主题4氮及其重要化合物

(链接《配餐》P33)1.下列说法中正确的是()。A.氮气的化学性质不如磷活泼,故氮元素的非金属性弱于磷B.磷酸比硝酸稳定,所以磷元素的非金属性比氮元素强C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐与O2反应生成NO2属于氮的固定【答案】C【解析】的键能大,N2比磷稳定;氮原子半径小,得电子能力强,非金属性比磷强(也可以从NH3比PH3稳定、HNO3是强酸而H3PO4是中强酸来说明);不能根据含氧酸的稳定性来比较酸性的强弱和元素的非金属性强弱,A、B两项错误。氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,D项错误。2.(2022年重庆七校期末联考)在同温同压下,将等体积混合而成的四组气体:①NO2+O2;②NO2+NO;③HCl+N2;④SO2+O2,分别通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,如图所示,待试管内液面稳定后,剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体体积最多的是() 【答案】B【解析】假设各种气体体积都是a,试管容积为2a,气体减少的体积等于试管内液体体积。①根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3知,二氧化氮完全反应,剩余气体是氧气,根据氧气和二氧化氮的关系知,剩余氧气的体积为a-a4=3a4;②根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO知,生成NO的体积为NO2体积的13,所以二氧化氮和水反应生成NO的体积为a3,原来还有a,所以剩余NO总的体积为4a3;③氮气和水不反应,氯化氢极易溶于水,所以剩余气体体积为a3.(2022年湖南长沙长郡中学第五次调研)有X、Y、Z、M、N五种物质,进行的有关实验操作及现象如下:实验操作实验现象①气体X和气体Y混合气体变红棕色②Y、M、N分别与氢硫酸反应都产生淡黄色固体③用玻璃棒蘸取Z和M的浓溶液,相互靠近产生白烟④Z和N分别通入少量溴水中溴水都变成无色透明的液体X、Y、Z、M、N依次可能是()。、O2、NH3、HNO3、SO2、NO、NH3、HCl、SO2、NO、HCl、NH3、CO2、O2、NH3、HCl、CH4【答案】A【解析】①该红棕色气体为NO2,故X为NO或O2,Y为NO或O2;②实验现象说明Y、M、N均具有氧化性;③实验现象说明Z、M的浓溶液均具有挥发性;④实验现象说明Z、N均具有还原性;综上所述,X为NO,Y为O2,B、C两项错误,因D项中CH4不能满足实验②,D项错误。4.(2022年山东莒县一中12月月考)如图所示,利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一表面皿倒扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是()。选项实验现象解释A干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是MgCl2溶液D浓盐酸附近产生白烟NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了NH4Cl固体【答案】D【解析】干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝,是因为NH3与H2O发生反应生成了NH3·H2O,其溶液呈碱性,并不是氨气自身呈碱性,A项错误;浓硫酸与NH3可发生反应,其化学方程式为2NH3+H2SO4(NH4)2SO4,但无明显现象,B项错误;该溶液可能为MgCl2溶液、AlCl3溶液等,解释不正确,C项错误;浓盐酸易挥发,挥发出的HCl气体遇NH3会反应生成白烟,该白烟是NH4Cl晶体,D项正确。5.(2022年吉林实验中学期中)某课外活动小组的同学从某地颗粒采集器中获得雾霾颗粒样品,然后用蒸馏水浸取。在探究雾霾颗粒可溶性成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是()。A.向浸取液中滴入硝酸酸化后,加入AgNO3溶液有白色沉淀产生,说明雾霾中一定含有Cl-B.向浸取液中滴入硝酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明雾霾中一定含有SOC.向浸取液中加入Cu和浓H2SO4,试管口有红棕色气体产生,说明雾霾中可能含有NOD.向浸取液中加入浓NaOH溶液微热,试管口附近湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明雾霾中一定含有NH【答案】B【解析】向浸取液中滴入硝酸酸化后,加入AgNO3溶液有白色沉淀产生,说明产生的沉淀是氯化银,A项正确;若浸取液中含有Ag+,也同样会产生白色沉淀,B项错误;有红棕色气体产生,红棕色气体是二氧化氮,由NO与氧气反应生成,说明雾霾中可能含有NO3-,C项正确;向一种未知溶液中滴加NaOH溶液,加热后产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该气体为氨气,故原溶液中存在N6.(2022年安徽宿州质检)实验室用如图所示装置(略去部分夹持装置)模拟利用氨气和次氯酸钠合成肼(N2H4)的过程。下列说法正确的是()。A.将装置①中浓盐酸换成H2O2,可用于制备氧气B.装置②中盛装NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2C.装置③中分液漏斗盛装饱和食盐水D.当反应结束时,装置④中可收集一瓶纯净的NH3【答案】B【解析】由图可知,装置①中发生的反应为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,打开K1,Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,装置⑤用来制取NH3,装置④作安全瓶,能防倒吸,在装置③中氨气和NaClO反应生成N2H4,离子方程式为ClO-+2NH3N2H4+Cl-+H2O。H2O2在MnO2催化作用下制备氧气的反应不需要加热,A项错误;氯气有毒,不能排放到空气中,则装置②中应盛装NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2,B项正确;装置③中分液漏斗中应该盛装NaOH溶液,利用Cl2与NaOH溶液反应制备NaClO,C项错误;收集NH3时,装置④中的导管应“短进长出”。7.(2022年陕西西安长安区第五中学期中)现用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是()。A.制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2B.将湿润的蓝色石蕊试纸置于三颈烧瓶口,试纸变红,说明NH3已集满C.关闭a,将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧瓶口c,打开b,完成喷泉实验,电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2,则E点时喷泉最剧烈D.工业上,若出现液氨泄漏,喷洒稀盐酸比喷洒NaHCO3溶液处理效果好【答案】D【解析】CaO能与水反应,使c(OH-)增大,同时放出大量的热,有利于氨气的逸出,而CaCl2为中性的盐,能够溶于水,热量的变化很小,与水不反应,对氨气的逸出没有作用,A项错误;氨水呈碱性,红色石蕊试液遇碱变蓝色,所以检验三颈烧瓶是否集满NH3的方法是将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c,试纸变蓝色,证明NH3已集满,B项错误;三颈烧瓶内气体与外界大气压压强之差越大,其反应速率越快,C点压强最小、大气压不变,所以大气压和C点压强差最大,则喷泉越剧烈,C项错误;盐酸呈酸性,碳酸氢钠溶液呈碱性,氨水呈碱性,因此氨气在酸性溶液中的吸收效率高于在碱性溶液中的吸收效率,D项正确。8.亚硝酸钠(NaNO2)是重要的防腐剂。实验室以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制取的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示(部分夹持装置略)。已知室温下有下列反应:①2NO+Na2O22NaNO2;②3NaNO2+3HCl3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O;③酸性条件下,NO或NO2-都能与MnO4-反应生成N完成下列问题:(1)写出浓硝酸与木炭反应的化学方程式:。

(2)装置B中观察到的主要现象是有无色气体产生和,装置D的作用是。

(3)检验装置C中产物有亚硝酸钠的方法是。

(4)经检验,装置C的产物中除亚硝酸钠外还含有副产物碳酸钠和氢氧化钠,为避免产生这些副产物应在装置B、C间增加装置,则该装置中盛放的药品名称是。

(5)将g过氧化钠完全转化为亚硝酸钠,理论上至少需要木炭g。

【答案】(1)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O(2)铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色吸收未反应的NO(3)取样于试管中,加入稀盐酸,产生无色气体,遇到空气变为红棕色,另用铂丝蘸取试液在酒精灯上灼烧,若火焰呈黄色,则说明含Na+(4)碱石灰(5)【解析】(2)装置B中发生的反应是装置A中生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,硝酸和铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,所以反应现象为铜片溶解,溶液变蓝;NO在装置C中与Na2O2反应制备NaNO2,最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余的一氧化氮,防止污染空气。(4)生成碳酸钠是由于二氧化碳和过氧化钠发生反应,生成氢氧化钠是由于水蒸气和过氧化钠发生反应,所以要避免生成碳酸钠和氢氧化钠,应除去二氧化碳和水蒸气,因此可在装置B、C间增加盛有碱石灰的装置。(5)g过氧化钠的物质的量是1.56g78g·mol-1=mol,根据反应2NO+Na2O22NaNO2可知,需要molNO。1mol浓硝酸转化为NO,得到3mol电子,因此生成molNO需要得到mol电子,碳在反应中失去4个电子,所以需要碳的物质的量是9.室温下,某兴趣小组用如图所示装置在通风橱中进行如下实验:实验现象试管Ⅰ中开始无明显现象,逐渐有微小气泡生成,越来越剧烈,液面上方出现浅红棕色气体,溶液呈蓝色试管Ⅱ中剧烈反应,迅速生成大量红棕色气体,溶液呈绿色;反应完后向绿色溶液中持续通入N2,溶液变为蓝色下列说法正确的是()。A.试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO2,由硝酸还原生成B.等质量的Cu完全溶解时,Ⅰ中消耗的HNO3更多C.换成Fe之后重复实验,依然是试管Ⅱ中反应更剧烈D.试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管Ⅰ中的不同,是由于溶液中溶有NO2【答案】D【解析】试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO和NO2的混合物,Cu与稀硝酸反应,硝酸被还原为NO,部分NO遇到空气中的氧气被氧化为红棕色的NO2,A项不正确;等质量的Cu完全溶解时,由3Cu~8HNO3(稀)、Cu~4HNO3(浓)知试管Ⅰ中消耗的HNO3较少,B项不正确;换成Fe之后重复实验,Fe遇浓硝酸发生钝化,试管Ⅱ中无明显变化,C项不正确;向试管Ⅱ中持续通入氮气后,可以把溶液中溶解的NO2带走,溶液由绿色变为蓝色,说明试管Ⅱ中反应后溶液颜色与其溶解的NO2有关,D项正确。10.合成氨及其相关工业中,部分物质间的转化关系如图所示:下列说法不正确的是()。A.反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂一定相同B.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素C.反应Ⅵ的部分产物可在上述流程中循环利用D.反应Ⅴ的化学方程式为NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl【答案】A【解析】NH3与O2反应生成NO、NO与O2反应生成NO2中氧化剂都是O2,但NO2与H2O反应生成HNO3中NO2既是氧化剂又是还原剂,A项错误;由转化关系图可知甲、乙、丙、丁分别为N2、NO、NO2、NaHCO3,B项正确;NaHCO3受热分解生成纯碱、CO2和H2O,CO2可再用于反应Ⅴ,C项正确;反应Ⅴ的化学方程式为NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,D项正确。g铜、镁合金完全溶于50mL密度为g·mL-1、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1120mL(标准状况),向反应后的溶液中加入mol·L-1NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到g沉淀。下列说法不正确的是()。A.该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是mol·L-1和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%D.得到g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600mL【答案】D【解析】设合金中Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol,根据题目所给信息知64x+24y=g①;在反应过程中有Cu-2e-Cu2+、Mg-2e-Mg2+、Cu2++2OH-Cu(OH)2↓、Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,所以金属失去电子的物质的量等于金属阳离子完全沉淀所需OH-的物质的量,n(OH-)=2.54g-1.52g17g·mol-1=mol,故2x+2y=mol②,由①和②组成方程组解得x=,y=。由上述计算可得,铜与镁的物质的量之比是2∶1,A项正确;根据c=1000ρwM可得c(HNO3)=1000×1.40×63%63mol·L-1=mol·L-1,B项正确;由上述分析可知,Cu、Mg共失去mol电子,根据得失电子守恒,硝酸完全被还原为NO2,则NO2的物质的量应为mol,已知得到混合气体1120mL(标准状况),即mol混合气体,是因为存在2NO2N2O4,可求得N2O4为mol,NO2为mol,故C项正确;Cu2+、Mg2+全部沉淀后,溶液中溶质为NaNO3,n(HNO3)=L×14mol·L-1=mol,根据N元素守恒,n(NaNO3)=n(HNO3)-n(NO2)-2n(N2O412.治理氮氧化物(NOx)的污染是化学研究的重要课题之一。Ⅰ.NO能被灼热的铁粉还原为N2,同时生成FeO,利用下列装置模拟该反应。已知:①浓硝酸可氧化NO;②NaOH溶液能与NO2反应,不与NO反应。(1)上述装置接口的连接顺序为a→(按气流方向,用接口处字母表示)。

(2)装置D的作用是。

(3)装置E中反应的化学方程式为。

(4)打开分液漏斗活塞,烧瓶中观察到的实验现象有

。

Ⅱ.实验室常用NaOH溶液吸收多余的氮氧化物(NOx):NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O。设计实验验证产物NaNO2既有氧化性又有还原性。限选试剂:稀硫酸、KI-淀粉溶液、双氧水、酸性KMnO4溶液。(5)取适量NaNO2溶液,加入,观察到现象,证明其具有氧化性。

(6)参照(5),设计实验证明NaNO2具有还原性:

。

【答案】(1)f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→