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课时4 生产生活中的含氮化合物
一、选择题
1．下列起固氮作用的化学反应是( )
A．N2与H2在一定条件下反应生成NH3
B．NO与O2反应生成NO2
C．由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4
D．NH3经催化氧化生成NO
答案 A
2．下列转化必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是( )
①N2―→NO2 ②NO2―→NO ③NO2―→HNO3
④N2―→NO ⑤N2―→NH3
A．① B．②⑤
C．④ D．③④
答案 C
3．(2017·新余模拟)电闪雷鸣的雨天，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是( )
①NH3 ②NO ③NO2 ④N2O3 ⑤N2O5 ⑥HNO3
A．②④⑥ B．②③⑤⑥
C．①④⑤ D．①③⑤
解析 放电时，空气中的N2和O2会化合生成NO，NO很容易与O2反应生成NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，N2O3、N2O5溶于水易形成对应的酸。
答案 C
4．为了检验某固体物质中是否含有NH，下列试纸和试剂一定用不到的是( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A．①⑤ B．④⑤
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C．①③ D．①④⑤
解析 NH的检验：在含有NH的溶液中加入强碱(OH－)并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明原溶液中含有NH，所以一定不会用到的是④蓝色石蕊试纸和⑤稀硫酸。
答案 B
5．NO2、SO2、CO都是大气污染物。下列说法正确的是( )
A．NO2、SO2是酸性氧化物
B．NO2、SO2可以回收，分别作为制备硝酸、硫酸的原料气，CO可回收作为燃料气
C．三者均可以用其组成元素的单质化合而成
D．三种污染性气体都可以用碱液吸收
解析 NO2与水反应除生成HNO3外，还生成NO，故NO2不是酸性氧化物，A错；氮气与氧气化合先生成NO，不能直接生成NO2，C错；CO与碱不反应，D错。
答案 B
6．(2016·湖南模拟)研究发现，空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下：
①SO2＋NO2===SO3＋NO ②SO3＋H2O===H2SO4 ③2NO＋O2===2NO2
NO2在上述过程中的作用，与H2SO4在下列变化中的作用相似的是( )
A．潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
B．在蔗糖中加入少量浓硫酸并不断搅拌
C．将少量浓硫酸滴入胆矾晶体中
D．加入少量硫酸使乙酸乙酯水解
解析 NO2参与硫酸型酸雨的形成时，发生了化学反应，反应后又重新生成，在反应中起催化作用。在乙酸乙酯的水解反应中，硫酸也起催化作用。
答案 D
7．“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( )
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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
解析 A选项，NH4Cl受热分解生成NH3、HCl，在上部化合生成固体NH4Cl，A选项错误；B选项，I2易升华，正确；C选项，氨气易挥发，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e内气体颜色变浅，D选项错误。
答案 B
8．(2017·东北师大附中质检)关于氮的变化关系图如下：
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．上述所有反应都是氧化还原反应
D．氮气在足量的氧气中通过一步反应可生成NO2
解析 氮气和氧气在放电条件下反应生成NO，NO与O2转化为NO2，即氮气与氧气不能一步转化为NO2。
答案 D
9．下列离子方程式正确的是( )
A．FeO与稀硝酸反应：2H＋＋FeO===Fe2＋＋H2O
B．向碳酸氢铵溶液中滴加少量的澄清石灰水：
NH＋HCO＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋NH3·H2O＋H2O
C．氨水中加入NH4HCO3：NH3·H2O＋HCO===CO＋NH＋H2O
D．HNO3与氨水反应：H＋＋OH－===H2O
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解析 HNO3能氧化Fe2＋，A错误；因HCO是大量的，故OH－不与NH反应，B错误；NH3·H2O是弱碱，应写分子式，D错误。
答案 C
10．(2017·南通测试)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糟中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水
B．将pH＝11的氨水稀释1 000倍，测得pH＞8，说明NH3·H2O为弱碱
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受热不稳定
D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2
解析 D项，4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2，NH3的氧化产物应为NO。
答案 D
11．(2017·湖北武汉调研)一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是( )
①硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少
②生成的Fe(NO3)3的物质的量相同
③硝酸浓度越大，产生的气体越少
④收集到的气体在相同状况下体积相同
A．只有② B．②④
C．③④ D．①②③
解析 依据Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3(浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2
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O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，①错；根据铁元素守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同，②正确；③硝酸浓度越大，产生的气体越多，③错；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，④正确。
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，充分反应(已知NO被还原为NO)。下列说法正确的是( )
A．反应后生成NO的体积为28 L
B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1
C．所得溶液中c(NO)＝2.75 mol·L－1
D．所得溶液中的溶质只有FeSO4
解析 A项，未指明标准状况，无法计算NO的体积；C项，未指明溶液的体积，无法计算浓度；D项，K＋不会参与反应，因而溶质必定有K2SO4；B项，首先考虑酸性条件Fe被氧化为Fe3＋，进行过程计算，H＋不足，按H＋完全反应计算消耗Fe和NO的物质的量：
Fe ＋ NO ＋4H＋===Fe3＋ ＋ NO↑＋2H2O
1．25 mol 1.25 mol 5 mol 1.25 mol
剩余 的Fe再被Fe3＋氧化
Fe ＋ 2Fe3＋===3Fe2＋
0．25 mol 0.5 mol 0.75 mol
则剩余n(Fe3＋)＝1.25 mol－0.5 mol＝0.75 mol
则反应后溶液中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)＝0.75 mol，故B正确。
答案 B
二、填空题
13．用下列装置制备、收集二氧化氮气体，并探究其性质。
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(1)装置A中的分液漏斗中盛装的液体是________，烧瓶中预先加入的是铜屑，铁的价格比铜的价格低，此处用铜不用铁的原因是________________________________________________________________。
(2)干燥管B、D中盛装的干燥剂可以是________________(选填“浓硫酸”“无水氯化钙”“五氧化二磷”或“碱石灰”)，干燥管D中干燥剂的作用是________________。
(3)装置E的作用是吸收尾气，吸收过程中发生反应的化学方程式如下，请将其补充完整。
NaOH＋NO2===________＋NaNO2＋H2O
(4)用上述装置收集到了NO气体，采用的收集装置是________(选填“F”或“G”)。
解析 (1)根据制取NO2的反应原理：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O可知，是固体和液体在常温下的反应，所以装置A中的分液漏斗中盛装的液体是浓硝酸；此处用铜屑不用铁屑的原因是：常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化，阻止反应进一步发生，无法制取NO2；(2)二氧化氮是酸性气体，不能用碱性干燥剂；干燥管B、D中只能盛装固体干燥剂，所以不能选浓硫酸，只能选无水氯化钙或五氧化二磷。E装置中的水蒸气可进入集气瓶C中，所以使用干燥管D，防止E装置中的水蒸气进入集气瓶C中；(3)根据氧化还原反应的原理知：反应物NO2中氮元素的化合价是＋4价，产物NaNO2中氮元素的化合价是＋3价，N元素化合价最高的含氮化合物是NaNO3，结合同一化学反应方程式中各元素的原子守恒可知，该反应的方程式为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；(4)一氧化氮为无色难溶于水密度与空气接近的气体，所以用排水法收集NO，选择装置G。
答案 (1)浓硝酸 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化，阻止反应进一步发生
(2)无水氯化钙或五氧化二磷 防止E装置中的水蒸气进入集气瓶C中 (3)2 2 NaNO3 1 1 (4)G
14．某化学实验小组在实验室通过以下途径制取氮气。
途径一：加热NaNO2(一种致癌物质，有毒)与NH4Cl混合物的浓溶液制取N2；
途径二：将空气通过灼热的活性铜粉制得较纯净的N2；
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途径三：加热条件下用NH3还原CuO制得纯净的N2和活性铜粉。
可供选择的实验装置如下图所示。
请回答下列问题：
(1)按途径一制取N2时，N2发生装置可选用上述装置中的________(填装置代码)。
(2)①按途径三制取N2时，所需要的氨气可用浓氨水与生石灰反应制取，则氨气发生装置为________(填装置代码)，检查该装置气密性的方法是________________________________________________________________。
为制取并收集较纯净的N2(只允许含少量的水蒸气)，按气流从左到右的顺序列出所需装置的序号：
________→________→C→________→D。
②若要通过实验现象验证C处有水产生，则必须在C装置前后都连接E装置，其中填充的固体药品按前后顺序分别为________、________。
(3)上述三种制取N2的途径中，途径二和途径三常常被协同使用而越来越受到人们的关注，这种方法与途径一相比，优越性在于_______________________________________________________________。
答案 (1)F
(2)①A 先关闭分液漏斗活塞，再连接导管并插入水中，用手捂热烧瓶，导管口有气泡冒出，手松开后，导管内形成一段稳定的水柱，则证明不漏气(或其他合理答案) A E B 碱石灰 无水CuSO4
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(3)活性铜粉可以循环使用；避免使用有毒物质，减少环境污染
15．某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质。
(1)装置A中烧瓶内试剂可选用________(填序号)。
a．碱石灰 b．浓硫酸
c．生石灰 d．五氧化二磷
e. 烧碱固体
(2)若探究氨气的溶解性，需在K2的导管末端连接下表装置中的________(填序号)装置，当装置D中集满氨气后，关闭K1、K2，打开K3，引发喷泉的实验操作是_______________________________________________________。
备选装置(其中水中含酚酞溶液)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
(3)若探究氨气的还原性，需打开K1、K3，K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。
①用二氧化锰与浓盐酸制取氯气，生成气体必须通过盛有________________________试剂的洗气瓶。
②D中氨气与氯气反应产生白烟，同时生成一种无色无味的气体，该反应的化学方程式为___________________________________________________。
③从K3处导管逸出的气体中含有少量Cl2
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，则C装置中应盛放________________溶液(填化学式)，反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
解析 解答本题要注意以下四点：①实验室中快速制备氨气的方法和原理；②氨气的“喷泉实验”原理和操作；③氯气的实验室制法和尾气吸收；④氨气和氯气的反应原理。
(1)在浓氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入生石灰[CaO＋H2O===Ca(OH)2]或NaOH固体，平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发。碱石灰的成分是烧碱和生石灰，将浓氨水加入到碱石灰中能快速制备氨气。
(2)氨气极易溶于水，不溶于CCl4，要用防倒吸装置，因此选择Ⅱ或Ⅲ。要使装置D发生喷泉现象，必须使烧瓶中的压强迅速降低，形成内外压强差。用热毛巾将烧瓶捂热，可使D中氨气受热膨胀，通过导管后溶于水，D中压强变小即产生“喷泉”。
(3)①用二氧化锰与浓盐酸制取的氯气中，混有氯化氢气体和水蒸气，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气。②探究氨气具有还原性，氯气与氨气反应产生白烟，联系NH3＋HCl===NH4Cl可知，“白烟”的成分为氯化铵，氯元素化合价降低，则生成的“无色无味气体”必为氨气的氧化产物，可推知为氮气。③氯气是有毒气体，可与强碱溶液反应，因此可用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。
答案 (1)ace
(2)Ⅱ或Ⅲ 用热毛巾将烧瓶捂热片刻(其他合理答案均可)
(3)①饱和食盐水、浓硫酸 ②3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2 ③NaOH Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
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