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課時規(guī)范練10　氮及其重要化合物 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個選項符合題目要求) 1.(2019浙江紹興月考)氮元素在海洋中的循環(huán)是整個海洋生態(tài)系統的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環(huán)過程可如圖表示。下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是(　　) A.海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化 B.海洋中的氮循環(huán)中屬于固氮作用的是③ C.海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與 D.向海洋排放含NO3-的廢水會影響海洋中NH4+的含量 2.中國傳統文化對人類文明貢獻巨大,古代文獻中充分記載了古代化學研究成果。下列文獻對KNO3的敘述不合理的是(　　) 選項 目的 古代文獻 說明 A 使用 “……凡研消(KNO3)不以鐵碾入石臼,相激火生,禍不可測”——《天工開物》 KNO3能自燃 B 鑒別 區(qū)分硝石(KNO3)和樸消(Na2SO4):“強燒之,紫青煙起,乃真硝石也”——《本草經集注》 利用焰色反應 C 提純 “(KNO3)所在山澤,冬月地上有霜,掃取以水淋汁后,乃煎煉而成”——《開寶本草》 溶解、蒸發(fā)、 結晶 D 性質 “(火藥)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合,以為烽燧銃機諸藥者”——《本草綱目》 利用KNO3 的氧化性 3.(2019湖北武漢華科附中周測)下列敘述不正確的是(　　) A.NH3的噴泉實驗說明氨氣極易溶于水 B.NH3遇到揮發(fā)性強酸就能產生白煙 C.硝酸應放在棕色的細口瓶中保存 D.NO和NH3均可用排空氣法收集 4.下列關于氮及其化合物的說法錯誤的是(　　) A.所有的銨鹽都能與燒堿共熱生成氨氣 B.濃硝酸不論與銅反應還是與碳反應,均體現其酸性和強氧化性 C.一氧化氮結合血紅蛋白的能力比一氧化碳還強,更容易造成人體缺氧 D.把帶火星的木條伸入充滿NO2和O2的混合氣體(NO2和O2的物質的量之比為4∶1)的集氣瓶中,木條復燃,說明NO2支持燃燒 5.(2019寧夏銀川模擬)廢水脫氮工藝中有一種方法是在廢水中加入過量NaClO使NH4+完全轉化為N2,該反應可表示為2NH4++3ClO-N2↑+3Cl-+2H++3H2O。下列說法中,不正確的是(　　) A.反應中氮元素被氧化,氯元素被還原 B.還原性:NH4+>Cl- C.反應中每生成1 mol N2,轉移6 mol電子 D.經此法處理過的廢水可以直接排放 6.(2019河南平頂山質檢)“封管試驗”具有簡易、方便、節(jié)約、綠色等優(yōu)點。觀察下列四個“封管試驗”(夾持裝置未畫出),判斷下列說法正確的是(　　) A.加熱時,a上部聚集了固體NH4Cl,說明NH4Cl的熱穩(wěn)定性比較好 B.加熱時,發(fā)現b中I2變?yōu)樽仙魵?在上部又聚集為紫黑色的固體 C.加熱時,c中溶液紅色變深,冷卻后又變淺 D.水浴時,d內氣體顏色變淺,e內氣體顏色加深 7.(2019湖北武漢外校周測)用圖中裝置進行實驗,一段時間后,現象與預測不一致的是(　　) 選項 ①中物質 ②中物質 實驗預測 A 濃氨水 酚酞溶液 ②中溶液變?yōu)榧t色 B 濃硝酸 淀粉KI溶液 ②中溶液變?yōu)樗{色 C 濃鹽酸 濃氨水 大燒杯中有白煙 D 飽和亞硫酸溶液 稀溴水 ②中無明顯變化 8.(2019山東青島模擬)下列圖像表示鐵跟一定量硝酸反應時,鐵和硝酸鐵物質的量(mol)之間的關系,其中正確的是 (　　) 二、非選擇題(本題共4小題,共52分) 9.(12分)利用如圖所示的裝置,可以驗證NH3和HCl的有關性質。實驗前a、b、c活塞均關閉。 (1)若要在燒瓶Ⅱ中產生“噴泉”現象,燒瓶Ⅰ中不產生“噴泉”現象,其操作方法是　　　　　。 (2)若先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管,在燒瓶中可觀察到的現象是　　　　　　。 (3)通過擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關,在燒瓶Ⅰ中產生“噴泉”現象,燒瓶Ⅱ中不產生“噴泉”現象,其操作方法是　　　　　　　　　 　　　　。若要在該裝置中產生雙噴泉現象,其操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。 10.(12分)利用石灰乳和硝酸工業(yè)的尾氣(含NO、NO2)反應,既能凈化尾氣,又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2,其部分工藝流程如下: (1)上述工藝中采用氣—液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底進入,石灰乳從吸收塔頂噴淋),其目的是　　　　　　　　　　;濾渣可循環(huán)使用,濾渣的主要成分是　　　　　　　　　(填化學式)。 (2)該工藝需控制NO和NO2物質的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,則會導致　　　　;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,則會導致　　　　　　　　　　　　　　。 (3)生產中溶液需保持弱堿性,在酸性溶液中Ca(NO2)2會發(fā)生分解,產物之一是NO,其反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 11.(2019黑龍江哈爾濱模擬)(14分)近幾年來關于氮污染的治理備受關注。 (1)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,能同時實現汽車尾氣中的CO、CxHy、NOx三種成分的凈化,該催化劑表面物質轉化的關系如圖1所示,化合物X可借助紅外光譜圖(如圖2所示)確定。 ①在圖示的轉化中,被還原的元素是　　　　　　,X的化學式為　　　　　　　　　　　　　　。 ②鋇元素在周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　　。 (2)SCR技術可使NOx與NH3直接反應,實現無害轉化。當NO與NO2的物質的量之比為2∶1時,寫出發(fā)生反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)利用ClO2氧化氮氧化物的反應過程如下:NONO2N2。反應Ⅰ的化學方程式是2NO+ClO2+H2ONO2+HNO3+2HCl,反應Ⅱ的離子方程式是　　　　　。 (4)加入過量次氯酸鈉可使廢水中的NH4+完全轉化為N2,而本身被還原為NaCl。 ①寫出次氯酸鈉的電子式　　　　　　　　　　　　　　。 ②檢驗廢水中是否存在NH4+的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③若處理廢水產生了0.448 L N2(標準狀況),則需消耗濃度為2 molL-1的次氯酸鈉溶液的體積為　　　　　　　　　　　 mL。 12.(2019陜西漢中質檢)(14分)亞硝酸鈉(化學式為NaNO2)是一種常用的防腐劑,回答下列問題: (1)NaNO2中氮元素的化合價為　　　　　　　。 (2)亞硝酸鈉在320 ℃時能分解產生氧化鈉固體、一氧化氮和一種常見的助燃性氣體。該反應的化學方程式　　　　　　　　　　　　　　。 (3)我國規(guī)定火腿腸中亞硝酸鈉添加標準為每千克食品含量不超過150毫克,以此計算,200 g 15%的亞硝酸鈉溶液至少可用于生產火腿腸　　　　千克。 (4)在酸性條件下,NaNO2與KI按物質的量之比1∶1恰好完全反應,且I-被氧化為I2時,產物中含氮的物質為　　　　　　　(填化學式)。 (5)工業(yè)廢水中的NaNO2可用鋁粉除去,已知此體系中包含Al、NaAlO2、NaNO2、NaOH、NH3、H2O六種物質。該反應的化學方程式為　。 (6)某同學設計實驗對工業(yè)產品中NaNO2的含量進行測定,稱取固體樣品2 g,完全溶解配制成溶液100 mL,取出25 mL溶液用0.100 molL-1酸性KMnO4溶液進行滴定(雜質不與KMnO4反應),實驗所得數據如下表所示: 滴定次數 1 2 3 4 消耗KMnO4溶液體積/mL 20.70 20.02 20.00 19.98 該樣品中亞硝酸鈉的質量分數為　　　　　　　。(已知:5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2++3H2O)  課時規(guī)范練10　氮及其重要化合物 1.D　海洋中的氮循環(huán)起始于N2→NH4+,即起始于氮的還原,A錯誤;海洋中的氮循環(huán)中屬于固氮作用的是②,B錯誤;反硝化作用中氮元素化合價降低,被還原,而O2是常見氧化劑,不需要有O2參與,C錯誤;轉化關系圖中若硝酸根離子增多,反硝化作用增強,向海洋排放含NO3-的廢水會影響海洋中NH4+的含量,D正確。 2.A　KNO3具有強氧化性,是助燃劑,但不能自燃,A項錯誤;鉀元素的焰色反應為紫色,而鈉元素的焰色反應為黃色,B項正確;KNO3易溶于水,經溶解、蒸發(fā)、結晶后可提純,C項正確;KNO3具有強氧化性,故可用在火藥中,D項正確。 3.D　NO的密度和空氣接近,且NO和O2易反應生成NO2,所以NO應采用排水集氣法收集,D項錯誤。 4.B　溶液中銨鹽與燒堿共熱發(fā)生反應:NH4++OH-NH3↑+H2O,生成氨氣,A項正確;濃硝酸與碳共熱發(fā)生反應:4HNO3(濃)+CCO2↑+4NO2↑+2H2O,濃硝酸只表現強氧化性,B項錯誤;一氧化氮結合血紅蛋白的能力比一氧化碳強,C項正確;帶火星的木條在空氣中不復燃,而伸入充滿NO2和O2的混合氣體(NO2和O2的物質的量之比為4∶1)的集氣瓶中,木條復燃,說明NO2支持燃燒,D項正確。 5.D　反應中氮元素由-3價升高為0價,NH4+為還原劑,氯元素由+1價降低為-1價,被還原生成Cl-,Cl-為還原產物,還原性:NH4+>Cl-,A、B兩項正確;氮元素由-3價升高為0價,被氧化,所以反應中每生成1 mol N2,轉移6 mol電子,C項正確;由反應的離子方程式可知經題中所給方法處理過的廢水呈酸性,不能直接排放,D項錯誤。 6.B　A選項,NH4Cl受熱分解生成的NH3、HCl,在上部又化合生成固體NH4Cl,A選項錯誤;B選項,I2易升華,正確;C選項,氨氣易揮發(fā),加熱時,氨水濃度減小,堿性減弱,溶液紅色變淺,C選項錯誤;2NO2N2O4為放熱反應,所以d內氣體顏色變深,e內氣體顏色變淺,D選項錯誤。 7.D　A項,濃氨水具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的NH3進入②中溶于水呈堿性,酚酞遇堿變紅,正確;B項,濃硝酸具有揮發(fā)性,硝酸蒸氣進入②中溶于水得稀硝酸溶液,具有強氧化性,與KI反應生成I2,淀粉遇I2變藍,正確;C項,濃鹽酸和濃氨水都具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的HCl和NH3相遇生成氯化銨固體小顆粒,裝置內有白煙,正確;D項,亞硫酸不穩(wěn)定,分解產生SO2,SO2具有還原性,SO2進入②中能使溴水退色,錯誤。 8.B　硝酸與鐵反應時,隨著鐵的物質的量的增加,先后發(fā)生下列反應:4HNO3(稀)+FeFe(NO3)3+NO↑+2H2O[或6HNO3(濃)+FeFe(NO3)3+3NO2↑+3H2O],2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2,可見生成Fe(NO3)3消耗的Fe與Fe(NO3)3變?yōu)镕e(NO3)2消耗的Fe的物質的量之比為2∶1,故圖像B正確。 9.答案 (1)先打開a、b活塞,再擠壓膠頭滴管(或先擠壓膠頭滴管,再打開a、b活塞) (2)燒瓶Ⅱ中導管口處產生白煙 (3)先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞,擠壓膠頭滴管,再打開c活塞),片刻后,關閉a活塞,然后打開b活塞 先打開a、c活塞,再擠壓膠頭滴管(或先打開a活塞,擠壓膠頭滴管,再打開c活塞),片刻后,打開b活塞 解析 (1)打開a、b活塞,再將膠頭滴管中的水擠入燒瓶Ⅱ中,由于NH3極易溶于水,使燒瓶內氣體壓強迅速減小,燒杯中的水迅速進入燒瓶Ⅱ中,形成噴泉。(2)先打開a、c活塞,再將膠頭滴管中的水擠入燒瓶Ⅱ中,燒瓶Ⅱ中的氣壓迅速減小,燒瓶Ⅰ中的HCl氣體會流向燒瓶Ⅱ中,HCl與NH3化合生成NH4Cl而產生白煙。(3)在(2)基礎上,若關閉a活塞,打開b活塞,燒杯中的水會迅速進入燒瓶Ⅰ中,形成噴泉;若打開b活塞,不關閉a活塞,燒瓶中的水便會同時進入燒瓶Ⅰ和Ⅱ中,形成雙噴泉。 10.答案 (1)使尾氣中的NO、NO2被充分吸收　Ca(OH)2 (2)排放氣體中NO含量升高　產品中Ca(NO3)2含量升高 (3)3NO2-+2H+NO3-+2NO↑+H2O 解析 (1)工藝中采用氣—液逆流接觸吸收,其目的是增大NO、NO2氣體與石灰乳的接觸面積,增強吸收效果。硝酸工業(yè)的尾氣用石灰乳吸收,吸收過濾后的濾渣可循環(huán)使用,則濾渣中主要含有未反應的Ca(OH)2。(2)控制NO和NO2物質的量之比接近1∶1,與石灰乳發(fā)生反應:Ca(OH)2+NO+NO2Ca(NO2)2+H2O。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,混合氣體發(fā)生上述反應后,NO有剩余,且不能被石灰乳吸收,導致排放的氣體中NO含量升高。若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,混合氣體發(fā)生上述反應后,NO2有剩余,NO2可與Ca(OH)2發(fā)生反應生成Ca(NO3)2,導致產品中Ca(NO3)2含量升高。(3)酸性溶液中Ca(NO2)2會發(fā)生分解,產物之一是NO,據得失電子守恒,可寫出離子方程式:3NO2-+2H+NO3-+2NO↑+H2O。 11.答案 (1)①N、O　Ba(NO3)2　②第6周期第ⅡA族　(2)16NH3+12NO+6NO217N2+24H2O　(3)2NO2+4SO32-N2+4SO42-　(4)①Na+[OCl]-?、谌∩倭繌U水溶液置于試管中,向其中加入濃NaOH溶液,加熱,用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口。若試紙變藍,則說明存在NH4+　③30 解析 (1)根據圖1,最終化合價降低的元素是N和O,根據元素守恒,X中應含有鋇元素,根據圖2,X中含有NO3-,因此化合物X的化學式為Ba(NO3)2;②鋇元素位于元素周期表第6周期ⅡA族;(2)NO與NH3反應的化學方程式為6NO+4NH35N2+6H2O,NO2與NH3發(fā)生反應的化學方程式為6NO2+8NH37N2+12H2O,當NO與NO2的物質的量之比為2∶1時,總反應方程式為:16NH3+12NO+6NO217N2+24H2O;(3)根據反應Ⅱ轉化關系:NO2→N2,N的化合價降低,NO2作氧化劑,SO32-作還原劑,SO32-被氧化成SO42-,離子反應方程式為2NO2+4SO32-N2+4SO42-;(4)①NaClO屬于離子化合物,其電子式為Na+[OCl]-;②檢驗NH4+的方法:取少量廢水溶液置于試管中,向其中加入濃NaOH溶液,加熱,用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口,若試紙變藍,則說明存在NH4+;③根據得失電子數目守恒,設需要NaClO溶液的體積為V mL,V10-322=0.4482322.4,解得V=30。 12.答案 (1)+3價　(2)4NaNO22Na2O+4NO↑+O2↑　(3)200　(4)NO　(5)NaNO2+2Al+NaOH+5H2O2Na[Al(OH)4]+NH3↑　(6)69.0% 解析 (1)根據在化合物中正負化合價代數和為零,可設亞硝酸鈉中氮元素的化合價為x,則:(+1)+x+(-2)2=0,解得x=+3,即氮元素化合價為+3價。(2)因為亞硝酸鈉在320 ℃時能分解產生氧化鈉固體、一氧化氮氣體和一種常見的助燃性氣體,故反應的化學方程式為4NaNO22Na2O+4NO↑+O2↑。(3)因為我國規(guī)定火腿腸中亞硝酸鈉添加標準為每千克食品含量不超過150毫克,所以200 g、15%的亞硝酸鈉溶液至少可用于生產火腿腸的質量為200 g15%1501 000 gkg-1=200 kg。(4)碘離子被氧化為碘單質時,碘元素化合價升高了1價,亞硝酸鈉中氮元素化合價是+3價,由于NO2-和I-的物質的量之比為1∶1,根據得失電子守恒可得,產物中含氮的物質為NO。(5)亞硝酸鈉具有氧化性,金屬鋁具有還原性,堿性條件下,二者發(fā)生氧化還原反應的化學方程式為NaNO2+2Al+NaOH+5H2O2Na[Al(OH)4]+NH3↑。(6)消耗高錳酸鉀的物質的量是0.1 molL-10.02 L=0.002 mol,則根據方程式5NO2-+2MnO4-+6H+5NO3-+2Mn2++3H2O可知,亞硝酸鈉的物質的量是0.002 mol=0.005 mol,則原樣品中亞硝酸鈉的物質的量是0.005 mol100 mL25 mL=0.02 mol,其質量為0.02 mol69 gmol-1=1.38 g,所以樣品中亞硝酸鈉的質量分數為1.38 g2 g100%=69.0%。