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課時4　氮及其重要化合物 一、選擇題 1．下列起固氮作用的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．N2與H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3 B．NO與O2反應(yīng)生成NO2 C．由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4 D．NH3經(jīng)催化氧化生成NO 答案　A 2．下列轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成的是(　　) ①N2―→NO2　②NO2―→NO?、跱O2―→HNO3 ④N2―→NO?、軳2―→NH3 A．①　　 B．②⑤　　 C．④　　 D．③④ 答案　C 3．(2017新余模擬)電閃雷鳴的雨天，空氣中的N2會發(fā)生一系列反應(yīng)，生成氮的化合物。雷雨時，一般不可能生成的氮的化合物是(　　) ①NH3?、贜O?、跱O2　④N2O3?、軳2O5　⑥HNO3 A．②④⑥　　 B．②③⑤⑥　　 C．①④⑤　　 D．①③⑤ 解析　放電時，空氣中的N2和O2會化合生成NO，NO很容易與O2反應(yīng)生成NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，N2O3、N2O5溶于水易形成對應(yīng)的酸。 答案　C 4．為了檢驗?zāi)彻腆w物質(zhì)中是否含有NH，下列試紙和試劑一定用不到的是(　　) ①蒸餾水?、贜aOH溶液　③紅色石蕊試紙?、芩{(lán)色石蕊試紙　⑤稀硫酸 A．①⑤　　 B．④⑤　　 C．①③　　 D．①④⑤ 解析　NH的檢驗：在含有NH的溶液中加入強(qiáng)堿(OH－)并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變藍(lán)，則證明原溶液中含有NH，所以一定不會用到的是④藍(lán)色石蕊試紙和⑤稀硫酸。 答案　B 5．NO2、SO2、CO都是大氣污染物。下列說法正確的是(　　) A．NO2、SO2是酸性氧化物 B．NO2、SO2可以回收，分別作為制備硝酸、硫酸的原料氣，CO可回收作為燃料氣 C．三者均可以用其組成元素的單質(zhì)化合而成 D．三種污染性氣體都可以用堿液吸收 解析　NO2與水反應(yīng)除生成HNO3外，還生成NO，故NO2不是酸性氧化物，A錯；氮氣與氧氣化合先生成NO，不能直接生成NO2，C錯；CO與堿不反應(yīng)，D錯。 答案　B 6．(2016湖南模擬)研究發(fā)現(xiàn)，空氣中少量的NO2能參與硫酸型酸雨的形成，反應(yīng)過程如下： ①SO2＋NO2===SO3＋NO　②SO3＋H2O===H2SO4　③2NO＋O2===2NO2 NO2在上述過程中的作用，與H2SO4在下列變化中的作用相似的是(　　) A．潮濕的氯氣通過盛有濃H2SO4的洗氣瓶 B．在蔗糖中加入少量濃硫酸并不斷攪拌 C．將少量濃硫酸滴入膽礬晶體中 D．加入少量硫酸使乙酸乙酯水解 解析　NO2參與硫酸型酸雨的形成時，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后又重新生成，在反應(yīng)中起催化作用。在乙酸乙酯的水解反應(yīng)中，硫酸也起催化作用。 答案　D 7．“封管試驗”具有簡易、方便、節(jié)約、綠色等優(yōu)點。觀察下列四個“封管試驗”(夾持裝置未畫出)，判斷下列說法正確的是(　　) A．加熱時，a上部聚集了固體NH4Cl，說明NH4Cl的熱穩(wěn)定性比較好 B．加熱時，發(fā)現(xiàn)b中I2變?yōu)樽仙魵?，在上部又聚集為紫黑色的固體 C．加熱時，c中溶液紅色變深，冷卻后又變淺 D．水浴時，d內(nèi)氣體顏色變淺，e內(nèi)氣體顏色加深 解析　A選項，NH4Cl受熱分解生成NH3、HCl，在上部化合生成固體NH4Cl，A選項錯誤；B選項，I2易升華，正確；C選項，氨氣易揮發(fā)，加熱時，氨水濃度減小，堿性減弱，溶液紅色變淺，C選項錯誤；2NO2N2O4為放熱反應(yīng)，所以d內(nèi)氣體顏色變深e內(nèi)氣體顏色變淺，D選項錯誤。 答案　B 8．(2017東北師大附中質(zhì)檢)關(guān)于氮的變化關(guān)系圖如下： 則下列說法不正確的是(　　) A．路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑 B．路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑 C．上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) D．氮氣在足量的氧氣中通過一步反應(yīng)可生成NO2 解析　氮氣和氧氣在放電條件下反應(yīng)生成NO，NO與O2轉(zhuǎn)化為NO2，即氮氣與氧氣不能一步轉(zhuǎn)化為NO2。 答案　D 9．下列離子方程式正確的是(　　) A．FeO與稀硝酸反應(yīng)：2H＋＋FeO===Fe2＋＋H2O B．向碳酸氫銨溶液中滴加少量的澄清石灰水： NH＋HCO＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋NH3H2O＋H2O C．氨水中加入NH4HCO3：NH3H2O＋HCO===CO＋NH＋H2O D．HNO3與氨水反應(yīng)：H＋＋OH－===H2O 解析　HNO3能氧化Fe2＋，A錯誤；因HCO是大量的，故OH－不與NH反應(yīng)，B錯誤；NH3H2O是弱堿，應(yīng)寫分子式，D錯誤。 答案　C 10．(2017南通測試)探究氨氣及銨鹽性質(zhì)的過程中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是(　　) A．將集有氨氣的試管倒扣于水糟中，液體迅速充滿試管，說明氨氣極易溶于水 B．將pH＝11的氨水稀釋1 000倍，測得pH＞8，說明NH3H2O為弱堿 C．加熱NH4HCO3固體，觀察到固體逐漸減少，試管口有液滴產(chǎn)生，說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定 D．將紅熱的Pt絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，說明氨氣的氧化產(chǎn)物為NO2 解析　D項，4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化產(chǎn)物應(yīng)為NO。 答案　D 11．(2017湖北武漢調(diào)研)一定質(zhì)量的鐵和足量的稀硝酸或濃硝酸完全反應(yīng)，在相同條件下，用排水集氣法收集產(chǎn)生的氣體。下列敘述一定正確的是(　　) ①硝酸濃度越大，消耗的硝酸越少 ②生成的Fe(NO3)3的物質(zhì)的量相同 ③硝酸濃度越大，產(chǎn)生的氣體越少 ④收集到的氣體在相同狀況下體積相同 A．只有②　　 B．②④　　 C．③④　　 D．①②③ 解析　依據(jù)Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3(濃)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸濃度越大，消耗的硝酸越多，①錯；根據(jù)鐵元素守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物質(zhì)的量相同，②正確；③硝酸濃度越大，產(chǎn)生的氣體越多，③錯；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的氣體均為NO，且在相同狀況下體積相同，④正確。 答案　B 12．某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反應(yīng)(已知NO被還原為NO)。下列說法正確的是(　　) A．反應(yīng)后生成NO的體積為28 L B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1 C．所得溶液中c(NO)＝2.75 molL－1 D．所得溶液中的溶質(zhì)只有FeSO4 解析　A項，未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計算NO的體積；C項，未指明溶液的體積，無法計算濃度；D項，K＋不會參與反應(yīng)，因而溶質(zhì)必定有K2SO4；B項，首先考慮酸性條件Fe被氧化為Fe3＋，進(jìn)行過程計算，H＋不足，按H＋完全反應(yīng)計算消耗Fe和NO的物質(zhì)的量： Fe　 ＋ 　 NO?。?H＋===Fe3＋ ＋ NO↑＋2H2O 1．25 mol 1.25 mol　 5 mol　　1.25 mol 剩余 的Fe再被Fe3＋氧化 Fe　?。　?Fe3＋===3Fe2＋ 0．25 mol　　0.5 mol　0.75 mol 則剩余n(Fe3＋)＝1.25 mol－0.5 mol＝0.75 mol 則反應(yīng)后溶液中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)＝0.75 mol，故B正確。 答案　B 二、填空題 13．用下列裝置制備、收集二氧化氮氣體，并探究其性質(zhì)。 (1)裝置A中的分液漏斗中盛裝的液體是________，燒瓶中預(yù)先加入的是銅屑，鐵的價格比銅的價格低，此處用銅不用鐵的原因是________________________________________________________________。 (2)干燥管B、D中盛裝的干燥劑可以是________________(選填“濃硫酸”“無水氯化鈣”“五氧化二磷”或“堿石灰”)，干燥管D中干燥劑的作用是________________。 (3)裝置E的作用是吸收尾氣，吸收過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下，請將其補(bǔ)充完整。 NaOH＋NO2===________＋NaNO2＋H2O (4)用上述裝置收集到了NO氣體，采用的收集裝置是________(選填“F”或“G”)。 解析　(1)根據(jù)制取NO2的反應(yīng)原理：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O可知，是固體和液體在常溫下的反應(yīng)，所以裝置A中的分液漏斗中盛裝的液體是濃硝酸；此處用銅屑不用鐵屑的原因是：常溫下，F(xiàn)e在濃硝酸中發(fā)生鈍化，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生，無法制取NO2；(2)二氧化氮是酸性氣體，不能用堿性干燥劑；干燥管B、D中只能盛裝固體干燥劑，所以不能選濃硫酸，只能選無水氯化鈣或五氧化二磷。E裝置中的水蒸氣可進(jìn)入集氣瓶C中，所以使用干燥管D，防止E裝置中的水蒸氣進(jìn)入集氣瓶C中；(3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理知：反應(yīng)物NO2中氮元素的化合價是＋4價，產(chǎn)物NaNO2中氮元素的化合價是＋3價，N元素化合價最高的含氮化合物是NaNO3，結(jié)合同一化學(xué)反應(yīng)方程式中各元素的原子守恒可知，該反應(yīng)的方程式為2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；(4)一氧化氮為無色難溶于水密度與空氣接近的氣體，所以用排水法收集NO，選擇裝置G。 答案　(1)濃硝酸　常溫下，F(xiàn)e在濃硝酸中發(fā)生鈍化，阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生 (2)無水氯化鈣或五氧化二磷　防止E裝置中的水蒸氣進(jìn)入集氣瓶C中　(3)2　2　NaNO3　1　1　(4)G 14．某化學(xué)實驗小組在實驗室通過以下途徑制取氮氣。 途徑一：加熱NaNO2(一種致癌物質(zhì)，有毒)與NH4Cl混合物的濃溶液制取N2； 途徑二：將空氣通過灼熱的活性銅粉制得較純凈的N2； 途徑三：加熱條件下用NH3還原CuO制得純凈的N2和活性銅粉。 可供選擇的實驗裝置如下圖所示。 請回答下列問題： (1)按途徑一制取N2時，N2發(fā)生裝置可選用上述裝置中的________(填裝置代碼)。 (2)①按途徑三制取N2時，所需要的氨氣可用濃氨水與生石灰反應(yīng)制取，則氨氣發(fā)生裝置為________(填裝置代碼)，檢查該裝置氣密性的方法是________________________________________________________________。 為制取并收集較純凈的N2(只允許含少量的水蒸氣)，按氣流從左到右的順序列出所需裝置的序號： ________→________→C→________→D。 ②若要通過實驗現(xiàn)象驗證C處有水產(chǎn)生，則必須在C裝置前后都連接E裝置，其中填充的固體藥品按前后順序分別為________、________。 (3)上述三種制取N2的途徑中，途徑二和途徑三常常被協(xié)同使用而越來越受到人們的關(guān)注，這種方法與途徑一相比，優(yōu)越性在于_______________________________________________________________。 答案　(1)F (2)①A　先關(guān)閉分液漏斗活塞，再連接導(dǎo)管并插入水中，用手捂熱燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出，手松開后，導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，則證明不漏氣(或其他合理答案)　A　E　B　堿石灰　無水CuSO4 (3)活性銅粉可以循環(huán)使用；避免使用有毒物質(zhì)，減少環(huán)境污染 15．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置制取氨氣并探究氨氣的有關(guān)性質(zhì)。 (1)裝置A中燒瓶內(nèi)試劑可選用________(填序號)。 a．堿石灰 b．濃硫酸 c．生石灰 d．五氧化二磷 e. 燒堿固體 (2)若探究氨氣的溶解性，需在K2的導(dǎo)管末端連接下表裝置中的________(填序號)裝置，當(dāng)裝置D中集滿氨氣后，關(guān)閉K1、K2，打開K3，引發(fā)噴泉的實驗操作是_______________________________________________________。 備選裝置(其中水中含酚酞溶液) Ⅰ Ⅱ Ⅲ (3)若探究氨氣的還原性，需打開K1、K3，K2處導(dǎo)管連接制取純凈、干燥氯氣的裝置。 ①用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣，生成氣體必須通過盛有________________________試劑的洗氣瓶。 ②D中氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙，同時生成一種無色無味的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________。 ③從K3處導(dǎo)管逸出的氣體中含有少量Cl2，則C裝置中應(yīng)盛放________________溶液(填化學(xué)式)，反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________。 解析　解答本題要注意以下四點：①實驗室中快速制備氨氣的方法和原理；②氨氣的“噴泉實驗”原理和操作；③氯氣的實驗室制法和尾氣吸收；④氨氣和氯氣的反應(yīng)原理。 (1)在濃氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，加入生石灰[CaO＋H2O===Ca(OH)2]或NaOH固體，平衡左移，同時放出大量的熱促進(jìn)氨水的揮發(fā)。堿石灰的成分是燒堿和生石灰，將濃氨水加入到堿石灰中能快速制備氨氣。 (2)氨氣極易溶于水，不溶于CCl4，要用防倒吸裝置，因此選擇Ⅱ或Ⅲ。要使裝置D發(fā)生噴泉現(xiàn)象，必須使燒瓶中的壓強(qiáng)迅速降低，形成內(nèi)外壓強(qiáng)差。用熱毛巾將燒瓶捂熱，可使D中氨氣受熱膨脹，通過導(dǎo)管后溶于水，D中壓強(qiáng)變小即產(chǎn)生“噴泉”。 (3)①用二氧化錳與濃鹽酸制取的氯氣中，混有氯化氫氣體和水蒸氣，通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣。②探究氨氣具有還原性，氯氣與氨氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙，聯(lián)系NH3＋HCl===NH4Cl可知，“白煙”的成分為氯化銨，氯元素化合價降低，則生成的“無色無味氣體”必為氨氣的氧化產(chǎn)物，可推知為氮氣。③氯氣是有毒氣體，可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，因此可用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣吸收。 答案　(1)ace (2)Ⅱ或Ⅲ　用熱毛巾將燒瓶捂熱片刻(其他合理答案均可) (3)①飽和食鹽水、濃硫酸?、?Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2　③NaOH　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O