2021版高考化学一轮复习课时提升作业十二生产生活中的含氮化合物含解析苏教版

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生产生活中的含氮化合物 ‎1.下列说法中不正确的是 (　　)‎ A.氨气极易溶于水,所以它是农业上常用的氮肥 B.工业上用H2和N2合成氨与自然界中放电时O2和N2反应都属于氮的固定 C.大型中央空调的制冷剂可用液氨 D.冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁的容器盛装 ‎【解析】选A。农业上常用的氮肥有NH4HCO3、CO(NH2)2等,氨气易溶于水,但NH3·H2O易分解,故农业上常用的氮肥不是氨水,A项错误。‎ ‎2.(2020·承德模拟)氮及其化合物的变化关系如图所示。‎ 则下列说法不正确的是 (　　)‎ A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C.图中所有标号的反应都是氧化还原反应 D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2‎ ‎【解析】选D。氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,氮气与氧气不能直接生成NO2。‎ ‎3.下列说法正确的是 (　　)‎ A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入固体,铜粉仍不溶解 B.铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O C.1.0 mol·L-1的KNO3溶液中可大量存在H+、Fe2+、Cl-、S D.硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS+2H+H2S↑+Cu2+‎ ‎【解析】选B。酸性条件下N能溶解铜,A项错;H+、N、Fe2+发生氧化还原反应,不能大量存在,C项错;硝酸与CuS不能发生复分解反应,而是发生氧化还原反应,D项错。‎ ‎4.(2020·沧州模拟)将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是 (　　)‎ 11‎ A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越少,产生的有毒气体也越少 B.反应中转移的电子总数稀硝酸少 C.试管内壁上的铜用浓硝酸除好,因反应速率快 D.两者用排水法收集的气体的体积相同 ‎【解析】选D。铜完全反应,在进行相关计算时以铜为标准,等质量的铜在反应中失去的电子数相同,生成的Cu(NO3)2的量相同,浓硝酸被还原为NO2,价态由+5降到+4,每个氮原子只得1个电子,稀硝酸被还原时每个氮原子得到3个电子,故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少,生成NO2也比NO多。用排水法收集气体时,3NO2+H2O2HNO3+NO,故用排水法收集到的气体一样多。‎ ‎【加固训练】‎ 下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是 (　　)‎ A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B.硝酸能与FeO反应,只表现氧化性 C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体 D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色 ‎【解析】选D。硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错;硝酸是一种氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与FeO反应时表现氧化性和酸性,与Na2S反应不能生成H2S,所以选项B、C错;选项D正确。‎ ‎5.锌与某浓度的硝酸以物质的量之比为1∶3发生反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,下列说法正确的是 (　　)‎ A.在此反应中硝酸体现强氧化性,全部被还原 B.向反应后的溶液中再加入金属铁,不再发生化学反应 C.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸物质的量之比为1∶4‎ D.该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸物质的量之比为1∶5‎ ‎【解析】选D。设锌的物质的量为a,则稀硝酸中HNO3的物质的量为3a,发生还原反应的HNO3与锌的关系为HNO3～2Zn,由于锌不足,被还原的HNO3为,未被还原的HNO3为(3a-),‎ 11‎ 二者之比为∶(3a-)=1∶5,D项正确。‎ ‎6.氨是一种重要的化工原料,某学习小组欲探究其性质。请回答: ‎ ‎(1)该小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物。‎ ‎①实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染。请写出氨气与CuO反应的化学方程式 _________。 ‎ ‎②碱石灰的作用是_________________________________________。 ‎ ‎③该装置存在明显缺陷,请指出存在的问题并提出改进意见。______________。 ‎ ‎(2)有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差(Cu+Cu+Cu2+)。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O。______________________。 ‎ ‎(3)工业废气中的氮氧化物是主要的大气污染物之一。为了治理污染,工业上常用氨气与之发生反应:NOx+NH3N2+H2O,使其转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3.0 L,跟3.4 L(同温同压下)NH3反应,恰好使其全部转化为氮气,则原混合气体中,NO2与NO的体积比是____________。 ‎ ‎【解析】(1)①黑色CuO变为红色,说明生成铜,白色无水CuSO4粉末变为蓝色,说明有水生成,同时生成一种无色气体,该气体无污染,应该是氮气,反应方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;②实验中碱石灰的作用是吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定;③根据气体实验室制法的要求,可发现实验中无尾气吸收装置;‎ ‎(2)根据Cu+Cu+Cu2+反应,采用硫酸溶液即可检验;‎ ‎(3)题为关于氧化还原反应的计算,设NO2的体积为x,NO为y,则x+y=3.0 L,又根据得失电子守恒4x+2y=3.4×3 L,解得x=2.1 L,y=0.9 L,体积比是7∶3。‎ 答案:(1)①3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 11‎ ‎②吸收氨气中混有的水蒸气,防止干扰产物水的测定 ‎③此装置无尾气吸收装置,NH3排入大气,污染环境,连接一个吸收氨气的装置如图所示(合理即可):‎ ‎(2)取少许样品于试管中,加入稀硫酸,若溶液出现蓝色,说明红色物质中含有Cu2O,反之则没有 ‎(3)7∶3‎ ‎【加固训练】‎ 氨气是一种重要化合物,在工农业生产、生活中有着重要应用。‎ ‎(1)“氨的催化氧化”是工业生产硝酸的重要步骤。某化学课外活动小组设计了如下装置模拟该实验过程,并用水吸收制取硝酸(固定装置略去):‎ ‎①A装置的分液漏斗中盛放浓氨水,则烧瓶中盛放的药品应该是________。 ‎ ‎②C装置中发生反应的化学方程式为 ______________________________。 ‎ ‎③反应后,装置E中除存在较多的H+外,还可能存在的一种阳离子是________,试设计实验证明这种离子的存在______________________________________。 ‎ ‎④下列哪些装置可以同时起到装置D和E的作用__________(填代号)。 ‎ ‎(2)若将氯气和氨气在集气瓶中混合,会出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一,请写出反应的化学方程式:_____________‎ ‎______________________(不必配平),该反应生成的还原产物的化学键类型是_____________________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)①该实验中需要氧气和氨气,且该装置中的反应物是固液混合,‎ 11‎ 所以液体是浓氨水,固体是过氧化钠,即烧瓶中盛放的药品是Na2O2。②4NH3+5O24NO+6H2O。③反应过程中氧气和氨气还有剩余,由2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO,NH3+HNO3NH4NO3知,E中有NH4NO3,所以另一种阳离子是铵根离子。取E中少许溶液放入一支洁净试管中,滴加氢氧化钠溶液,加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明溶液中含有N④D、E装置的作用是防止倒吸、制取硝酸,故选b。(2)氯气和氨气能生成白烟,且生成空气的主要成分之一,根据氧化还原反应价态规律和元素守恒知,白烟是氯化铵,另一生成物是氮气,所以反应方程式为Cl2+NH3NH4Cl+N2,还原产物是氯化铵,氯化铵中氯离子和铵根离子之间存在离子键,铵根离子中氮原子和氢原子之间存在共价键,所以化学键类型是离子键和共价键。‎ 答案:(1)①Na2O2　②4NH3+5O24NO+6H2O　③N　取E中少许溶液放入一支洁净试管中,滴加氢氧化钠溶液,加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明溶液中含有N ‎④b ‎(2)Cl2+NH3NH4Cl+N2‎ 离子键、共价键 ‎1.某同学探究氨和铵盐的性质,下列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.将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中,研究Al(OH)3的两性 C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟 D.加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3‎ ‎【解析】选A。氨水的主要成分NH3·H2O是弱电解质,氢氧化钠是强电解质,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;由于NH3·H2O是弱碱,Al(OH)3不能溶于氨水中,故无法验证Al(OH)3的两性,B错误;浓硫酸无挥发性,无法观察到白烟,C错误;NH4Cl受热分解,故不可采用加热法除杂,D错误。‎ 11‎ ‎2.(2020·大连模拟)(NH4)2SO4在一定条件下发生如下反应:4(NH4)2SO4N2↑+6NH3↑+3SO2↑+SO3↑+7H2O,将反应后的混合气体通入BaCl2溶液,产生的沉淀为 ‎(　　)‎ A.BaSO4　　　　　　 B.BaSO3‎ C.BaS D.BaSO4和BaSO3‎ ‎【解析】选D。反应后的混合气体为N2、NH3、SO2、SO3,通入BaCl2溶液后,因NH3可以将溶液改变成碱性环境,故产生的沉淀为BaSO4和BaSO3的混合物。‎ ‎3.(2020·保定模拟)木炭屑与浓硝酸共热,产生的气体X等分为①和②两份,将两份气体分别按如图实验:‎ 则石灰水的变化可能是 (　　)‎ A.①不变浑浊②变乳白色 B.①变为乳白色浑浊②不变浑浊 C.①、②均变为乳白色浑浊 D.①、②都不变浑浊 ‎【解析】选B。木炭与浓硝酸共热可以得到二氧化碳和二氧化氮两种气体,气体先导入适量蒸馏水中,二氧化氮溶于水,得到硝酸和一氧化氮,混合气体再导入澄清石灰水中,二氧化碳可以使石灰水变浑浊,即①变浑浊;气体直接导入澄清石灰水中,二氧化氮将氢氧化钙转化为硝酸钙,二氧化碳不与硝酸钙溶液反应,即②不变浑浊。‎ ‎4.如图所示,将相同条件下m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留体积的气体,该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为 (　　)‎ 11‎ A.3∶2　　　B.2∶3　　　C.8∶3　　　D.3∶8‎ ‎【解析】选C。剩余气体与空气接触立即变为红棕色,说明剩余气体为NO,则可知体积的NO气体与n体积的氧气恰好完全反应,由4NO+3O2+2H2O4HNO3得=n,即m∶n=8∶3。‎ ‎5.为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染,常用氢氧化钠溶液进行吸收处理,反应的化学方程式2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体,能被1.0 mol·L-1的氢氧化钠溶液完全吸收,则消耗氢氧化钠溶液的体积最小为 (　　)‎ A.(a+b+c) L　　　　　 B.2(a+b+c) L C.(a+b+2c) L D.3(a+b+c) L ‎【解析】选C。根据方程式知,氮氧化物被NaOH吸收生成钠盐,无论生成硝酸钠还是亚硝酸钠,氮、钠原子个数之比都是1∶1,根据氮、钠原子关系式得V(NaOH)=‎ ‎=(a+b+2c) L。‎ ‎6.(2017·北京高考)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。 ‎ ‎(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:‎ ‎①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:__________‎ ‎______________________。 ‎ ‎②反应器中NH3还原NO2的化学方程式: _______________________________。 ‎ ‎③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:_____________________________。 ‎ 11‎ ‎④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是__________________。 ‎ ‎(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:‎ NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。‎ ‎①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是__________。 ‎ ‎②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是______________。 ‎ ‎③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:______  H2O ‎【解析】(1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,结合原子守恒,发生反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。‎ ‎②NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水,根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO2 7N2+12H2O。‎ ‎③SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4,此反应中SO2‎ 11‎ 是还原剂,氧气是氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4。‎ ‎④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×10-3L× c1 mol·L-1 -v2 ×10-3L×c2 mol·L-1 ×=(v1c1-v2c2)×10-3mol,根据关系式[CO(NH2)2]～2NH3～H2SO4,故尿素的物质的量为(v1c1-v2c2)×10-3mol,则尿素溶液中溶质的质量分数是[(v1c1-v2c2)×10-3mol×60 g·mol-1]÷a g×100%= %。‎ ‎(2)①由图示可知BaO和NO2作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再被还原为N2,可知储存NOx的物质是BaO;②由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3,每摩尔Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16 mol电子,根据电子守恒,参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷2=8 mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1;③反应物为15NO与NH3,结合产物中有水,可知还有另一反应物为O2,NH3为还原剂,15NO与O2是氧化剂,因产物均为15NNO,则15NO与NH3以1∶1参加反应,设参与反应的15NO与NH3的物质的量为x,O2的物质的量为y,根据电子得失守恒,x+4y=4x,x∶y=4∶3,化学反应方程式为415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。‎ 答案:(1)①CO(NH2)2+H2O ‎2NH3↑+CO2↑‎ ‎②8NH3+6NO27N2+12H2O ‎③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4‎ ‎④ %‎ ‎(2)①BaO ‎②8∶1‎ ‎③415NO+4NH3+3O2　4　6‎ ‎【加固训练】‎ 某学校化学学习小组为探究二氧化氮的性质,按如图所示装置进行实验。‎ 11‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)装置甲中盛放浓硝酸的仪器A的名称是________,该装置中发生反应的化学方程式为  _____________________________。 ‎ ‎(2)实验过程中,装置乙、丙中出现的现象分别是_____________,‎ ‎ _____________。 ‎ 装置丙中的试管内发生反应的离子方程式为 ‎ ______________________________________________。 ‎ ‎(3)为了探究NO的还原性,可以在装置丁的导气管C中通入一种气体,通入的这种气体的名称是________。 ‎ ‎(4)取下装置丙中的试管D,在其中滴加FeSO4溶液,溶液变为________色,为了证明铁元素在该反应中的产物,可以再在溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为________色。 ‎ ‎【解析】(1)在浓硝酸与铜的反应中,需要随时控制浓硝酸的流量,故采用分液漏斗,而不是一般的漏斗;浓硝酸与铜反应生成二氧化氮。(2)二氧化氮为红棕色气体,能够与水反应生成无色的NO。(3)NO与氧气反应表现还原性,NO被氧化为二氧化氮。(4)试管D中的溶液为稀硝酸,稀硝酸具有氧化性,能够将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子与SCN-生成红色的物质。‎ 答案:(1)分液漏斗 Cu+4HNO3(浓)‎ Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ‎(2)生成红棕色气体 生成无色气体、蒸馏水中有气泡 ‎3NO2+H2O2H++2N+NO ‎(3)氧气　(4)黄　红 11‎ 11‎