D.将c、h同时通入水中，加入BaCl2有白色沉淀生成 解析：B　由图可知，a为H2S，b为S，c为SO2，d为SO3，e为H2SO4，f为NH3，g为NO，h为NO2，i为HNO3。HNO3有氧化性，可以和H2S发生氧化还原反应，A正确；浓硫酸可以和NH3反应，不能干燥NH3，B错误；NO、CO在催化转化器中发生反应生成N2和CO2两种无毒气体，C正确；SO2和NO2同时通入水中，会生成H2SO4，加入BaCl2生成BaSO4白色沉淀，D正确。 12.某化学兴趣小组利用如图装置探究氨的性质。 （1）①中湿润的红色石蕊试纸变蓝（填现象），原因为NH3＋H2ONH3·H2O、NH3·H2ON＋OH－。（用化学方程式表示） （2）向②中滴入浓盐酸，现象为产生白烟，反应的化学方程式：NH3＋HClNH4Cl。 （3）将灼热的铂丝伸入③中锥形瓶，可观察到铂丝保持红热，有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应，写出NH3和O2发生催化氧化反应的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O，该反应放热（填“吸热”或“放热”）。 解析：（1）氨气溶于水形成氨水，呈碱性，使湿润的红色石蕊试纸变蓝。（2）盐酸与氨气反应生成NH4Cl，产生白烟。（3）NH3和O2反应能使铂丝保持红热，说明反应放热。 13.从物质类别和元素化合价两个维度研究物质的性质及转化是重要的化学学习方法。如图是氮元素的“价—类”二维图的部分信息。请回答下列问题： （1）亚硝酸（HNO2）在工业上用于有机合成，其在图中的字母标号为B。 （2）工业上制备A的化学方程式为N2＋3H22NH3，检验C中含氮阳离子的方法是取少量C于试管中，向试管中加入足量的NaOH浓溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝。 （3）NO2溶于水发生反应3NO2＋H2O2HNO3＋NO，若生成1 mol HNO3时，转移的电子数目为6.02×1023（或NA），反应中NO2表现的性质为C（填字母）。 A.只有氧化性 B.只有还原性 C.既有氧化性又有还原性 （4）Mg（NO3）2受热会分解，有同学猜想分解产物为MgO、NO2、N2，这种猜想不合理的理由是氮的化合价只有降低，没有升高，不符合氧化还原反应原理。 解析：（1）亚硝酸中氮元素的化合价为＋3价，故其在图中的字母标号为B。（2）根据化合价可知物质A为氨气，工业制备氨气的化学方程式为N2＋3H22NH3；C中含氮阳离子为铵根离子，检验铵根离子的方法为取少量C于试管中，向试管中加入足量的NaOH浓溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝。（3）该反应中转移电子数为2，故若生成1 mol HNO3时，转移的电子数目为NA；该反应中二氧化氮中氮的化合价一部分从＋4价升高到＋5价，另一部分从＋4价降低到＋2价，故选C。（4）该反应中氮的化合价只有降低，没有升高，不符合氧化还原规律。 14.前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置（部分夹持装置已略去）。 （1）装置Ⅲ的主要作用为检验CO是否转化为CO2。 解析： CO和NO在催化剂和加热的条件下转化为N2和CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊，所以装置Ⅲ的主要作用是检验CO是否转化为CO2。 （2）停止加热，打开活塞K，放入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是出现红棕色气体。 解析： 由于有部分NO没有转化为N2，向装置中通入O2时，装置Ⅱ中NO与O2反应生成红棕色的NO2，因此装置Ⅱ中的现象为出现红棕色气体。 （3）该套装置的不完善之处是无尾气处理装置。 解析： 由于尾气中仍残留未反应的NO和CO，所以该装置的不完善之处是无尾气处理装置。 （4）汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。 解析： 依据题意和元素守恒可知，该反应的化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。 （5）工业上常用纯碱液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO32NaNO2＋CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为a∶b≥1∶1（或a≥b）。Na2CO3溶液的物质的量浓度为 mol·L－1。 解析： 依据反应2NO2＋Na2CO3NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO32NaNO2＋CO2可知，NO2和NO的物质的量之比应大于或等于1∶1，气体才会反应完全。与NO2和NO反应的Na2CO3的物质的量为 mol，与NO2单独反应的Na2CO3的物质的量为 mol，所以Na2CO3的物质的量浓度为＝ mol·L－1。 15.（1）某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验（如图所示）。 ①图甲两集气瓶中下（填“上”或“下”）瓶颜色深。 ②图乙中反应的现象是两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。 ③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，说明NO2在该反应中表现出氧化性。 ④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：NO2＋SO2NO＋SO3。 解析：①NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。②NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。③NO遇空气被氧化成NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。④由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2NO＋SO3。 （2）某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C。 ①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：4Mg＋2NO24MgO＋N2。 ②设计实验验证猜测（用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸）。 资料信息：2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O。 Ⅰ.装置A中的试剂是NaOH溶液。 Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是吸收NO2，避免污染环境、收集N2。 Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤是badc（填字母）。 a.通入NO2 b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯 d.当硬质玻璃管内充满红棕色气体后，关闭弹簧夹 解析：①由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO24MgO＋N2。②由资料信息2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2以避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b（打开弹簧夹）→a（通入NO2，排尽反应装置中的空气）→d（当硬质玻璃管内充满红棕色气体后，关闭弹簧夹）→c（点燃酒精灯，在确认装置中充满NO2后才开始加热）。 16.（2024·龙岩高一期末）研究含氮物质的转化是工业、农业、医药、环保等领域的重要课题，以下是其中两类常见研究。 Ⅰ.研究氨催化氧化制硝酸，其流程示意图如下： （1）“氧化炉”中还原剂为NH3（填化学式）。 解析：研究氨催化氧化制硝酸，NH3NOHNO3，尾气用NaOH溶液吸收；Ⅱ.研究炼油、钢铁等工业上高浓度氨氮废水的处理，氨氮废水加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30 ℃，通入空气将氨赶出得低浓度氨氮废水，在微生物的作用下实现，转化为含硝酸废水，在一定条件下向废水中加入甲醇（CH3OH），实现HNO3N2转化得到达标废水，据此进行解答。 “氧化炉”中发生氨的催化氧化反应，还原剂为NH3。 （2）“吸收塔”中生成硝酸的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O4HNO3（或4NO2＋O2＋2H2O4HNO3或3NO2＋H2O2HNO3＋NO）（写出一个即可）。 解析：吸收塔中发生反应生成硝酸的化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O4HNO3或4NO2＋O2＋2H2O4HNO3或3NO2＋H2O2HNO3＋NO。 （3）为避免硝酸工业废气中NOx污染环境，常用NaOH溶液吸收，其反应原理如下： ①NO＋NO2＋2NaOH2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O 现有一定条件下0.5 mol NO2和0.1 mol NO的混合气体恰好被300 mL NaOH溶液完全吸收，则NaOH溶液的物质的量浓度为2.0mol·L－1。 解析：NO＋NO2＋2NaOH2NaNO2＋H2O，2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O，根据化学方程式知，0.1 mol NO2和0.1 mol NO的混合气体消耗NaOH 0.2 mol，0.4 mol NO2消耗NaOH 0.4 mol，共消耗NaOH 0.6 mol，NaOH溶液的物质的量浓度为＝2.0 mol·L－1。 Ⅱ.研究炼油、钢铁等工业上高浓度氨氮废水的处理，流程如下： （4）过程①：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30 ℃，通入空气将氨赶出并回收。写出废水中与NaOH溶液反应的离子方程式＋OH－NH3↑＋H2O　。 解析：废水中与NaOH溶液反应的离子方程式：＋OH－NH3↑＋H2O。 （5）过程②：在微生物的作用下实现转化，称为硝化过程。硝化过程需加入的物质可以为A（填字母）。 A.O2　　B.N2　　C.CO2 解析：硝化过程需加入氧化剂，只有O2可以。 （6）过程③：在一定条件下向废水中加入甲醇（CH3OH），实现HNO3N2转化，称为反硝化过程。将含硝酸废水中的HNO3进行反硝化转化过程中，当收集到11.2 L N2（标准状况）时，转移电子的总数为5NA（或5×6.02×1023）。 解析：将含硝酸废水中的HNO3进行反硝化转化过程中，当收集到11.2 L N2（标准状况）时，根据N化合价由＋5价→0价，得出转移电子的总数为×10×NA＝5NA（或5×6.02×1023）。 17.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。当如图甲连接实验后，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上出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有bc（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上出现浑浊，不能（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸发生了反应，原因是木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊。 解析： ①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色NO2气体，说明试管内有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；NO2气体可能是硝酸分解产生的，证明浓硝酸具有不稳定性，故选b、c；②木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，所以沾有澄清石灰水的玻璃片上出现浑浊，不能证明木炭与浓硝酸发生了反应； （2）乙同学设计实验如图乙。 如图乙连接实验后，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上无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片上无明显变化，不能（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸未反应，原因是挥发出的硝酸和生成的NO2均能与澄清石灰水反应。 解析：挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应消耗石灰水，所以沾有澄清石灰水的玻璃片上无明显变化，不能证明木炭与浓硝酸未反应； （3）丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO2氧化成 N，Mn 被还原为 Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为检查装置的气密性；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的为将装置中的空气排尽。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为C中澄清石灰水变浑浊。 ④D 装置中发生反应的离子方程式为5NO＋3Mn＋4H＋5N＋3Mn2＋＋2H2O。 解析：①涉及气体制备的实验要检查装置的气密性，所以连接装置后，需进行的实验操作为检查装置的气密性；为防止空气对实验的干扰，加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，将装置中的空气排尽。 ②木炭与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应的化学方程式为C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③若澄清石灰水变浑浊，可证明木炭被氧化为二氧化碳，所以能证明木炭被氧化的实验现象为C中澄清石灰水变浑浊。 ④D装置中NO被氧化为N，Mn被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为5NO＋3Mn＋4H＋5N＋3Mn2＋＋2H2O。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $