内容正文:
第2周·周末作业 氮及其化合物
一、选择题
1.物质的性质决定用途,下列两者对应关系错误的是 ( )
A.液氨汽化时吸收大量的热,可用作制冷剂
B.二氧化硫具有还原性,可添加在葡萄酒中防止葡萄酒中的一些成分被氧化
C.豆科植物的根瘤菌能将空气中的氮气转化成氨,实现氮的固定
D.碳酸氢铵不稳定受热易分解,可作为氮肥使用
2.菌藻共生技术作为一种能同步实现处理污水和固定CO2的绿色处理技术引起了越来越多的关注。其脱氮机理如图所示,下列说法错误的是 ( )
已知:①氨氮、N—N、N—N分别指以N、N、N形式存在的氮。
②硝化作用是指硝化细菌将氨氮转化为N、N的过程;反硝化作用是指缺氧条件下,反硝化细菌将N、N转化为N2的过程。
③黑暗环境中,微藻的呼吸作用会吸收环境中的O2,从而与细菌产生对O2的竞争。
A.硝化作用是氮被氧化的过程
B.向硝化菌群中投加微藻可以促进硝化反应进行,提高对氨氮的去除效率
C.在菌藻共生系统中,夜间藻类呼吸会消耗大量的氧气,从而进一步弱化了反硝化过程
D.通过硝化作用和反硝化作用的协同,菌藻共生系统能够有效地去除水体中的含氮污染物
3.(2025·安徽合肥阶段练习)氮化锂(Li3N)是一种金属氮化物,为紫色或红色的晶状固体,遇水蒸气剧烈反应生成氢氧化锂和氨气,一种制备氮化锂的方案如下。
下列说法错误的是 ( )
A.装置A中发生反应:NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O
B.实验中先点燃A处酒精灯,后点燃C处酒精灯
C.利用装置A和B能制备纯净干燥的氯气
D.装置D可吸收空气中的水蒸气
4.煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,是大气的重要污染源之一。用Ca(ClO)2溶液对模拟烟气[n(NO)∶n(SO2)=2∶3]同时进行脱硝脱硫,分别生成N、S。NO、SO2脱除率与时间关系如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.上述烟气通过Ca(ClO)2溶液后,再通过NaOH溶液即可脱硝完全
B.依图信息,在80 min时,吸收液中n(S)∶n(N)=15∶4
C.SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO
D.随着脱除反应的进行,吸收剂溶液的H+浓度增大
5.一种借用CeO2/CeO2-x的转化,消除NH3、NO气体污染的途径如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.反应①是一个非氧化还原反应
B.反应②中N2只是氧化产物
C.温室效应与氮氧化物的存在无关
D.总反应可能为4NH3+2NO+2O23N2+6H2O
6.(2025·北京海淀区期末)水体中的局部氮循环如下图所示,其中含氮物质转化方向与水深有关。
下列说法不正确的是 ( )
A.图中涉及的反应均为氧化还原反应
B.反硝化过程中含氮物质被还原
C.不同水深含氮物质转化方向不同,可能与溶氧量有关
D.步骤①中,每生成1 mol NH2OH,转移4 mol电子
7.(2025·四川成都期中)氨氮废水造成湖泊富营养化,某研究团队设计处理流程如下:
低浓度氨氮废水含硝酸废水达标废水
在硝化过程中实现N→N→N转化,在反硝化过程中实现HNO3→N→N2转化。下列说法正确的是 ( )
A.硝化过程中,含氮物质均发生还原反应
B.反硝化过程属于氮的固定
C.在一定条件下向废水中加入甲醛(HCHO)可实现反硝化过程,甲醛中某元素的化合价会升高
D.HNO3完全转化成1 mol N2时,转移的电子数为5NA
8.(2025·江苏苏州阶段练习)根据实验操作和现象所得到的结论正确的是 ( )
选项
实验操作和现象
结论
A
将铜片插入装有稀硝酸溶液的试管中,在试管上方出现红棕色气体
铜与稀硝酸反应产生了NO2
B
向某溶液中滴加少量稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸颜色无变化
溶液中不含N
C
向Fe(NO3)2溶液中滴加硫酸酸化的H2O2溶液,观察溶液颜色变化
证明氧化H2O2>Fe3+
D
向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成
该溶液中不一定含有S
二、非选择题
9.(14分)(2025·辽宁锦州阶段练习)某校化学实验小组为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮,用如图所示装置进行实验(加热装置和夹持装置均已略去,装置气密性良好,F是用于鼓入空气的双连打气球)。
实验操作及现象:
实验操作
现象
Ⅰ.将B装置下移,使碳酸钙与稀硝酸接触
产生气体
Ⅱ.当C装置中产生白色沉淀时,立刻将B装置上提
Ⅲ.将A装置中铜丝放入稀硝酸中,给A装置微微加热
A装置中产生无色气体,E装置中开始时出现浅红棕色气体
Ⅳ.用F装置向E装置中鼓入空气
E装置中气体颜色逐渐加深
Ⅴ.一段时间后
C装置中白色沉淀溶解
试回答下列问题:
(1)操作Ⅰ中产生气体的化学式为 。操作Ⅰ的目的是 。D装置的作用是 。
(2)操作Ⅱ中当C装置中产生白色沉淀时立刻将B装置上提的原因是
。
(3)操作Ⅲ中A装置中产生无色气体的离子方程式是 。
(4)操作Ⅴ现象产生的原因是(用两个离子方程式说明)_________________________________________,
____________________________________________________。
第2周·周末作业
1.选D 液氨汽化时吸收大量的热,使周围温度降低,可用作制冷剂,A正确;二氧化硫具有还原性,可用作食品添加剂,防止葡萄酒中的一些成分被氧化,B正确;豆科植物的根瘤菌能将空气中的氮气直接转化成氨,从而实现游离态的氮元素转化为化合态氮元素的氮的固定,C正确;碳酸氢铵含有氮元素,可作为氮肥使用,与不稳定受热易分解无关,D错误。
2.选C 根据题给已知,硝化作用是指硝化细菌将氨氮转化为N、N的过程,硝化作用中氮元素被氧化;反硝化作用是指缺氧条件下,反硝化细菌将N、N转化为N2的过程,反硝化作用中氮元素被还原。硝化作用是指硝化细菌将氨氮转化为N、N的过程,该过程中N元素的化合价升高,氮被氧化,A项正确;向硝化菌群中投加微藻,微藻通过光合作用产生O2,可以促进硝化反应的进行,提高对氨氮的去除效率,B项正确;黑暗环境中,微藻的呼吸作用会吸收环境中的O2,反硝化作用是在缺氧条件下进行的,O2量减少,会进一步强化反硝化过程,C项错误;根据图示,通过硝化作用和反硝化作用的协同,菌藻共生系统能够将水体中的含氮污染物转化为N2,有效地去除水体中的含氮污染物,D项正确。
3.选C 由题意可知装置A用于制备氮气,装置B用于干燥氮气,装置C制取氮化锂,装置D用于吸收空气中的水蒸气,避免氮化锂与水蒸气反应。由题意,该实验可制备氮化锂,装置A的目的是为了制备氮气,装置A中发生反应NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,A正确;实验中先点燃A处酒精灯,利用装置A反应生成的氮气排尽装置内的空气,再点燃C处酒精灯,防止装置内空气将锂氧化,B正确;若制备纯净干燥的氯气,需要除去氯气中的氯化氢气体,以及干燥氯气,除了装置A和B外,还需要增加一个装置,C错误;装置D的作用是吸收空气的水蒸气,防止空气的水蒸气进入装置C与氮化锂(Li3N)反应,D正确。
4.选A 根据氧化还原反应可知,脱除NO的反应为2NO+3ClO-+H2O2H++2N+3Cl-,脱除SO2的反应为SO2+ClO-+H2O2H++S+Cl-,据此分析作答。烟气通过Ca(ClO)2溶液后仍有未反应的NO,NO难溶于水,且与NaOH不反应,所以通过NaOH溶液不能实脱硝完全,A项错误;依图信息,在80 min时,若吸收3 mol SO2,则吸收0.8 mol NO,根据质量守恒可知,n(S)∶n(N)=3∶0.8=15∶4,B项正确;SO2在水中的溶解度大于NO,所以SO2脱除率高于NO,C项正确;由分析可知,随着脱除反应的进行,吸收剂溶液的H+浓度增大,D项正确。
5.选D 反应①中CeO2分解生成CeO2-x和O2,存在元素化合价的变化,所以反应①是一个氧化还原反应,A错误;反应②中NO得电子被还原、氨气失去电子被氧化,得到氮气既是氧化产物又是还原产物,B错误;氮氧化物例如N2O可引起温室效应,C错误;该转化过程是在CeO2的催化和光照条件下,NH3和NO、O2发生反应生成N2、H2O,则该过程的总反应可能为4NH3+2NO+2O23N2+6H2O,D正确。
6.选D 由图中转化关系可知,图中涉及的反应,元素化合价都发生了变化,故均为氧化还原反应,故A正确;由图中转化关系可知,反硝化过程N→NO→N2O,含N物质化合价均降低,被还原,故B正确;表层水中氧气浓度大,含氮物质转化以硝化过程为主,发生氧化反应;底层水中氧气浓度小,含氮物质转化以反硝化过程为主,发生还原反应,所以不同水深含氮物质转化方向不同,可能与溶氧量有关,故C正确;步骤①中N生成NH2OH,氮的化合价由-3价升高到-1价,每生成1 mol NH2OH,转移2 mol电子,故D错误。
7.选C 硝化过程中实现N→N→N转化,氮元素化合价不断升高,发生氧化反应,故A错误;氮的固定是将游离态氮转化为化合态的氮,反硝化过程中实现HNO3→N→N2转化,将氮的化合态转化为氮气,不属于氮的固定,故B错误;加入甲醛(HCHO)可实现反硝化过程:HNO3→N→N2,废水中氮元素化合价降低,则甲醛中某元素的化合价会升高,故C正确;HNO3完全转化成1 mol N2时得到10 mol电子,转移的电子数为10NA,故D错误。
8.选D 铜与稀硝酸反应产生了NO,NO被空气中氧气氧化生成NO2,A错误;N的检验,需向溶液中滴加少量稀NaOH溶液并加热,再用湿润的红色石蕊试纸检验,B错误;酸性环境下,N具有氧化性,也可将Fe2+氧化为Fe3+,无法证明氧化H2O2>Fe3+,C错误;向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成,可能是Cl-与原溶液中的Ag+形成AgCl沉淀,应先加入盐酸酸化,再加入氯化钡溶液检验,D正确。
9.解析:由于装置内的空气会干扰实验现象的观察,所以应先排尽装置内的空气。操作为将B装置下移,使碳酸钙与稀硝酸接触,生成的CO2气体将反应装置及圆底烧瓶内的空气排出。当C装置中产生白色沉淀时,表明CO2气体已经进入C装置中,A、E两装置内的空气已被排尽。然后将B装置上提,将A装置中铜丝放入稀硝酸中,给A装置微微加热,让Cu与稀硝酸发生反应,生成的NO进入E装置内;用F装置向E装置中鼓入空气,验证NO与O2的反应,同时产生的气体进入C装置,生成的HNO3与CaCO3反应,从而使沉淀溶解。
(1)B中碳酸钙与稀硝酸反应CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O,生成CO2气体可以排尽装置A、E中的空气,防止NO与氧气反应,便于观察NO的生成;装置D可以平衡压强,吸收CO2、NO、NO2气体,防止污染空气;
(2)当C装置中产生白色沉淀时立刻将B装置上提使碳酸钙与稀硝酸反应停止,原因是防止碳酸钙消耗硝酸过多,从而影响铜与稀硝酸的反应;
(3)操作Ⅲ中A装置中发生3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O;
(4)C中白色沉淀溶解是因为NO2与水反应生成硝酸,发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,硝酸能溶解碳酸钙沉淀,发生反应CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O。
答案:(1)CO2 生成的CO2气体排尽装置A、E中的空气 平衡压强,吸收CO2、NO、NO2气体,防止污染空气
(2)防止碳酸钙消耗硝酸过多,从而影响铜与稀硝酸的反应
(3)3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
(4)3NO2+H2O2H++2N+NO
CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
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