2019版高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 跟踪检测(十二)氮的循环 鲁科版.doc

2019版高考化学一轮复习第3章自然界中的元素跟踪检测（十二）
氮的循环鲁科版
1．绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想，如减少污染，防止浪费等。

下列符合绿色化学实验的是( )
A．用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气
B．将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中
C．用CCl4进行萃取操作练习时，将溴水改成碘水
D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后，再清洗玻璃仪器
解析：选C 品红溶液可以用来检验SO2气体，但不能用来吸收尾气，A错误；CO还原Fe2O3后的尾气中含有少量CO气体，直接排放到空气中会造成污染，B错误；溴易挥发，而碘不易挥发，C正确；锌与稀硫酸制氢气后的废液倒入水槽会污染环境，D错误。

2.某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润)，挂在铁架台上。

另取一只盛某种溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方(如右图)。

过一会儿，发现纸蝴蝶
变为红色。

下表的组合中，能够实现上述变化的是( )
A．①②B．③④
C．①④ D．②③
解析：选A 浓硝酸易挥发，酸性气体HNO3遇石蕊变红；浓氨水易挥发，碱性气体NH3遇酚酞变红。

3．(2018·松江模拟)某同学探究氨和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是( )
A．室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较氨水和NaOH碱性强弱
B．将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中，研究Al(OH)3的两性
C．将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，观察到白烟
D．加热除去NH4Cl中的少量NaHCO3
解析：选A 氨水的主要成分NH3·H2O是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，可比较氨水和NaOH 碱性强弱，A正确。

由于NH3·H2O是弱碱，Al(OH)3不能溶于氨水中，故无法验证Al(OH)3的酸性，B错误。

浓硫酸无挥发性，无法观察到白烟，C错误。

NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。

4．某实验过程如图所示：则图③的试管中的现象是(
)
A ．无明显现象，因稀H 2SO 4不与铜反应
B ．铜片溶解，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 ．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
解析：选D 生成的Cu(NO 3)2在H 2SO 4的酸性条件下相当于又有了HNO 3，铜片会继续溶解生成NO 。

5．在如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥气体a ，将滴管中的液体b 挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f ，烧杯中的液体d 呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。

则a 和b 分别是( )
解析：选D 一氧化氮和水不反应，所以不能形成喷泉，A 错误；CO 2与饱和NaHCO 3溶液不反应，不能形成喷泉，B 错误；Cl 2不溶于饱和NaCl 溶液，也不与其反应，锥形瓶与烧瓶内压强相等，不能形成喷泉，C 错误；NH 3与盐酸能发生反应，生成物为NH 4Cl 固体，气体被吸收进入溶液中，烧瓶内压强减小为零，同外界大气压产生压强差，所以形成喷泉，并充满烧瓶，D 正确。

6．(2018·宣城第一次调研)化学与生产、生活密切联系。

下列说法正确的是( ) A ．食品包装中使用生石灰或硅胶可吸收水分使食品保持干燥 B ．将化工厂排放废气的烟囱加高可减少烟尘对环境的污染 C ．将家用84消毒液与洁厕灵混合使用可提高去污效果 D ．向海水中加明矾可使海水淡化
解析：选A 生石灰或硅胶是常见的干燥剂，可吸收水分使食品保持干燥，A 正确；烟囱加高，依然还是排放污染物，对环境照样造成污染，B 错误；84消毒液的主要成分是NaClO ，洁厕灵的主要成分是盐酸，混合使用会生成Cl 2污染空气，去污效果减弱，C 错误；向海水中加明矾可以除去海水中的悬浮物，不能使海水淡化，D 错误。

7．(2018·湘潭模拟)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图)。

下列有关表述正确的是( )
A．NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B．NO2与水反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C．NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应
D．利用上述关系制取NaHCO3的操作为向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2、NH3，然后过滤得到NaHCO3
解析：选C NaHCO3不是化肥，A项错误；氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，B 项错误；制NaHCO3时是向饱和NaCl溶液中依次通入NH3和CO2，D项错误。

8．废水脱氮工艺中有一种方法是在废水中加入过量NaClO使NH＋4完全转化为N2，该反应可表示为2NH＋4＋3ClO－===N2↑＋3Cl－＋2H＋＋3H2O。

下列说法中，不正确的是( ) A．反应中氮元素被氧化，氯元素被还原
B．还原性：NH＋4＞Cl－
C．反应中每生成1 mol N2，转移6 mol电子
D．经此法处理过的废水可以直接排放
解析：选D 反应中N元素由－3价升高为0价，NH＋4为还原剂，Cl元素由＋1价降低为－1价，被还原生成Cl－，Cl－为还原产物，还原性：NH＋4＞Cl－，A、B两项正确；C项，N元素由－3价升高为0价，被氧化，所以反应中每生成1 mol N2，转移6 mol电子，正确；D 项，由反应的离子方程式可知经此法处理过的废水呈酸性，不能直接排放，错误。

9.(2018·山师附中模拟)用图中装置进行实验，一段时间后，现象与预
测不一致的是( )
解析：选D A项，浓氨水具有挥发性，挥发出的NH3溶于水呈碱性，酚酞遇碱变红，正确；B项，浓硝酸具有挥发性，硝酸蒸气溶于水得稀硝酸溶液，具有强氧化性，与KI反应生成I2，淀粉遇I2变蓝，正确；C项，浓盐酸和浓氨水都具有挥发性，挥发出的HCl和
NH3相遇生成氯化铵固体小颗粒，装置内有白烟，正确；D项，亚硫酸不稳定，分解产生SO2，SO2具有还原性，能使溴水退色，错误。

10．2016年10月，“长征二号”火箭成功将“神舟十一号”载人飞船送入太空，实现了我国宇航员中期在轨驻留。

火箭使用的液体推进剂是偏二甲肼[(CH3)2N—NH2]和N2O4，发生化学反应：C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＜0。

关于该反应的说法不正确的是( )
A．N2O4作氧化剂
B．C2H8N2中有两种元素被氧化
C．消耗1 mol C2H8N2时，生成201.6 L气体
D．消耗等量燃料时，生成液态水比生成气态水放出的热量多
解析：选C A项，反应中N2O4中的N元素化合价降低，是氧化剂，正确；B项，C2H8N2中C、N两种元素的化合价都升高，所以这两种元素均被氧化，正确；C项，生成气体所处的温度、压强未知，无法计算体积，错误；D项，由于液态水的能量低于气态水，所以生成液态水时放出热量更多，正确。

11．(2018·邯郸大名一中月考)向50 mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每一段只对应一个反应。

下列说法正确的是( )
A．开始时产生的气体为H2
B．AB段发生的反应为置换反应
C．所用混合溶液中c(HNO3)＝0.5 mol·L－1
D．参加反应的铁粉的总质量m2＝5.6 g
解析：选D 向混合溶液中逐渐加入铁粉，铁首先和稀硝酸反应生成Fe(NO3)3和NO；当溶液中硝酸完全被消耗之后，过量的铁能和Fe3＋反应生成Fe2＋；当Fe3＋完全反应之后，过量的铁和稀硫酸反应生成FeSO4和H2。

由以上分析可知，开始生成的气体是NO，A错误；AB 段的反应是铁和Fe3＋的反应，不是置换反应，B错误；A点对应的气体是NO，物质的量是0.05
mol，根据氮原子守恒可知，稀硝酸的物质的量浓度是0.05 mol
0.05 L
＝1.0 mol·L－1，C错误；生
成氢气的体积是0.56 L，物质的量为0.025 mol，所以反应中共转移电子0.05 mol×3＋0.025 mol×2＝0.2 mol，参加反应的铁最终在溶液中以Fe2＋的形式存在，因此根据电子得失守恒可知，消耗铁的物质的量是0.1 mol，质量是5.6 g，D正确。

12．羟胺(NH2OH，不稳定、极易溶于水的白色固体)在有机合成中用作还原剂。

回答下
列问题：
(1)羟胺分子的电子式为__________________，其中氮的化合价为________。

(2)以Pd/C 为催化剂，用H 2还原硝酸制备羟胺，反应的化学方程式为___________。

(3)羟胺为一元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。

羟胺溶于水的电离方程式为____________________________，电离常数K b 的值为________________(已知：NH 2OH ＋H
＋
3
OH ＋的平衡常数K ＝6.6×105；K W ＝1.0×10
－14
)。

羟胺与硫酸形成的正盐的化学式为
________。

(4)羟胺是一种强还原剂。

向装有少量AgBr 的试管中加入羟胺溶液，观察到的现象是______________________。

羟胺作还原剂的优点是_____________________________。

(5)羟胺可以把碱性废水中剧毒的Na 3AsO 3转化为Na 3AsO 4，理论上1 mol 羟胺可除去废水中溶解的1 mol Na 3AsO 3，该反应的还原产物为________。

在有机合成中，羟胺与丁二酮(OO)反应制备检验镍离子的丁二酮肟(HONNOH)，反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。

解析：(1)从结构上看，羟胺是由氨分子()中的一个氢原子(·H)被羟基
()代替形成的，故羟胺分子的电子式为。

羟胺分子中，H 的化合
价是＋1价，O 的化合价是－2价，根据化合物中正、负化合价代数和为0可以求出N 的化合价是－1价。

(2)HNO 3被还原为NH 2OH ，N 的化合价由＋5价降低到－1价，即1 mol HNO 3得到6 mol e
－
，还原剂是H 2，1 mol H 2失去2 mol e －
，由得失电子守恒知，1 mol HNO 3氧化3 mol H 2，
可得反应的化学方程式为HNO 3＋3H 2=====Pd/C
NH 2OH ＋2H 2O 。

(3)由“NH 3＋H 2
＋4
＋OH －
”类比，写出一元弱碱羟胺的电离方程式：NH 2OH ＋
H 23
OH ＋
＋OH －
(实质是羟胺分子中含有孤电子对的氮原子结合水电离出的H ＋
生成
NH 3OH
＋
)，K b ＝
c
3
OH
＋
c
－
c
2
＝
c
3
OH
＋
c
－
c
＋
c 2
c
＋
＝K ·K W ＝
6.6×105
×1.0×10
－14
＝6.6×10－9。

NH 3OH ＋
是一价阳离子，与硫酸形成的正盐同Na 2SO 4类似，
就是把Na ＋
换成NH 3OH ＋
，即为(NH 3OH)2SO 4。

(4)NH 2OH 中－1价的N 失电子被氧化为N 2(有气泡产生)，AgBr 中的Ag ＋
得电子被还原为Ag(固体逐渐变黑)。

在反应中，羟胺被氧化生成N 2和H 2O ，故被称为绿色还原剂，其优点是不产生其他杂质。

(5)1 mol Na 3AsO 3被氧化为Na 3AsO 4失去2 mol e －
(As 的化合价由＋3价升高到＋5价)，1 mol 羟胺中的N 原子得到2 mol e －
，N 的化合价由－1价降低到－3价，还原产物为NH 3。

观察反应物丁二酮()和生成物丁二酮肟()的结构简式可发
现，丁二酮中羰基上的氧原子被N —O —H 代替，即2个羰基中的氧原子结合2个羟胺分子中
的4个氢原子生成水：
答案：(1) －1
(2)HNO 3＋3H 2=====Pd/C
NH 2OH ＋2H 2O (3)NH 2OH ＋H 2O
NH 3OH ＋＋OH －
6．6×10－9
(NH 3OH)2SO 4
(4)固体逐渐变黑，并有气泡产生 不产生其他杂质(或不会对反应体系引起二次污染)
(5)NH 3
＋2NH 2OH ―→
＋2H 2O
13．大气污染物主要成分是SO 2、NO 2、C x H y 及可吸入颗粒等，主要来自于燃煤、机动车尾气和工业废气。

(1)上述成分中能形成酸雨的是__________(填化学式)。

(2)煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径之一。

利用煤的气化获得的水煤气(主要成分为CO 、CO 2和H 2)在催化剂作用下可以合成绿色燃料甲醇。

已知：
CO 2(g)＋3H 2(g)===CH 3OH(g)＋H 2O(g) ΔH 1＝－58.7 kJ·mol －1
CO 2(g)＋H 2(g)===CO(g)＋H 2O(g) ΔH 2＝＋41.0 kJ·mol －1
CO 与H 2生成CH 3OH 气体反应的热化学方程式是__________________________。

(3)空气质子交换法治理SO 2，其原理是将含有SO 2的烟气与O 2通过电化学反应制得硫酸，负极的电极反应式是________________________________________________。

(4)湿法吸收工业尾气中的NO 2，常选用纯碱溶液，将NO 2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐。

反应的离子方程式是_________________________________________________。

(5)用高能电子束激活烟气(主要成分是SO 2、NO 2、H 2O 等)，会产生O 3等强氧化性微粒。

烟气经下列过程可获得化肥。

该化肥中含有的离子是________(填离子符号)。

解析：(1)SO2和氮氧化物是形成酸雨的主要气体。

(2)把已知的热化学方程式分别编号为①、②，根据盖斯定律由①－②得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－99.7 kJ·mol－1。

(3)空气质子交换法治理SO2，电解质溶液为酸性溶液，其原理是将含有SO2的烟气与O2通过电化学反应制得硫酸，负极的电极反应式是SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋。

(4)用Na2CO3溶液吸收工业尾气中的NO2，将NO2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐，结合原子守恒和电子守恒分析，可知反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，反应的离子方程式为CO2－3＋2NO2===NO－2＋NO－3＋CO2。

(5)SO2能够被臭氧氧化为SO3，SO3与水反应生成硫酸，NO2与H2O反应生成硝酸，NH3与酸反应生成铵盐，因此该化肥中含有的离子是NH＋4、SO2－4、NO－3。

答案：(1)SO2、NO2
(2)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH＝－99.7 kJ·mol－1
(3)SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋
(4)CO2－3＋2NO2===NO－2＋NO－3＋CO2
(5)NH＋4、SO2－4、NO－3
14．磷化氢(PH3)是一种剧毒气体，是最常用的高效熏蒸杀虫剂，也是一种电子工业原料。

(1)在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂，遇水蒸气放出PH3气体，该反应的化学方程式为____________________________________。

(2)利用反应PH3＋3HgCl2===P(HgCl)3＋3HCl，可准确测定微量的PH3。

①HgCl2溶液几乎不导电，说明HgCl2属于________(填“共价”或“离子”)化合物。

②通过测定溶液________变化，可测定一定体积空气中PH3的浓度。

(3)PH3的一种工业制法涉及的物质转化关系如图所示：
①亚磷酸属于________元酸。

②当反应Ⅰ生成的n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)＝3∶1时，参加反应的n(P4)∶n(NaOH)＝________。

(4)一种用于处理PH3废气的吸收剂成分为次氯酸钙80%、锯木屑(疏松剂)15%、活性炭
2.5%、滑石粉(防结块)2.5%。

①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4的化学方程式为________________________。

②空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程，其原因可能是________________________。

(5)从(4)中的吸收残留物中回收磷酸氢钙(CaHPO4)的方法如下：
①试剂X 为________(填化学式)。

②已知25 ℃时，H 3PO 4的K a1＝7.5×10－3
、K a2＝6.3×10－8
、K a3＝4.4×10
－13。

加入Y 时，
应控制悬浊液pH________7(填“＞”“＝”或“＜”)，通过计算说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)磷化铝(AlP)遇水蒸气放出PH 3气体，结合原子守恒推知还生成Al(OH)3，化学方程式为AlP ＋3H 2O===Al(OH)3＋PH 3↑。

(2)①HgCl 2溶液几乎不导电，说明溶液中离子浓度较小，HgCl 2难发生电离，故HgCl 2
为共价化合物。

②PH 3与HgCl 2反应生成P(HgCl)3和HCl ，溶液的导电性和酸性均增强，故可通过测定溶液电导率或pH 的变化测定一定体积空气中PH 3的浓度。

(3)①亚磷酸钠的化学式为Na 2HPO 3，据此推测亚磷酸(H 3PO 3)属于二元弱酸。

②反应Ⅰ中黄磷(P 4)与NaOH 溶液发生“歧化反应”生成NaH 2PO 2、Na 2HPO 3和PH 3，其中PH 3是还原产物，NaH 2PO 2和Na 2HPO 3是氧化产物，若产物中n (NaH 2PO 2)∶n (Na 2HPO 3)＝3∶1，设n (Na 2HPO 3)＝a mol ，则有n (NaH 2PO 2)＝3a mol ，反应中得电子的物质的量为3a mol ＋3a mol ＝6a mol ；据得失电子守恒可知，反应中生成PH 3的物质的量为2a mol ；据P 、Na 元素守恒可知，n (P 4)＝1.5a mol 、n (NaOH)＝5a mol ，故参加反应的n (P 4)∶n (NaOH)＝1.5a mol∶5a mol ＝3∶10。

(4)①次氯酸钙将PH 3氧化为H 3PO 4，而本身被还原为CaCl 2，化学方程式为2Ca(ClO)2＋PH 3===H 3PO 4＋2CaCl 2。

②Ca(ClO)2属于强碱弱酸盐，与水蒸气接触后水解生成HClO ，而HClO 的氧化能力强于Ca(ClO)2，故空气中的水蒸气可加快PH 3的氧化过程。

(5)①磷酸氢钙(CaHPO 4)加水溶解后，加入试剂X 调节pH ，过滤得到Ca 3(PO 4)2沉淀，显然该过程为中和HPO 2－
4电离产生的H ＋
，为防止引入新杂质，试剂X 应选择CaO 或Ca(OH)2。

②加入试剂Y 搅拌后生成CaHPO 4，HPO 2－
4在水溶液中发生电离(HPO 2－
43－4＋H ＋
)和水解
(HPO 2－4
＋H 22
PO －4
＋OH －
)，则HPO 2－4的电离常数K a (HPO 2－4
)＝
c ＋
c
3－4
c
2－
4
＝
4.4×10
－13，HPO 2－4
的水解常数K h (HPO 2－4
)＝
c
2
PO －
4
c
－
c
2－4
＝1×10－14
6.3×10
－8≈1.59×10－7，显然K h (HPO 2－
4)＞K a (HPO 2－
4)，说明HPO 2－
4的水解程度大于其电离程度，溶液呈碱性，故应控制悬浊液pH 大于7。

答案：(1)AlP ＋3H 2O===Al(OH)3＋PH 3↑
(2)①共价 ②电导率(或pH) (3)①二 ②3∶10
(4)①2Ca(ClO)2＋PH 3===H 3PO 4＋2CaCl 2
②次氯酸钙与水蒸气接触，水解得到氧化能力更强的HClO (5)①Ca(OH)2(或CaO) ②＞
K a (HPO 2－4
)＝c ＋
c
3－4
c
2－
4
＝4.4×10
－13
；
K h (HPO 2－4
)＝
c
2
PO －
4c
－
c
2－4
＝1×10－14
6.3×10
－8＞K a (HPO 2－4)，HPO 2－4的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性
15．(2018·南通一模)工业上利用氧化铝基废催化剂(主要成分为Al 2O 3，少量Pd)回收Al 2(SO 4)3及Pd 的流程如下：
(1)焙烧时产生的气体X 为________(填化学式)。

(2)浸液Y 的主要成分为________(填化学式)。

(3)“热还原”过程中发生反应的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。

(4)上述流程中焙烧温度不宜过高，否则会导致硫酸铵固体的分解。

某兴趣小组为探究高温下硫酸铵的分解产物，通过下列装置进行实验，观察到B 中溶液颜色变浅，C 中无明显现象。

①装置B 的作用是____________________________。

②进一步测定可知：D 中收集的气体相对分子质量为28。

写出(NH 4)2SO 4高温分解的化学方程式：______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(5)Pd 是优良的储氢金属，其储氢原理为2Pd(s)＋x H 2(g)===2PdH x (s)，其中x 的最大值为0.8。

已知：Pd 的密度为12 g·cm －3
，则1 cm 3
Pd 能够储存标准状况下H 2的最大体积为________ L 。

(计算结果保留整数)
解析：(1)废催化剂和(NH 4)2SO 4焙烧中产生的气体X 通入浸液Y 中发生中和反应，则X 为碱性气体NH 3。

(2)NH 3中和浸液Y 生成(NH 4)2PdCl 6，则浸液Y 为酸性，主要成分为H 2PdCl 6。

(3)H 2还原(NH 4)2PdCl 6生成Pd ，Pd 的化合价降低，H 的化合价升高，从元素守恒分析，NH ＋
4和Cl －
反应后生成NH 3和HCl ，根据Pd 和H 元素配平反应。

(4)①B 中的品红退色，说明有SO 2产生，所以B 的作用是检验产物中是否有SO 2。

②C 中无明显现象，说明没有O 2生成，D 中收集到相对分子质量为28的气体，则为N 2，根据N 、S 的得失电子守恒配平反应。

(5)根据反应方程式知：2 mol Pd ～x mol H 2，2×106.412×1＝0.8×22.4
V 2
，得V (H 2)＝1 L 。

答案：(1)NH 3 (2)H 2PdCl 6
(3)(NH 4)2PdCl 6＋2H 2=====△
Pd ＋2NH 3＋6HCl (4)①检验产物中的SO 2
②3(NH 4)2SO 4=====高温
4NH 3↑＋N 2↑＋3SO 2↑＋6H 2O↑ (5)1。