1、【 精品教育资源文库 】 课时梯级作业 十三 氮及其重要化合物 (45分钟 100 分 ) 一、选择题 (本题包括 7小题 ,每题 6分 ,共 42分 ) 1.下列有关氮元素的单质及其化合物的说法正确的是 ( ) A.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气 ,属于物理变化 B.向装有 Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸 ,在管口观察到红棕色气体 ,原因是 HNO3分解生成了 NO2 C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近 ,观察到白烟 D.雷雨天气可以产生硝酸 ,不会给作物带来危害 【解析】 选 D。豆科植物通过根瘤菌将空气中的氮气转化为化合物 ,属于化学变化 ,A 错误 ;发 生3Fe2+N
2、 +4H+ 3Fe3+NO +2H2O,NO遇空气生成红棕色 NO2,B错误 ;浓硫酸无挥发性 ,无法观察到白烟 ,C错误 ;雷雨天气可以产生硝酸 ,硝酸随雨水下降与土壤中的矿物质反应生成硝酸盐 ,给农作物提供氮肥 ,D正确。 【 加固训练】 下列化学事实及其解释都正确的是 ( ) A.NO2与水反应 ,NO2作还原剂 ,水作氧化剂 B.某溶液中含有大量的 N ,该溶液中一定不存在大量的 Fe2+ C.闪电时 ,空气中的 N2和 O2可直接化合生成 NO2 D.除去 NO中混有少量 NO2气体时 ,可以用水洗涤后再干燥 【解 析】 选 D。 NO2与水反应 ,NO2是还原剂也是氧化剂 ,A错误
3、 ;N 和 Fe2+能共存 ,例如硝酸亚铁溶液 ,但在酸性条件下 ,N 能氧化 Fe2+,B 错误 ;空气中的 N2和 O2直接化合生成的是 NO,C错误。将混有少量 NO2的 NO气体通过水洗涤后 ,因 NO2与水反应生成 NO,再干燥即可 ,D 正确。 2.某同学仿照“喷泉”实验的原理 ,在实验室做了一个“喷烟”实验 ,如图所示。他在甲、乙两个烧瓶中分别充入 X、 Y两种无色气体 ,在胶头滴管中盛有含酚酞的 NaOH 溶液 ,实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内 ,然后打开止水夹 ,便可以看到甲烧瓶中 的导管口喷出白色的烟 ,同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。若已知 X、 Y是 HCl、 N
4、H3、 Cl2、 O2、 CH4、 SO2、 NO气体中的两种 ,则下列判断中正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.X 是 NH3,Y 是 HCl B.X 是 Cl2,Y 是 NH3 C.X 是 SO2,Y 是 O2 D.X 是 NO,Y是 O2 【解析】 选 A。根据题中已知的气体 ,能产生白烟的是 HCl和 NH3或 Cl2和 NH3,再根据题中信息“甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅”可知 X是 NH3,Y 是 HCl,A正确。 3.(2018郴州模拟 )如图所示 ,相同条件下 ,两个容积相同的试管分别装满 NO2和 NO气体 ,分别倒置于水槽中 ,然后通过导管缓慢通入氧气 ,边通边
5、慢慢摇动试管 ,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散 ,则 (1)和 (2)两个试管内溶液物质的量浓度之比为 ( ) A.11 B.43 C.57 D.75 【解析】 选 A。设试管的体积为 1 L,水充满整个试管 ,溶液的体积是 1 L,无论是 NO2还是 NO都转变成了 HNO3,根据氮元素守恒 ,生成的 HNO3的物质的量相等 ,即硝酸的物质的量浓度相等。 【 加固训练】 如图所示 ,试管中盛装的是红棕色气体 (可能是混合物 ),当 倒扣在盛有水的水槽中时 ,试管内水面上升 ,但不能充满试管 ,当向试管内鼓入氧气后 ,可以观察到试管内水柱继续上升 ,经过多次重复后 ,试
6、管内完全被水充满 ,原来试管中盛装的气体是 ( ) A.可能是 N2与 NO2的混合气体 【 精品教育资源文库 】 B.只能是 O2与 NO2的混合气体 C.可能是 NO 与 NO2的混合气体 D.只能是 NO2一种气体 【解析】 选 C。根据题意 3NO 2+H2O 2HNO3+NO,2NO+O 2 2NO2。将 反应合并可得4NO2+O2+2H2O 4HNO3。最后试管充满水的条件是 NO2或 NO2和 NO混合或 NO2和 O2混合 ,答案为 C。 【方法规律】 (1)氮氧化物溶于水的问题分析。 无论是单一气体 (NO2),还是 NO、 NO2、 O2中的两者或三者的混合气体 ,反应的
7、实质是3NO2+H2O 2HNO3+NO,2NO+O2 2NO2,故若有气体剩余只能是 NO或 O2,不可能是 NO2。 若 NO 和 O2通入水中 ,总关系式为 4NO+3O2+2H2O 4HNO3。 若 NO2和 O2通入水中 ,总关系式为 4NO2+O2+2H2O 4HNO3。 (2)NOx与 NaOH溶液反应问题分析。 NO2能被 NaOH溶液吸收生成 2种盐。 NO不能被 NaOH 溶液吸收。 n(NO2) n(NO) 1时能完全被 NaOH溶液吸收。 (3)氮氧化物与 O2、 H2O反应的计算方法。 电子守恒 当 NOx转化为硝酸时要失去电子 ,如果是 NOx与 O2混合 ,则反应
8、中 O2得到的电子数与 NOx失去的电子数相等。 原子守恒法 4NO2+O2和 4NO+3O2从组成上均相当于 2N2O5的组成 ,都与 N2O5+H2O 2HNO3等效。当 NO、 NO2、 O2的混合气体溶于水时利用混合气体中 N、 O个数比进行分析判断。 4.(2018晋中模拟 )SCR法 (选择性催化还原技术 )是一种以 NH3作为还原剂 ,将烟气中 NOx分解成无害的 N2和 H2O的干法脱硝技术 ,反应原理为 6NO+4NH 3 5N2+6H2O; 6NO 2+8NH3 7N2+12H2O; NO+NO 2+2NH3 2N2+3H2O, 【 精品教育资源文库 】 下列说法正确的是
9、 ( ) A.NO2为酸性氧化物 B.氮气性质不活泼 ,其原因是氮元素的非金属性很强 C.反应 中每生成 22.4 L N2,转移电子数 1.5NA D.HNO3 NO NO2,以上各步变化均能通过一步完成 【解析】 选 D。 NO2不是酸性氧化物 ,A 错误 ;氮气分子中存在 键 ,破坏时需要吸收很高 的能量 ,所以氮气性质不活泼 ,B 错误 ;反应 每生成标准状况 22.4 L N2,转移电子数 3NA,C错误 ;HNO3 NO NO2,均能通过一步完成 ,D正确。 5.某实验过程如图所示 ,则图 试管中的现象是 ( ) A.铜片溶解 ,产生无色气体 ,该气体遇空气变为红棕色 B.铜片溶解
10、 ,产生无色气体 ,该气体遇到空气不变色 C.铜片溶解 ,放出红棕色有刺激性气味的气体 D.无明显现象 ,因稀硫酸不与铜反应 【解析】 选 A。在 试管的溶液中含有 N ,加入稀硫酸 ,酸性条件下 N 与铜反应生成无色气体 NO,NO遇到空气变为红 棕色 ,A正确。 6.下列装置能达到实验目的的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 【解析】 选 A。实验室用 A装置制取氨气 ,A 正确 ;氨气极易溶于水 ,该装置能发生倒吸 ,B错误 ;NO与氧气反应 ,不能用排空气法收集 NO,C 错误 ;NO2和水反应 ,不能用排水法收集 NO2,D 错误。 7.(能力挑战题 )已知 Ca3N2遇水发生水
11、解反应 ,需密封保存。利用如下装置制取氮气 ,并用氮气制备 Ca3N2,下列说法正确的是 ( ) A. 中发生的化学方程式为 NaNO2+NH4Cl NaCl+N2 +H2O B. 、 、 中依次盛装浓硫酸、酸性氯化亚铁溶液 、碱石灰 C. 的作用为安全瓶 ,防止停止加热时 中的溶液进入 中 D.实验结束后 ,取 中少量产物于试管中 ,加适量蒸馏水 ,再滴加石蕊试液 ,溶液变蓝 【解析】 选 D。 中发生的化学方程式为 NaNO2+NH4Cl NaCl+N2 +2H2O,方程式没有配平 ,A 错误 ; 为安全瓶 ,可防止倒吸 ,产生的氮气需干燥才能通入玻璃管中反应 , 为干燥氮气的装置 ,选用
12、浓硫酸作干燥剂 ; 中放氯化亚铁是为了检验装置中的空气是否除尽 ,若有氧气 ,二价铁会被氧化为三价铁 ; 中放碱石灰 ,防止空气中的 H2O与 Ca3N2反应 ,B错误 ; 为安全瓶 ,可 防止倒吸 ,C错误 ;实验结束后 ,取 中少量产物于试管中 ,加适量蒸馏水 ,发生水解生成 Ca(OH)2和 NH3,再滴加石蕊试液 ,溶液变蓝 ,D正确。 二、非选择题 (本题包括 3小题 ,共 58分 ) 8.(18分 )(2018汕头模拟 )氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。 (1)NH3催化还原氮氧化物 (SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应
13、原理如图 1所示 : 由图 1可知 SCR技术中的氧化剂为 _。 【 精品教育资源文库 】 用 Fe 作催化剂时 ,在氨气足量的情况下 ,不同 c(NO2)/c(NO)对应的脱氮率如图 2所示 ,脱氮效果最佳的c(NO2)/c(NO)=_。 (2)利用石灰乳和硝酸工业的尾气 (含 NO、 NO2)反应 ,既能净化尾气 ,又能获得应用广泛的 Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下 : 上述工艺中采用气 液逆流接触吸收 (尾气从吸收塔底进入 ,石灰乳从吸收塔顶喷淋 ),其目的是_;滤渣可循环使用 ,滤渣的主要成分是 _(填化学式 )。 生产中溶液需保持弱碱性 ,在酸性溶液中 Ca(NO2)2会发生
14、分解 ,产物之一是 NO,其反应的离子方程式 为_。 【解析】 (1) 由图 1知氮氧化物中的氮元素价态降低 ,故 NO、 NO2是氧化剂。 由图 2知 ,当 c(NO2)/c(NO)=1 1时 ,脱氮效果最佳。 (2)采用逆流吸收能使尾气中的 NO、 NO2被充分吸收 ;石灰乳吸收 NO、 NO2后 ,剩余的滤渣的主要成分是Ca(OH)2; 在酸性溶液中 Ca(NO2)2会发生分解。 答案 :(1) NO、 NO2 1 1 (2)使尾气中的 NO、 NO2被充分吸收 Ca(OH)2 3N +2H+ N +2NO +H2O 9.(20分 )某小组的同学欲探究 NH3经一系列反应得到 HNO3和
15、 NH4NO3的过程。 NH3的转化过程如图所示。 【 精品教育资源文库 】 甲、乙两同学分别按下图所示装置进行实验。 用于 A、 B装置中的可选药品 :浓氨水、 30% H2O2溶液、蒸馏水、 NaOH固体、 MnO2。 (1)装置 A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为 _。 装置 E有多种作用 ,下列关于装置 E的作用或其中所盛液体的说法中 ,不正确的是 _(填字母 )。 a.使氨气和氧气充分混合 b.控制通入氨气和氧气的体积比 c.平衡装置内的压强 d.锥形瓶内液体是饱和食盐水 (2)甲同学先点燃酒精灯 ,再打开 K1、 K2、 K3、 K4,反应一段时间后 ,成功模拟了反应过程 ,并将实验中产生的气体持续通入装置 H一段时间后 ,H中的溶液变成蓝色 ,则其中铜片所参与反应的离子方程式为_。 (3)乙同学为模拟过程 的反应 ,在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作 ,使 G处圆底烧瓶中产生大量白烟 ,你认为这项操作是 _ (填字母 )。 a.关闭 K3并熄灭酒精灯 b.关闭 K4并熄灭酒精灯 c.关闭 K3、 K4并熄灭酒精灯 (4)丙同学认为该系列实验装置存在一处明显的设计缺陷 ,你认为该设计缺陷是_
