广东省2021版高考化学一轮复习课时规范练13氮及其重要化合物含解析 人教版

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课时规范练13　氮及其重要化合物 基础巩固 ‎1.(2020湖北仙桃月考)成语是中国文化的瑰宝。下列成语涉及的金属在常温下不完全溶于浓硝酸的是(　　)‎ A.铜壶滴漏 B.化铁为金 C.火树银花 D.书香铜臭 ‎2.(高考题组合)下列说法错误的是(　　)‎ A.NH4HCO3可用作化肥 B.NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3‎ C.NH3易溶于水,所以可用作制冷剂 D.用烧碱处理含高浓度NH‎4‎‎+‎的废水并回收利用氨 ‎3.氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　)‎ A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B.海洋中的氮循环中属于固氮作用的是③‎ C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D.向海洋排放含NO‎3‎‎-‎的废水会影响海洋中NH‎4‎‎+‎的含量 ‎4.(2020江西九江调研)关于下列实验现象的说法不正确的是(　　)‎ 10‎ ‎　　实验1　　　　　实验2　加热氨水(含酚酞)至沸腾,溶液红色逐渐变浅 A.氨气是无色有刺激性气味的气体,密度比空气小 B.实验1,由喷泉现象可知氨气极易溶于水且溶解速率快 C.实验1,烧瓶溶液中的含氮微粒有NH3、NH3·H2O和NH‎4‎‎+‎ D.实验2,加热过程中温度和c(NH3·H2O)对NH3·H2O电离平衡移动方向的影响一致 ‎5.‎ ‎(2020云南大理质检)如图所示,将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留m‎2‎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(　　)‎ A.3∶2 B.2∶3‎ C.8∶3 D.3∶8‎ ‎6.下列叙述不正确的是(　　)‎ A.NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水 B.NH3遇到挥发性强酸就能产生白烟 C.硝酸应放在棕色的细口瓶中保存 D.NO和NH3均可用排空气法收集 ‎7.(2020四川绵阳调研)NH3及其盐都是重要的化工原料。‎ Ⅰ.实验室制取氨气的常见方法如下:‎ 序号 方法 装置 ‎①‎ 氯化铵与熟石灰固体混合加热 ‎②‎ 浓氨水加热 ‎③‎ 浓氨水滴加到固体烧碱上 10‎ ‎(1)方法①的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)依据表中所列方法,从下列图中选择合适的发生装置并将其序号填入表中装置栏中。‎ Ⅱ.甲同学设计了如图所示实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物。‎ 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、无污染的气体。‎ ‎(3)写出氨气与CuO反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)碱石灰的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)该装置存在明显缺陷,应在上述装置最后连接一个尾气吸收装置,你认为可选用　　　　　(填字母)。 ‎ 能力提升 ‎8.(2020重庆万州月考)下列叙述不正确的是(　　)‎ A.NH3易液化,液氨常用作制冷剂 B.与金属反应时,稀硝酸可能被还原为更低价态,则稀硝酸氧化性强于浓硝酸 10‎ C.常温下,可使用铁或铝制容器储存浓硫酸 D.稀硝酸和活泼金属反应时得不到氢气 ‎9.‎ ‎(2020贵州黔东南质检)中学实验中,通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,来验证气体的“溶解性”,下列有关说法不正确的是(　　)‎ A.用滴管加入液体后,由于气体的“溶解”,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外界压强,从而形成喷泉 B.选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验 C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验 D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸 ‎10.“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四个“封管试验”(夹持装置未画出),判断下列说法正确的是(　　)‎ A.加热时,a上部聚集了固体NH4Cl,说明NH4Cl的热稳定性比较好 B.加热时,发现b中I2变为紫色蒸气,在上部又聚集为紫黑色的固体 C.加热时,c中溶液红色变深,冷却后又变浅 D.水浴时,d内气体颜色变浅,e内气体颜色加深 ‎11.1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·cm-3、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体物质的量为0.05 mol,向反应后的溶液中加入1.0 mol·L-1 NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是(　　)‎ 10‎ A.该合金中铜与镁的物质的量之比是1∶2‎ B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol·L-1‎ C.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%‎ D.得到2.54 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是640 mL ‎12.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。‎ ‎(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH3+6NO5N2+6H2O,8NH3+6NO27N2+12H2O。同温同压下,3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的体积之比是　　　　　。 ‎ ‎(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。‎ ‎①NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为1∶1,写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是　　　　　　　　　　　。 ‎ 拓展深化 ‎13.(2020广东珠海联考)氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要作用。‎ ‎(1)氨气是一种重要的化工原料,氨态氮肥是常用的肥料。‎ 哈伯法合成氨技术的相关反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-93 kJ·mol-1,实际生产中,常用工艺条件:Fe作催化剂,控制温度773 K、压强3.0×107Pa,原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。‎ ‎①合成氨技术是氮的固定的一种,属于　　　　　(选填“大气固氮”“生物固氮”或“人工固氮”)。 ‎ ‎②合成氨反应常用铁触媒催化剂,下列关于催化剂的说法不正确的是　　　　。 ‎ A.可以加快反应速率 B.可以改变反应热 C.可以提高转化率 D.可以增加活化分子的数目 10‎ ‎③关于合成氨工艺的下列理解,正确的是　　　　。 ‎ A.原料气中N2过量,是因N2相对易得,适度过量有利于提高H2的转化率 B.控制温度(773 K)远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和较大的反应速率 C.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率 D.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生 ‎(2)肼(N2H4)是氮的氢化物之一,其制备方法可用次氯酸钠氧化过量的氨气。‎ ‎①次氯酸钠溶液显碱性,表示原理的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②常温下,该水解反应的平衡常数为Kh=1.0×10-6,则1.0 mol·L-1NaClO溶液的pH=　　　。 ‎ ‎③肼与N2O4氧化反应生成N2和水蒸气。‎ 已知:N2(g)+2O2(g)N2O4(l)　ΔH=-19.5 kJ·mol-1‎ N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534.2 kJ·mol-1‎ 请写出肼和N2O4反应的热化学反应方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)在NH4HCO3溶液中,反应NH‎4‎‎+‎+HCO‎3‎‎-‎+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=　　　　　。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10-7)。 ‎ 课时规范练13　氮及其重要化合物 ‎1.B　铜壶滴漏,铜壶滴漏即漏壶,中国古代的自动化计时(测量时间)装置,又称刻漏或漏刻。铜能溶于浓硝酸,故A不符合题意;化铁为金,比喻修改文章,化腐朽为神奇。金不活泼,金在常温下不溶于浓硝酸,铁常温下在浓硝酸中钝化,故B符合题意;火树银花,大多用来形容张灯结彩或大放焰火的灿烂夜景。银不活泼,但能溶于浓硝酸,故C不符合题意;书香铜臭,书香,读书的家风;铜臭,铜钱上的臭味。指集书香和铜臭于一体的书商。铜能溶于浓硝酸,故D不符合题意。‎ 10‎ ‎2.C　NH4HCO3可以用作化肥是因为含有氮元素,A正确;实验室可用NH4Cl和Ca(OH)2混合共热制NH3,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,B正确;液氨气化时吸收大量热,所以氨可用作制冷剂,C错误;烧碱可与铵根离子反应产生氨气,D正确。‎ ‎3.D　海洋中的氮循环起始于N2→NH‎4‎‎+‎,即起始于氮的还原,A错误;海洋中的氮循环中属于固氮作用的是②,B错误;反硝化作用中氮元素化合价降低,被还原,而O2是常见氧化剂,不需要有O2参与,C错误;转化关系图中若硝酸根离子增多,反硝化作用增强,向海洋排放含NO‎3‎‎-‎的废水会影响海洋中NH‎4‎‎+‎的含量,D正确。‎ ‎4.D　氨气是无色有刺激性气味的气体,氨气密度比空气小,故不选A;由于氨气极易溶于水,一体积水可以溶解700体积氨气,且溶解速率快,可以形成较大的压强差,所以可以做喷泉实验,故不选B;烧瓶溶液中存在平衡NH3+H2ONH3·H2ONH‎4‎‎+‎+OH-,因此含氮微粒有NH3、NH3·H2O和NH‎4‎‎+‎,故不选C;因为NH3·H2O不稳定受热易分解,加热过程中会有NH3·H2O分解,c(NH3·H2O)减小使电离平衡逆向移动;弱电解质的电离是吸热过程,升高温度促进电离平衡正向移动。由题中信息可知,加热后溶液的红色变浅,说明温度和c(NH3·H2O)对NH3·H2O的电离平衡的影响是不一致的,故选D。‎ ‎5.C　该过程中涉及的反应有2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO,可将两个方程式合并为4NO+3O2+2H2O4HNO3。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m‎2‎体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。根据化学方程式求解,‎ ‎4NO+3O2+2H2O4HNO3‎ ‎4　　　3‎ m‎2‎‎　　n ‎4∶m‎2‎=3∶n,解得m∶n=8∶3。‎ ‎6.D　NO的密度和空气接近,且NO能与O2反应生成NO2,所以NO应采用排水集气法收集,D项错误。‎ ‎7.答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ‎(2)①b　②a　③c ‎(3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O ‎(4)吸收氨气中的水蒸气,防止干扰产物水的检验 10‎ ‎(5)a或b或d 解析:Ⅰ.(1)氯化铵与熟石灰固体混合加热生成氨气、氯化钙和水,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)氯化铵与熟石灰固体混合加热制备NH3可选择b装置;加热浓氨水直接得到氨气,选择装置a;浓氨水滴加到固体烧碱上不需要加热,利用固体烧碱溶解放热使一水合氨分解生成氨气,选择装置c。‎ Ⅱ.题给实验是氯化铵和氢氧化钙固体混合加热反应生成氨气、氯化钙和水蒸气,通过干燥管中碱石灰吸收水蒸气,得到干燥氨气,NH3与氧化铜加热反应生成铜、氮气和水,最后通过无水硫酸铜检验生成的水蒸气。(3)氨气具有还原性,CuO具有氧化性,二者发生氧化还原反应生成氮气、铜和水,反应的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O。(4)碱石灰的作用是吸收氨气中的水蒸气,防止干扰产物水的检验。(5)氨气极易溶于水,吸收时需要防止倒吸,故选a或b或d。‎ ‎8.B　根据氨气的物理性质可知,NH3易液化,液氨汽化时吸收大量的热,通常用作制冷剂,A正确;氧化性的强弱和得电子的能力有关,和得电子的多少无关,浓硝酸氧化性强于稀硝酸,B不正确;常温下,浓硫酸和铁、铝能发生氧化还原反应而生成一层致密的氧化物薄膜,阻止进一步被氧化,该现象为钝化现象,可使用铁或铝制容器储存浓硫酸,C正确;由于稀硝酸具有强氧化性,与活泼金属反应时不生成氢气,一般生成NO,还可能生成硝酸铵等,D正确。‎ ‎9.D　本题综合考查了喷泉实验的原理,即由于气体溶于水或某种溶液,导致烧瓶中的压强迅速减小,与外界产生足够的压强差,从而形成喷泉,A正确;CO2能与NaOH等强碱溶液反应,从而被吸收,也能与外界产生很大的压强差,故能形成喷泉,B正确;NH3和HCl属于极易溶于水的气体,SO2可以与NaOH溶液等反应,故均能形成喷泉,C正确;NO2与水反应后有NO生成,故液体不能充满烧瓶,D错误。‎ ‎10.B　A选项,NH4Cl受热分解生成的NH3、HCl,在上部又化合生成固体NH4Cl,A选项错误;B选项,I2易升华,正确;C选项,氨水易挥发,加热时,氨水浓度减小,碱性减弱,溶液红色变浅,C选项错误;2NO2N2O4为放热反应,所以d内气体颜色变深,D选项错误。‎ ‎11.A　2.54g沉淀为氢氧化铜和氢氧化镁,故沉淀中氢氧根的质量为2.54g-1.52g=1.02g,则OH-的物质的量为0.06mol。根据电荷守恒,金属提供电子的物质的量等于氢氧根的物质的量,设铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为x、y,则:‎ 10‎ ‎2x+2y=0.06mol‎64g·mol‎-1‎×x+24g·mol‎-1‎×y=1.52g‎,解得x=0.02mol,y=0.01mol。所以合金中铜与镁的物质的量之比是0.02mol∶0.01mol=2∶1,A错误;该浓硝酸密度为1.40g·cm-3、质量分数为63%,则该浓硝酸的物质的量浓度为‎1000×1.40×63%‎‎63‎mol·L-1=14.0mol·L-1,B正确;NO2和N2O4混合气体物质的量为0.05mol,设NO2为amol,N2O4为(0.05-a)mol,则a×1+(0.05-a)×2×1=0.06,解得a=0.04,NO2和N2O4的物质的量之比为4∶1,NO2的体积分数是‎4‎‎4+1‎×100%=80%,C正确;反应后溶质为硝酸钠,根据氮元素守恒可知,硝酸钠的物质的量为0.05L×14mol·L-1-0.04mol-0.01mol×2=0.64mol,根据钠离子守恒,n(NaOH)=n(NaNO3)=0.64mol,故加入NaOH溶液的体积为‎0.64mol‎1.0mol·‎L‎-1‎=0.64L,D正确。‎ ‎12.答案:(1)1∶3‎ ‎(2)①2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O ‎②NaNO2‎ 解析:(1)设NO的体积为V(NO),NO2的体积为V(NO2),依据方程式知,处理NO需NH3的体积为‎2‎‎3‎V(NO),处理NO2需NH3的体积为‎4‎‎3‎V(NO2),则 V(NO)+V(NO‎2‎)=3.0L‎2‎‎3‎V(NO)+‎4‎‎3‎V(NO‎2‎)=3.5L 解得V(NO)=0.75L V(NO2)=2.25L V(NO)∶V(NO2)=1∶3。‎ ‎(2)①生成两种钠盐,必然是NO2的歧化反应,依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合价为+2价,NO2中氮的化合价为+4价,二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐,依据电子守恒可知,钠盐中氮的化合价为+3,即为NaNO2。‎ ‎13.答案:(1)①人工固氮　②BC　③AD　(2)①ClO-+H2OHClO+OH-　②11　③2N2H4(l)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1　(3)1.25×103‎ 10‎ 解析:(1)①N2与H2在催化剂存在时,在高温、高压条件下发生反应产生NH3,该反应属于氮的固定,是人工固氮。②铁触媒是合成氨气的催化剂,由于降低了反应的活化能,使更多的分子变为活化分子,活化分子数增加,反应速率加快,A、D正确;催化剂可以改变反应途径,但不能改变物质的始态和终态,因此不可以改变反应热,也不能提高转化率,B、C错误;③合成氨气中N2、H2反应的物质的量的比是1∶3,加入的原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8,N2过量,是因N2相对易得,适度过量可以加快反应速率,由于增大了一种反应物的浓度,可以使化学平衡正向移动,从而可以使其他反应物的转化率提高,从而可提高H2的转化率,A正确;控制温度(773K)远高于室温,主要是因为在此温度下催化剂的活性较大,由于该反应的正反应是放热反应,所以升高温度,化学平衡逆向移动,反应物平衡转化率降低,B错误;当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,由于不能改变任何一种反应物的量,因此对物质平衡转化率无影响,C错误;空气的主要成分是N2、O2,分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气N2、H2必须经过净化处理,以防止催化剂中毒导致失去催化活性及发生安全事故发生,D正确。‎ ‎(2)①次氯酸钠是强碱弱酸盐,在溶液中ClO-会发生水解反应ClO-+H2OHClO+OH-,最终达到平衡时,溶液中c(OH-)>c(H+),所以溶液显碱性;②ClO-的水解平衡常数Kh=c(HClO)·c(OH‎-‎)‎c(ClO‎-‎)‎‎=‎c‎2‎‎(OH‎-‎)‎c(ClO‎-‎)‎=1.0×10-6,则c2(OH-)=1.0mol·L-1×1.0×10-6mol·L-1=1.0×10-6(mol·L-1)2,所以c(OH-)=1.0×10-3mol·L-1,则c(H+)=KWc(OH‎-‎)‎‎=‎‎1.0×‎‎10‎‎-14‎‎1.0×‎‎10‎‎-3‎mol·L-1=1.0×10-11mol·L-1,所以溶液的pH=11;③(i)N2(g)+2O2(g)N2O4(l)　ΔH=-19.5kJ·mol-1‎ ‎(ii)N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534.2kJ·mol-1‎ ‎(ii)×2-(i),整理可得2N2H4(l)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1048.9kJ·mol-1‎ ‎(3)反应NH‎4‎‎+‎+HCO‎3‎‎-‎+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=c(NH‎3‎·H‎2‎O)·(H‎2‎CO‎3‎)‎c(NH‎4‎‎+‎)·c(HCO‎3‎‎-‎)‎‎=c(NH‎3‎·H‎2‎O)·c(H‎2‎CO‎3‎)·c(H‎+‎)·c(OH‎-‎)‎c(NH‎4‎‎+‎)·c(HCO‎3‎‎-‎)·c(H‎+‎)·c(OH‎-‎)‎=KWKb‎·‎Ka1‎=‎‎1.0×1‎‎0‎‎-14‎‎2×1‎0‎‎-5‎×4×1‎‎0‎‎-7‎=1.25×10-3。‎ 10‎