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第13讲 氮及其化合物A组 基础题组1.(2017北京海淀一模,6)二十四节气是中国历法的独特创造,四月农谚:“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是( ) A.KB.NC.PD.C2.(2017北京朝阳期中,6)已知物质X、Y、Z之间存在如下转化关系,将装满气体Z的试管倒扣在水槽中,溶液最终约充满试管体积的2/3。则X是( )XYZA.NaB.SC.CH4D.NH33.(2017北京顺义二模, 7)氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( ) A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D.向海洋排放含N的废水会影响海洋中N的含量4.(2017北京门头沟一模,8)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法的是( ) A.X是N2O5B.可用排空气法收集NO气体C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸D.由NH3N2,从原理上看,NH3可与NO2反应实现5.(2017北京理综,12)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( ) A.由中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应6.(2017北京西城二模,27)氨氮废水中的氮元素多以N和NH3H2O的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如下:含N的废水低浓度氨氮废水含余氯废水达标废水(1)中加入NaOH溶液,调pH=11并鼓入大量空气。用离子方程式表示加NaOH溶液的作用是 ;鼓入大量空气的目的是 。 (2)中加入适量NaClO溶液,控制pH在67,将氨氮转化为无毒物质。为了完全从废水中去除氨氮,加入的NaClO与水体中N的物质的量之比最小是 。 过程发生3个反应:.ClO-+H+HClO.N+HClONH2Cl+H+H2O(NH2Cl中Cl元素为+1价). 已知:水体中以+1价形式存在的氯元素有消毒杀菌的作用,被称为“余氯”。下图为NaClO加入量与“余氯”含量的关系示意图。其中氨氮含量最低的点是c点。 b点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是(用化学式表示) ;反应的化学方程式是 。 (3)中用Na2SO3溶液处理含余氯废水,要求达标废水中剩余Na2SO3的含量小于5 mgL-1。若含余氯废水中NaClO的含量是74.5 mgL-1,则处理10 m3含余氯废水,至多添加10% Na2SO3溶液 kg(溶液体积变化忽略不计)。 B组 提升题组7.(2015北京理综,12)在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡 下列说法不正确的是( )A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O22NO2B.中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应C.对比、中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D.针对中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化8.(2017北京海淀期中,10)某同学进行下列实验:装置操作现象将盛有浓硝酸的烧杯A放入盛有淀粉KI溶液的烧杯C中,然后将铜片放入烧杯A后,立即用烧杯B罩住烧杯A液体上方立即出现大量红棕色气体;一段时间后,红棕色气体消失,烧杯A和C中的液体都变成蓝色下列说法合理的是( )A.烧杯A中发生反应:3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO+4H2OB.红棕色气体消失只与NO2和烧杯C中的KI发生反应有关C.烧杯C中溶液变蓝只与NO2和C中溶液发生反应有关D.若将铜片换成铁片,则C中的液体也可能变蓝9.(2017北京石景山一模,10)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示: 下列说法正确的是( )A.中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2B.中溶液存在:c(Cu2+)+c(H+)=c(N)+c(OH-)C.由上述实验得出结论:常温下,Cu既可与稀硝酸反应,也可与稀硫酸反应D.中反应的化学方程式:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO+4H2O10.(2017北京海淀期中,12)合成氨及其相关工业中,部分物质间的转化关系如下: 下列说法不正确的是( )A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素B.反应、和的氧化剂相同C.的产物可在上述流程中被再次利用D.中发生反应:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3+NH4Cl11.(2017北京理综,27)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。(1)SCR(选择性催化还原)工作原理: 尿素CO(NH2)2水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式: 。 反应器中NH3还原NO2的化学方程式: 。 当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成: 。 尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 gmol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 molL-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 molL-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。 (2)NSR(NOx储存还原)工作原理:NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。 图a 图b通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是 。 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是 。 还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整: NNO+ H2O 答案精解精析A组 基础题组1.B 氮气和氧气在闪电的作用下反应生成NO,NO经过一系列的化学变化,最终转化为植物所需要的氮肥,故选B。 6.答案 (1)N+OH-NH3H2O 将NH3吹出(2)32NH2Cl 2NH2Cl+HClON2+3HCl+H2O(3)13.1解析 (1)含N的废水中加入NaOH溶液,调pH=11,废水中的N和NaOH发生反应,离子方程式为N+OH-NH3H2O;鼓入大量空气可以将NH3吹出;(2)利用得失电子守恒知,加入的NaClO与水体中N的物质的量之比最小是32;观察图像判断出,ab段发生的是反应,故b点表示的溶液中氮元素的主要存在形式是NH2Cl;bc段“余氯”含量减少,说明+1价的氯元素减少,则反应的化学方程式是2NH2Cl+HClON2+3HCl+H2O;(3)Na2SO3溶液与NaClO溶液反应的化学方程式为Na2SO3+NaClONa2SO4+NaCl,则处理10 m3含余氯废水需要n(Na2SO3)=n(NaClO)=74.5 mgL-1(10103)L10-3gmg-174.5 gmol-1=10 mol,则m(Na2SO3)=10 mol126 gmol-110-3kgg-1=1.26 kg;达标废水中最多残留Na2SO3的质量为5 mgL-1(10103)L10-6kgmg-1=0.05 kg,故至多添加10% Na2SO3溶液的质量为=13.1 kg。 B组 提升题组7.答案 C A项,Fe与稀HNO3反应生成NO,无色的NO易被空气中的O2氧化为红棕色的NO2,化学方程式为2NO+O22NO2;B项,中现象说明Fe遇到浓HNO3易发生钝化,表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应;C项,浓HNO3的氧化性强于稀HNO3;D项,Fe、Cu、浓HNO3可构成原电池,连接电流计可以判断Fe是否被氧化。8.D A项,Cu 和浓HNO3反应生成NO2;B项,红棕色气体消失,也可能是NO2和水反应所致;C项,烧杯C中溶液变蓝也可能是因为挥发出的硝酸和C中溶液发生了反应;D项,浓硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸也能使C中的液体变蓝。9.D A项,铜片与稀硝酸反应生成NO;B项,中溶液为Cu(NO3)2溶液,由电荷守恒知,2c(Cu2+)+c(H+)=c(N)+c(OH-);C项,常温下,铜不能与稀硫酸反应;D项,中反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO+4H2O。 解析 (1)n(NH3)=2n(H2SO4)-n(NaOH)=2c1V110-3 mol-c2V210-3molnCO(NH2)2=n(NH3)=molmCO(NH2)2=nCO(NH2)260 gmol-1=mol60 gmol-1=(6c1V1-3c2V2)10-2 g则a g尿素溶液中尿素的质量分数为:100%=。(2)观察图a可知BaO起到了储存NOx的作用。观察图b可知,当Ba(NO3)2用H2还原时,氮元素开始时转化为NH3,由得失电子守恒可得消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比为81。分析可知,反应物15NO、NH3与产物15NNO的化学计量数应是一样的,然后结合得失电子守恒及原子守恒可得反应的化学方程式。
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