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第4讲氮及其化合物A组基础题组1.下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()A.雷电作用是氮元素被氧化B.豆科植物的根瘤固氮属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环答案B豆科植物的根瘤固氮属于自然固氮,故B错误。2.本草纲目拾遗中在药物名“鼻冲水”条目下有:“贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使漏气,则药力不减。气甚辛烈,触人脑,非有病不可嗅”。这里所说的“鼻冲水”指的是()A.稀硝酸B.食醋C.氨水D.氢氟酸答案CA项,稀硝酸挥发性较小,不符合;B项,食醋浓度较小,与“气甚辛烈”不符;D项,氢氟酸剧毒,不符合。3.(2018陕西西安高三期末)下图所示装置在中学实验中有很多用途,可根据实验目的在广口瓶中盛放适量某试剂。下面有关其使用有误的是()A.瓶内装饱和食盐水,可用于除去氯气中的HCl气体,气体应a进b出B.瓶内装水,可用于除去NO气体中的NO2气体,气体应a进b出C.瓶口朝上,可用于收集NH3,气体应b进a出D.瓶口朝下,可用于收集CH4气体,气体应b进a出答案D甲烷的密度小于空气,瓶口朝下,可用于收集CH4气体,气体应a进b出,故D错误。4.(2018山东济南高三期末)工业上常利用反应3Cl2+2NH3 N2+6HCl检查氯气管道是否漏气。下列有关说法中错误的是()A.该反应属于氧化还原反应B.该反应中NH3表现了强氧化性C.生成1 mol N2有6 mol电子转移D.若管道漏气遇氨就会产生白烟答案BA项,反应中Cl和N化合价发生变化,属于氧化还原反应,正确;B项,NH3中N化合价升高,被氧化,NH3为还原剂表现了还原性,错误;C项,N化合价由-3价升高到0价,则生成1 mol N2时有6 mol电子转移,正确;D项,反应生成HCl,NH3可与HCl反应生成氯化铵,有白烟生成,正确。5.下列各组反应中,硝酸既体现了氧化性,又体现了酸性的是()A.C+HNO3B.NH3+HNO3C.Fe(OH)3+HNO3D.Cu+HNO3答案DA项,碳和硝酸反应中硝酸中的氮元素化合价降低,硝酸表现氧化性,没有表现酸性;B项,氨气和硝酸反应生成硝酸铵,硝酸表现酸性,没有表现氧化性;C项,氢氧化铁和硝酸反应生成硝酸铁和水,没有化合价变化,硝酸只表现酸性;D项,铜和硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水,硝酸表现酸性和氧化性。6.碳与浓硫酸共热产生的气体X和铜与稀硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示),下列有关说法错误的是()A.洗气瓶中产生的沉淀是BaCO3B.洗气瓶中产生的沉淀是BaSO4C.在Z导管口可能有红棕色的气体出现D.从Z导管口排出的气体中含有CO2答案A在BaCl2溶液中通入CO2,不能生成BaCO3沉淀,A错误;NO和洗气瓶中O2反应生成的NO2溶于水生成HNO3,HNO3将H2SO3氧化成H2SO4,因此有BaSO4沉淀生成,B正确;若O2不足,NO有剩余,则Z导管口可能出现红棕色气体,C正确;CO2未参与反应,D正确。7.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,则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为()A.11B.57C.75D.43答案A4NO2+O2+2H2O 4HNO3、4NO+3O2+2H2O 4HNO3,V(NO2)=V(NO),n(NO2)=n(NO),则生成的HNO3物质的量相等,溶液的体积也相同,故两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度相等。8.某化学兴趣小组欲在实验室模拟工业制硝酸的过程,设计了如下装置(夹持装置略去):(1)装置B中氢氧化钠固体的作用是。(2)请在装置图方框处画出必要仪器,并指出所加试剂。(3)装置D中发生反应的化学方程式为;开始反应一段时间后,撤离热源反应也可以持续进行,原因为。(4)取反应后装置G中得到的溶液20.00 mL,加23滴酚酞溶液,用0.002 mol/L的NaOH标准溶液滴定,用去10.00 mL时,达到滴定终点,则装置G中得到的溶液的pH=。答案(1)氢氧化钠固体溶于水放热,使氨气溶解度减小,且电离出OH-,使NH4+OH- NH3H2O NH3+H2O正向移动,从而使氨气逸出(答案合理即可)(2)(答案合理即可)(3)4NH3+5O2 4NO+6H2O此反应为放热反应,反应放出的热量可维持反应继续进行(4)3 解析(2)从装置B中出来的气体有NH3、O2和H2O(g),进入D装置前应将H2O(g)除去,以防止玻璃管炸裂,所以方框处缺少的是干燥装置,干燥氨气通常使用碱石灰。(4)G中发生的反应是3NO2+H2O 2HNO3+NO,得到的溶液是HNO3溶液。n(HNO3)=n(NaOH)=0.002 mol/L0.010 00 L=0.000 02 mol,c(HNO3)=0.00002mol0.02000L=110-3mol/L,所以c(H+)=110-3mol/L,pH=3。9.某化学学习小组采用下图所示装置,对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知:4HNO3 4NO2+O2+2H2O)。请回答下列问题:(1)检查装置气密性后,将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态,伸入三颈烧瓶中,并塞紧瓶塞,滴加浓硝酸,可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为,产生该气体的化学方程式是。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液,炽热的木炭与浓硝酸反应后可观察到C中出现白色沉淀,该白色沉淀为(填化学式)。(3)装置B的作用是。(4)装置D中收集到了无色气体,部分同学认为是NO,还有部分同学认为是O2。下列对该气体的检验方法不合适的是。A.向装置D中通入O2,观察集气瓶内气体的颜色变化B.将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内,观察蓝色石蕊试纸是否变红C.将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃如果D中集气瓶中收集的无色气体是氧气,则氧气的来源是。答案(1)红棕色C+4HNO3(浓) 4NO2+CO2+2H2O(2)BaCO3(3)安全瓶,防倒吸(4)B浓硝酸的分解解析(1)碳与浓硝酸在加热的条件下反应生成二氧化碳和红棕色的二氧化氮,所以可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色,反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液,二氧化碳通入其中,产生白色BaCO3沉淀。(4)NO和足量的O2反应生成红棕色的二氧化氮,故A正确;NO和O2均不具有酸性,不能用湿润的蓝色石蕊试纸进行检验,故B错误;O2能使带火星的木条复燃,而NO不能,故C项正确。硝酸在加热的条件下分解产生二氧化氮、水和氧气,所以氧气是浓硝酸在受热时分解所产生或二氧化氮溶于水之后生成的HNO3分解所产生。10.较活泼金属与硝酸反应,产物复杂。如一定浓度的硝酸与镁反应,可同时得到NO、NO2、N2三种气体。某同学欲用下列仪器组装装置来直接验证有NO、NO2生成并制取氮化镁。(假设实验中每步转化均是完全的)已知:NO2沸点是21.1 、熔点是-11 ;NO的沸点是-151 、熔点是-164 ;氮化镁遇水会发生水解:Mg3N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH3。回答下列问题:(1)为达到上述实验目的,所选用的仪器的正确连接顺序是(填序号)。a.ADCFBFEb.ACDFBFEc.AFCDFBEd.AFDCFBE(2)确定还原产物中有NO2的现象是,实验中两次使用装置F,第二次使用装置F的作用是。(3)实验前需先打开开关K,向装置内通CO2气体,其目的是,当时停止通入CO2。(4)实验过程中,发现在D中产生预期现象的同时,C中溶液颜色慢慢褪去,试写出C中反应的离子方程式:。(5)在A中反应开始时,某同学马上点燃B处的酒精灯,实验结束后通过测定发现B处的产品纯度不高,原因是(用化学方程式回答)。(6)验证B处有氮化镁生成的方法是。答案(1)a(2)D中有红棕色液体生成防止E中水蒸气进入B中,造成产物不纯(3)排出装置内空气,防止干扰实验E中产生白色沉淀(4)5NO+3MnO4-+4H+ 3Mn2+5NO3-+2H2O(5)CO2+2Mg 2MgO+C(6)取B中固体少量于试管中,向其中加入少量水,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则B中有氮化镁生成解析(1)若有NO2生成,则气体呈红棕色,根据NO2、NO的熔、沸点可知,在装置D中可将NO2冷凝为液态,可观察到装置D中有红棕色液体生成;利用NO具有还原性,用装置C中KMnO4酸性溶液检验NO;已知Mg3N2遇水会发生水解,则与Mg反应的N2必须是干燥的,气体在进入装置B之前必须用浓硫酸干燥,且要防止水蒸气进入装置B,所以装置的连接顺序为ADCFBFE。(2)确定还原产物中有NO2的现象是装置D中有红棕色液体生成。Mg3N2遇水会发生水解,实验中两次使用装置F,第一次使用装置F的作用是干燥N2,第二次使用装置F的作用是防止E中水蒸气进入B中,使Mg3N2不纯。(3)由于NO能与O2反应生成NO2,会影响对NO2、NO的验证,所以实验前先打开开关K,向装置内通CO2气体,以排出装置内空气,防止干扰实验;当观察到装置E中Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀时,表明装置中空气已经排尽,停止通入CO2。(4)实验过程中,装置D中产生预期现象的同时,装置C中溶液颜色慢慢褪去,说明KMnO4酸性溶液将NO氧化成NO3-,同时MnO4-被还原成Mn2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可知反应的离子方程式为5NO+3MnO4-+4H+ 5NO3-+3Mn2+2H2O。(5)在A中反应开始时,马上点燃B处的酒精灯,Mg会与CO2发生置换反应生成MgO和C,导致实验结束后B处制得的Mg3N2纯度不高,Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg+CO2 2MgO+C。(6)Mg3N2遇水发生水解生成Mg(OH)2和NH3,检验B处有Mg3N2生成的方法是:取B中固体少量于试管中,向其中加入少量水,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则B中有氮化镁生成。B组提升题组11.某无色透明的混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是()A.肯定没有SO2和NOB.肯定没有Cl2、O2和NO2C.可能有Cl2和O2D.肯定只有NO答案B此无色混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,说明一定含有SO2,把剩余气体排入空气中,很快变为红棕色,说明原混合气体中一定含有气体NO,NO和氧气反应生成红棕色的二氧化氮,说明原混合气体中无氧气,故A错误;Cl2为黄绿色,NO2气体为红棕色,题给混合气体为无色,所以一定不含Cl2、NO2,据上述分析原混合气体中无氧气,故B正确、C项错误;把剩余气体排入空气中,很快变为红棕色,说明含有气体NO,NO和氧气反应生成红棕色的二氧化氮,说明原混合气体中无氧气,此无色混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,说明一定含有SO2,故D错误。12.将一定量硫酸、硝酸和KNO3溶液混合成100 mL溶液,其中H2SO4、HNO3和KNO3的物质的量浓度分别是6 mol/L、2 mol/L和1 mol/L,向其中加入过量的铁粉,可产生标准状况下的混合气体体积为()A.11.2 LB.6.72 LC.8.96 LD.4.48 L答案C100 mL溶液中含有氢离子的物质的量为0.1 L6 mol/L2+0.1 L2 mol/L=1.4 mol;含有硝酸根离子的物质的量为0.1 L2 mol/L+0.1 L1 mol/L=0.3 mol,加入过量的铁粉,发生反应的离子方程式为3Fe+2NO3-+8H+ 3Fe2+2NO+4H2O和Fe+2H+ Fe2+H2,则:3Fe+2NO3-+8H+ 3Fe2+2NO+4H2O2820.3 mol1.2 mol0.3 mol剩余的氢离子的物质的量为1.4 mol-1.2 mol=0.2 mol,Fe+2H+ Fe2+H2210.2 mol0.1 mol产生气体的物质的量为0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol,标准状况下体积为0.4 mol22.4 L/mol=8.96 L。13.(2018天津理综,9,18分)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:.采样采样系统简图采样步骤:检验系统气密性;加热器将烟道气加热至140 ;打开抽气泵置换系统内空气;采集无尘、干燥的气样;关闭系统,停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为。(2)C中填充的干燥剂是(填序号)。a.碱石灰b.无水CuSO4c.P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤加热烟道气的目的是。答案(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水解析本题考查氮的氧化物、NO3-的性质等。(1)无碱玻璃棉可吸附除去烟道气中的粉尘。(2)干燥NOx应选择酸性干燥剂。注意无水CuSO4可用于检验水,一般不用作干燥剂。(3)D相当于尾气处理装置,吸收NOx可用NaOH溶液。
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