浙江省2020版高考化学专题四第二单元生产生活中的含氮化合物夯基提能作业.docx

第二单元生产生活中的含氮化合物1.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()实验操作现象解释或结论过量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+浓硝酸久置或光照变黄色HNO3不稳定,易分解铝箔插入稀硝酸中无现象铝箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓硝酸具有酸性和强氧化性A. B.C. D.答案D过量的铁粉中加入稀硝酸,生成Fe2+,加入KSCN溶液时,无明显现象,故错误;浓硝酸久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于其中,故正确;铝箔遇浓硝酸钝化,稀硝酸会使铝箔溶解,故错误;浓硝酸具有酸性和强氧化性,可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色,故正确。2.(2018课标,8,6分)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(如下图所示)。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是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关答案C本题考查硫、氮化合物的相关知识。雾和霾的分散剂均为空气,A正确;由题图可知雾霾中含有NH4NO3和(NH4)2SO4,B正确;NH3应是形成无机颗粒物的反应物,C错误;过度施用氮肥会增加大气中NH3的含量,D正确。3.探究氨气及铵盐性质的过程中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水B.向氨水中加入浓氢氧化钠溶液,加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,说明氨水中含有NH4+C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3具有不稳定性D.将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量的红棕色气体,说明氨气催化氧化的产物中有NO答案B氨气极易溶于水,使试管内压强迅速降低,液体迅速充满试管,A正确;氨水中存在氨分子,加热氨气逸出,也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨气,B错误;试管口有液滴生成,说明NH4HCO3受热易分解,具有不稳定性,C正确;4NH3+5O2 4NO+6H2O,2NO+O2 2NO2,NH3的氧化产物应为NO,D正确。4.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是()A. B. C. D.答案D中NH4Cl受热分解产生NH3和HCl,但NH3、HCl遇冷会重新生成NH4Cl,且可能出现堵塞导管的情况;中试管口未向下倾斜,会导致冷凝水倒流入热的试管底部而使其破裂;中将浓氨水滴入CaO会发生反应的化学方程式为CaO+NH3H2OCa(OH)2+NH3,反应放热可制取NH3;中浓氨水受热产生NH3,通过碱石灰吸收水蒸气后得到干燥的NH3。5.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是()A.原混合酸中NO3-的物质的量为0.1 molB.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段产生氢气C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4D.混合酸中H2SO4浓度为2.5 molL-1答案A铁粉既能与硝酸反应又能与硫酸反应,从题干图中可看出(注意只是第二份100 mL)OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段产生氢气,反应为Fe+2H+ Fe2+H2,可知NO3-反应完全,第二份中NO3-的物质的量应为5.6 g356 gmol-13=0.1 mol,溶液中最终溶质为FeSO4,此时反应的铁的质量是14 g,即0.25 mol,故原混合酸中H2SO4浓度为0.25mol0.1 L=2.5 molL-1,NO3-物质的量为0.2 mol。6.亚硝酸钠(NaNO2)是一种具有咸味、有毒,且价格比食盐(NaCl)便宜的工业用盐,常被误作食盐使用,导致多起中毒事故发生,它的部分性质如图,下列说法错误的是()A.可用淀粉碘化钾试纸和食醋鉴别食盐(NaCl)与亚硝酸钠(NaNO2)B.亚硝酸钠可以加到食品中,但添加量要符合规定C.NaNO2与N2H4反应生成NaN3的化学方程式为NaNO2+N2H4 NaN3+2H2OD.上图所涉及的化学反应都是氧化还原反应答案D亚硝酸钠能和KI反应生成碘单质,碘遇淀粉溶液变蓝色,A项正确;NaNO2具有防腐性,但有毒,所以亚硝酸钠可以加到食品中,但添加量要符合规定,B项正确;亚硝酸钠和肼反应生成叠氮化钠和水,该反应中N元素化合价由+3、-2变为-13,C项正确;有电子转移的化学反应为氧化还原反应,其特征是有元素化合价升降,NaNO2与NH4Cl反应生成NH4NO2没有化合价的变化,不属于氧化还原反应,D项错误。7.下列关于氨水的说法中,不正确的是()A.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物B.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3H2O(水除外)C.氨水显弱碱性,是弱电解质D.在1 molL-1氨水中,NH3H2O、NH4+、NH3的物质的量浓度之和为1 molL-1答案C氨水是混合物,其中的NH3H2O是弱电解质。8.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心地吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图所示),滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙,依次观察到如下现象:滴管内产生红棕色气体,液面下降;滴管内液面上升,气体变成无色;滴管内液面再次下降。下列说法中不正确的是()A.现象中产生的红棕色气体为NO2B.产生现象的原因是NO2与水反应C.产生现象的原因是铜与稀硝酸反应D.最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2答案D铜丝与浓硝酸反应产生红棕色气体NO2,A项正确;由于NO2与水反应生成无色气体NO,气体的物质的量减少,液面上升,B项正确;随着反应的进行,硝酸变稀,铜与稀硝酸反应生成不溶于水的NO,胶头滴管内液面再次下降,C项正确;最终瓶内溶质除了Cu(NO3)2外,还可能有剩余的HNO3,D项错误。9.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是()A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂B.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒C.SiO2硬度大,可用于制造光导纤维D.NH3易溶于水,可用作制冷剂答案A本题考查Na2O2、ClO2、SiO2和NH3的性质及应用。B项,ClO2具有很强的氧化性,可用于杀菌消毒;C项,SiO2用于制造光导纤维与其硬度大无关;D项,NH3用作制冷剂是因为其易液化,液氨汽化吸热。10.将38.4 g Cu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(NO、N2O4、NO2)的混合物共0.8 mol,这些气体恰好能被500 mL 2 molL-1 NaOH溶液完全吸收,发生的反应为2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O、NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O。则生成的盐溶液中NaNO3的物质的量为()A.0.2 mol B.0.4 mol C.0.6 mol D.0.8 mol答案BHNO3NON2O4NO2NaNO3NaNO2,整体相当于Cu失去电子生成Cu2+,NO3-得电子生成NO2-。38.4 g Cu共失去电子38.4 g64 gmol-12=1.2 mol,则可生成NaNO2 0.6 mol;根据钠离子守恒知NaNO3的物质的量为0.5 L2 molL-1-0.6 mol=0.4 mol,B正确。11.下列有关元素及其化合物的说法正确的是()A.盐酸可以除去铜器表面的铜锈Cu2(OH)2CO3B.Na久置于空气中最终生成NaHCO3C.AlCl3、FeCl2、CuCl2均可由金属单质与氯气直接化合制得D.CO2、NO2、SO2都能与H2O反应,其反应原理相同答案A盐酸可以除去铜器表面的铜锈Cu2(OH)2CO3,A正确;Na久置于空气中最终生成Na2CO3,B错误;FeCl2不能由金属单质与氯气直接化合制得,铁在氯气中燃烧生成FeCl3,C错误;CO2、SO2都能与H2O反应,其反应原理相同,但NO2与H2O反应生成硝酸和NO,发生自身的氧化还原反应,原理不同,D错误。12.取某固体样品,进行如下实验:取一定量的样品,加足量水充分溶解,得澄清透明溶液;取10 mL溶液,加入足量氯水,无气体产生,再加入CCl4溶液分层,下层为橙红色;分液后,将中上层溶液加入足量BaCl2和HCl溶液,产生白色沉淀2.33 g;另取10 mL原溶液,加入过量的浓氢氧化钠溶液并加热,收集到标准状况下448 mL气体。该固体样品可能是()A.NH4Cl、NaBr、(NH4)2SO4B.NaCl、NaBr、(NH4)2SO3C.NaBr、Na2CO3、(NH4)2SO4D.CuBr2、NaCl、(NH4)2SO3答案B取一定量的样品,加足量水充分溶解,得澄清透明溶液,说明物质间不能反应生成沉淀,D会生成亚硫酸铜沉淀,D不符合;取10 mL溶液,加入足量氯水,无气体产生,C会反应放出二氧化碳气体,不符合;再加入CCl4溶液分层,下层为橙红色,说明含有溴离子,A、B符合;分液后,将中上层溶液加入足量BaCl2和HCl溶液,产生白色沉淀2.33 g,为0.01 mol硫酸钡,A、B符合;另取10 mL原溶液,加入过量的浓氢氧化钠溶液并加热,收集到标准状况下448 mL气体,为0.02 mol氨气,说明含有铵盐,且铵根离子和含硫的阴离子的物质的量之比为21,则A不符合,故选B。13.由两种元素组成的化合物M,是某种具有优异磁学性质的新型电子材料的主要成分。其制备流程如下:取2.38 g的M用足量稀硫酸溶解,在所得反应液中加入足量的NaOH溶液,发现有刺激性气味且能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体产生,同时溶液中产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,沉淀灼烧后质量为3.20 g。请回答:(1)写出NaNH2的电子式:,M的化学式:;(2)根据图示信息,用一个化学方程式表示NaN3制备方法:。答案(1)Na+HNH-Fe4N(2)2NaNH2+N2O NaN3+NH3+NaOH解析根据流程可知,钠与氨气反应生成氨基钠和氢气,氨基钠进一步与一氧化二氮反应生成Na3N和氮气及氢氧化钠,M用足量稀硫酸溶解,在所得反应液中加入足量的NaOH溶液,发现有刺激性气味且能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体产生,说明有氨气产生,同时溶液中产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,说明白色沉淀为氢氧化亚铁,沉淀灼烧后为3.20 g氧化铁,氧化铁的物质的量为3.20 g160 g/mol=0.02 mol,根据元素守恒可知,钠与GCl2及Na3N反应生成M、氮气和氯化钠,所以G为铁元素,M是由2种元素组成的化合物,M中含有铁元素和氮元素,其中氮元素的物质的量为2.38 g-0.02256 g14 g/mol=0.01 mol,所以M中铁元素和氮元素的物质的量之比为0.02 mol20.01 mol=41,所以M的化学式为Fe4N。(1)NaNH2为离子化合物,电子式为Na+HNH-,根据分析可知,元素G的名称为铁,M的化学式为Fe4N。(2)根据上面的分析可知,制备NaN3的方程式为2NaNH2+N2O NaN3+NH3+NaOH。14.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一。工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假设不含N2O4),常见处理方法如下:(1)可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理:4xNH3+6NOx (2x+3)N2+6xH2O某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如图。装置A中发生反应的化学方程式为。装置D中碱石灰的作用是。(2)用Na2CO3溶液吸收法处理NOx。已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2()2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2()当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是(填字母)。A.1.9B.1.7C.1.5 D.1.3用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4 L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44 g,则NOx中的x为。答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O除去气体中含有的水蒸气(2)D158(或1.875)解析(1)氯化铵与消石灰反应生成氯化钙、氨气和水,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O。装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气。(2)NO不能被单独吸收,NO和NO2混合气体被Na2CO3溶液完全吸收的条件是满足n(NO2)n(NO)1,当n(NO2)n(NO)=1时x的值最小,x最小值为1+0.5=1.5,因为混有NO,所以x的最大值2,x的取值范围为1.5x2。设由NO2与纯碱反应产生的CO2为a mol,由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为b mol,2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2m=48 g a48aNO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2m=32 g b32ba mol+b mol=22.4 L22.4 Lmol-1,48 gmol-1a mol+32 gmol-1b mol=44 g,解得a=0.75、b=0.25,n(NO2)=0.75 mol2+0.25 mol=1.75 mol,n(NO)=0.25 mol,x=0.25mol1+1.75mol20.25mol+1.75mol=158=1.875。15.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题:(1)NO的体积为L,NO2的体积为L。(2)参加反应的HNO3的物质的量是。(3)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a molL-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为molL-1。(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水g。答案(1)5.8245.376(2)1.52 mol(3)aV10-3+0.50.14(4)57.8解析(1)n(Cu)=32.64 g64 gmol-1=0.51 mol,设混合气体中NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y。则x+y=11.2 L22.4 Lmol-1=0.5 mol,3x+y=(0.512)mol,解得:x=0.26 mol,y=0.24 mol。则V(NO)=0.26 mol22.4 Lmol-1=5.824 L,V(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分:一部分显酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分被还原成NO2和NO,所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol2+0.5 mol=1.52 mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体,一部分以NO3-的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀,此时溶液中的溶质只有NaNO3,其物质的量为10-3aV mol,也就是以NO3-形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10-3aV mol。所以,c(HNO3)=aV10-3+0.50.14 molL-1。(4)由得失电子守恒得:2n(Cu)=2n(H2O2),n(H2O2)=n(Cu)=0.51 mol,则m(H2O2)=17.34 g,需30%的双氧水:17.34 g30%=57.8 g。16.工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,工艺流程如下:已知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+CO2(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有(填化学式)。(2)中和液进行蒸发操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是。蒸发产生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的(填操作名称)最合理。(3)母液进行转化时加入稀硝酸的目的是。母液需回收利用,下列处理方法合理的是。a.转入中和液b.转入结晶操作c.转入转化液d.转入结晶操作(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为21,则生产1.38吨NaNO2时,Na2CO3的理论用量为吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。答案(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出溶碱(3)将NaNO2转化为NaNO3cd(4)1.59解析(1)由题中信息可知:Na2CO3+NO+NO2 2NaNO2+CO2,当NO2过量时,还发生反应:Na2CO3+2NO2 NaNO3+NaNO2+CO2,故中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有NaNO3。(2)中和液进行蒸发操作是为了分离出溶质NaNO2,由(1)中分析可知,中和液中还含有少量Na2CO3和NaNO3,若水的蒸发量过大,NaNO3也会结晶析出,从而造成产品不纯。蒸发产生的蒸汽中含有少量的NaNO2,冷凝后用于流程中的“溶碱”操作中最为合理,既可以减少H2O的加入量,又可以减少有毒物质NaNO2的排放。(3)母液中主要含有NaNO3,若回收利用,显然转入转化液或转入结晶操作最为合理,若转入中和液或转入结晶操作,都会造成NaNO2产品不纯。(4)n(NaNO2)=1.38106g69 gmol-1=2.00104 mol,则n(NaNO3)=12n(NaNO2)=1.00104 mol,由Na原子守恒可知,n(Na2CO3)=12n(NaNO2)+n(NaNO3)=1.50104 mol,所以m(Na2CO3)=1.50104 mol106 gmol-1 =1.59106 g=1.59 t。17.(2018浙江11月选考,30,10分)(一)合成氨工艺(流程如图1所示)是人工固氮最重要的途径。图12018年是合成氨工业先驱哈伯(FHaber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为:12N2(g)+32H2(g) NH3(g)H(298 K)=-46.2 kJmol-1在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态):化学吸附:N2(g)2N*;H2(g) 2H*表面反应:N*+H* NH*;NH*+H* NH2*;NH2*+H* NH3*脱附:NH3* NH3(g)其中,N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。请回答:(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有。A.低温B.高温C.低压D.高压 E.催化剂(2)标准平衡常数K=pNH3/p(pN2/p)0.5(pH2/p)1.5,其中p为标准压强(1105 Pa),pNH3、pN2和pH2为各组分的平衡分压,如pNH3=xNH3p,p为平衡总压,xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。N2和H2起始物质的量之比为13,反应在恒定温度和标准压强下进行,NH3的平衡产率为,则K=(用含的最简式表示)下图中可以示意标准平衡常数K随温度T变化趋势的是。(3)实际生产中,常用工艺条件:Fe作催化剂,控制温度773 K、压强3.0107 Pa,原料气中N2和H2物质的量之比为12.8。分析说明原料气中N2过量的理由。关于合成氨工艺的下列理解,正确的是。A.合成氨反应在不同温度下的H和S都小于零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快的反应速率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.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行E.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(二 )高铁酸钾(K2FeO4)可用