课时作业24：氮及其化合物

第4讲氮及其化合物
[A级全员必做题]
1.(2019·黑龙江哈尔滨模拟)下列物质的用途不正确的是()
答案B
2.(2019·泰州模拟)常温常压下，注射器甲中装有NO2气体，注射器乙中装有相同体积的空气，注射器与U形管连通，固定活塞。

如图所示，打开两个止水夹，足够时间后，将会看到U形管中液面()
A.a端上升，b端下降
B.a端下降，b端上升
C.U形管中液面无变化
D.无法判断
答案A
3.(2019·山东潍坊统考)下列关于氮及其化合物的说法错误的是()
A.所有的铵盐都能与烧碱共热生成NH3
B.浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性
C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强，更容易造成人体缺氧
D.把带火星的木条伸入充满NO2和O2混合气体(NO2和O2的物质的量之比为4∶1)的集气瓶中，木条复燃，说明NO2支持燃烧
解析浓硝酸与碳的反应中，浓硝酸只体现强氧化性，B错误。

答案B
4.氮元素在海洋中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
过程中可用下图表示。

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③
C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D.向海洋中排放含NO－3的废水会影响海洋中NH＋4的含量
解析A项，海洋中氮循环起始于氮的还原，A错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原氮，不一定有氧气参与，C错误；D项，由氮的循环过程可知，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH＋4的含量，D正确。

答案D
5.(2020·济宁一模)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法中不正确的是()
A.X是N2O5
B.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.从原理上看，NH3可与NO2反应实现NH3→N2的转化
解析NO遇空气中的氧气被氧化为NO2，不可用排空气法收集NO气体，故B 错误。

6.科学家从化肥厂生产的(NH 4)2SO 4中检出化学式为N 4H 4(SO 4)2的物质，该物质的
晶体中含有SO 2－4和N 4H 4＋4两种离子，当N 4H 4＋4遇到碱性溶液时，
会生成N 4分子。

下列说法正确的是( )
A.14N 、N 4与N 2互为同位素
B.N 4H 4(SO 4)2的电离方程式为N 4H 4(SO 4)2N 4H 4＋4＋2SO 2－4
C.N 4H 4(SO 4)2不能与草木灰、K 3PO 4等化肥混合施用
D.N 4H 4(SO 4)2中只含共价键，不含离子键
解析 同种元素的不同原子之间互为同位素，N 4与N 2为单质，A 项错误；
N 4H 4(SO 4)2晶体中含有SO 2－4和N 4H 4＋4两种离子，N 4H 4(SO 4)2为离子化合物，电离
方程式为N 4H 4(SO 4)2===N 4H 4＋4＋2SO 2－4，B 项错误；草木灰的主要成分K 2CO 3、
K 3PO 4都为强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，当N 4H 4＋4遇到碱性溶液时，会生成N 4
分子，故不能混合施用，C 项正确；N 4H 4(SO 4)2中含有离子键，D 项错误。

答案 C
7.(2020·四川四市一诊，7)当前，汽车尾气已成为许多城市空气的主要污染源。

研究表明，含TiO 2的混凝土或沥青可以部分消除汽车尾气中的氮氧化物，其原理如下：
下列关于该“消除”过程的叙述不正确的是( )
A.部分光能转变为化学能
B.消除总变化为NO 2＋O 2＋H 2O ―→HNO 3
C.消除反应能全天候发生
D.使用纳米TiO 2的消除效率更高
解析 题中示意图表明，在TiO 2催化作用下，紫外线提供能量，发生反应：4NO x
＋(5－2x )O 2＋2H 2O =====TiO 2紫外线4HNO 3，A 、B 正确；没有紫外线时题述反应不能发生，
C 不正确；纳米TiO 2与紫外线接触面积更大，将产生更多的光生电子和光生空穴，从而消除更多的NO x ，
D 正确。

[B级拔高选做题]
8.已知3.25 g某金属X与过量稀硝酸反应，在反应过程中未见气体生成。

反应后在所得溶液中加入热烧碱溶液放出一种气体，其体积为280 mL(标准状况)，则X 为()
A.Zn
B.Fe
C.Cu
D.Ag
解析设X与稀硝酸反应后生成硝酸盐的化学式为X(NO3)n，X的相对原子质量
为M x，则
3.25 g
M x g·mol×n＝
280 mL
22 400 mL·mol－1×[＋5－(－3)]，M x
＝32.5n。

分析知n＝
2，M x＝65，故X为Zn。

答案A
9.(2020·黑龙江重点中学联考)一定温度下，探究铜与稀HNO3反应，过程如图，下列说法不正确的是()
A.过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO－3＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B.过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C.由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
D.当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
解析过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应生成NO气体，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO－3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A项正确；随着反应进行，溶液中生成硝酸铜，根据氮元素守恒，过程Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中的大，因此反应速率增大的原因不是硝酸浓度增大，B项错误，过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快，结合B项分析及实验过程可知，NO2对反应具有催化作用，C项正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，NO 与氧气、水反应生成硝酸，能与铜继续反应，D项正确。

10.已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。

利用如图装置制取氮气，并用氮气制备Ca 3N 2，Ca 3N 2遇水发生水解反应。

下列说法错误的是( )
A.①中发生的化学反应为NaNO 2＋NH 4Cl=====△NaCl ＋N 2↑＋2H 2O
B.④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓H 2SO 4、碱石灰
C.③中盛放的试剂是NaOH 溶液
D.实验结束，取⑤中的少量产物于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝
解析 由题干可知，装置①为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体
混合加热生成氮气、氯化钠和水，所以反应方程式为NaNO 2＋NH 4Cl=====△NaCl ＋
N 2↑＋2H 2O ，故A 正确。

Ca 3N 2遇水发生水解，所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置④应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放碱石灰，故B 正确。

装置中含有氧气，可利用装置③除去装置中的氧气，NaOH 溶液不能除去氧气，可改成酸性氯化亚铁溶液，故C 错误。

实验结束后，装置⑤中有生成的Ca 3N 2，Ca 3N 2遇水发生水解反应生成NH 3和Ca(OH)2，NH 3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故D 正确。

答案 C
11.如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说法不正确的是( )
A.一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B.用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L －1 HNO 3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L ，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C.硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多
D.当硝酸浓度为9.75 mol·L －1时还原产物是NO 、NO 2、N 2O ，且其物质的量之比为5∶3∶1
解析 根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A 正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸铁)。

因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1 mol ，B 错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO 2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C 正确；根据图像可知当硝酸浓度为9.75 mol·L －1时还原产物是NO 、NO 2、N 2O ，且其物质的量之比为10∶6∶2＝5∶3∶1，D 正确。

答案 B
12.某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：
4HNO 3=====△4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O)。

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，立即伸入三颈烧瓶中，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________，产生该气体的主要化学反应方程式是_________________________________________________________
(2)装置C 中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后。

可观察到C 中出现白色沉淀，该白色沉淀为________(填化学式)。

其中的Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是________________________ _________________________________________________________。

(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O 2。

①下列对该气体的检验方法合适的是________(填序号)。

A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B.将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红
C.将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是_________________________________________________________。

答案 (1)红棕色 C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O
(2)BaCO 3 不能 Ca(OH)2溶液浓度小，不能将NO 2、CO 2全部吸收
(3)安全瓶、防倒吸
(4)①AC ②浓硝酸分解
13.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中重要试剂，可由NO 与Cl 2在常温常压(或稍低温度)下合成，其熔点－64.5 ℃，沸点－5.5 ℃，遇水易水解。

实验室模拟制备装置如图所示(部分夹持装置省略)，D 中三颈烧瓶置于－10 ℃冰盐水中。

经查阅资料：NO 与NaOH 溶液不反应，但NO 2＋NO ＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O 。

(1)仪器甲的名称是________。

(2)图示装置中恒压漏斗与分液漏斗相比，其优点为_________________________________________________________
(3)实验开始时.先打开K1、K2，关闭K3，打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸，至C中红棕色完全消失后，关闭K1、K2，此时装置C的作用为_________________________________________________________。

滴入适量浓盐酸，点燃酒精灯，当________(填装置字母)中充满黄绿色气体时，打开K1、K3，制备NOCl。

(4)装置乙中装有无水CaCl2，其作用为__________________________；
丙为尾气处理装置，则最佳选择为_______________________________。

解析(3)关闭K1、K2，A中依然产生NO气体，故此时C可以作为安全瓶，储存A中产生的NO气体，滴入适量浓盐酸，点燃酒精灯，当D中充满黄绿色气体时，打开K1、K3，制备NOCl。

(4)亚硝酰氯(NOCl)遇水发生水解反应，装置乙中无水氯化钙可以吸收水蒸气，防止水蒸气进入D中使NOCl水解，丙为尾气处理装置，尾气主要为NO、Cl2和NOCl、NO2，故在尾气吸收时可以选用NaOH溶液，同时为了防止NOCl和NO2挥发逸出，可以在上方加一个浸有NaOH溶液的棉花团，①中碱石灰固体不能吸收NOCl和NO气体，③中不能避免挥发出来的气体污染空气，则最佳选择为②。

答案(1)蒸馏烧瓶
(2)平衡压强，便于液体顺利流下
(3)储存A中产生的NO D
(4)防止水蒸气进入D，使NOCl水解②
14.(2019·江苏化学，16)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。

(1)N2O的处理。

N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O 分解。

NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_________________________________________________________
_________________________________________________________。

(2)NO和NO2的处理。

已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为
NO＋NO2＋2OH－===2NO－2＋H2O
2NO2＋2OH－===NO－2＋NO－3＋H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。

A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是_________________________________________________________(填化学式)；
吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_________________________________________________________
________________(填化学式)。

(3)NO的氧化吸收。

用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。

其他条件相同，NO转化为NO－3的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。

①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO－3，其离子方程式为_________________________________________________________。

②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。

其原因是_________________________________________________________
_________________________________________________________。

解析(1)NH3被O2氧化生成N2O，N元素从－3价升至＋1价，1 mol NH3失去4 mol e－，O元素从0价降至－2价，1 mol O2得到4 mol e－，根据N和O元素得失电子守恒及原子守恒配平方程式。

(2)①A项，通入尾气速率过快时，尾气吸收不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收尾气时，尾气吸收会更充分，正确；C项，补充NaOH溶液，c(OH－)增大，能更充分吸收尾气，正确。

②NO2与NaOH 反应可生成NaNO2、NaNO3和水，所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质。

由吸
收尾气的主要反应可知，NO 2吸收更充分，故吸收后排放的尾气中NO 的含量较
高。

(3)①HClO 氧化NO 生成NO －3，自身被还原为Cl －，根据得失电子守恒、原
子守恒、电荷守恒配平方程式。

②氧化NO 的是HClO ，NaClO 在酸性条件下会生成HClO ，所以pH 越小，溶液中HClO 的浓度越大，NO 转化率越高。

答案 (1)2NH 3＋2O 2=====催化剂△N 2O ＋3H 2O
(2)①BC ②NaNO 3 NO
(3)①3HClO ＋2NO ＋H 2O===3Cl －＋2NO －3＋5H ＋
②溶液pH 越小，溶液中HClO 的浓度越大，氧化NO 的能力越强。