鲁科版高一化学暑假作业 (7)氮及其化合物
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化学作业(7)氮及其化合物
1.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
2.次磷酸(H3PO2)是一元中强酸,具有较强的还原性,有关次磷酸及其盐的说法正确的是()
A.次磷酸的电离方程式为H3PO2===H++H2PO-2
B.NaH2PO2是次磷酸的正盐,其水溶液呈中性
C.白磷与氢氧化钠溶液反应可得次磷酸盐,反应的化学方程式为P4+9NaOH===3Na3PO2+PH3↑+3H2O
D.利用H3PO2进行镀银反应时,1 mol H3PO2被氧化成H3PO4时还原4 mol Ag+
3.三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体,它在潮湿的环境中能发生反应:3NF3+5H2O===2NO+HNO3+9HF,下列有关该反应的说法正确的是()
A.NF3是氧化剂,H2O是还原剂
B.HF是还原产物
C.还原剂和氧化剂的物质的量之比是2:1
D.NF3在潮湿的空气中泄漏会产生红棕色气体
4.“绿色化学”实验已走进课堂。
下列做法符合“绿色化学”的是()
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置
②做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置
③用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验
④采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④
5.关于C、N、S等非金属元素及其化合物的说法错误的是()
A.它们都能以游离态存在于自然界中
B.二氧化硫、氮氧化物的任意排放会形成酸雨
C.浓硫酸可干燥CO2、SO2、H2S等气体,但不能干燥NH3
D.加热条件下,碳、硫单质都能与浓硝酸、浓硫酸发生反应
6.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,观察下面四个“封管实验”(夹持装置未画出),下列说法正确的是()
A.加热时,①封管上部汇集了固体NH4Cl,说明NH4Cl的热稳定性比较好
B.加热时,②、③溶液均变红,冷却后又都变为无色
C.④中,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,浸泡在冰水中的容器内气体颜色变浅
D.四个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
7.亚硝酸钠(有毒性,市场上很容易与食盐混淆)是一种常见的工业用盐,广泛用于物质合成、金属表面处理等,其物理性质与NaCl极为相似,相关化学性质如图所示,下列说法不正确的是()
A.NaNO2的热稳定性强于NH4NO2
B.NaNO2与N2H4反应中,NaNO2是氧化剂
C.可用淀粉-KI试纸和食醋鉴别NaNO2和NaCl
D.分解NaN3,每产生1 mol N2转移6 mol e-
8.某无色气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL气体甲经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则气体甲的组成为()
A.NH3、NO、CO2B.NO、CO2、N2
C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、NO2
9.资料显示:一定条件下NH3能还原CuO。
为了证明资料的真实性,利用下列装置(含药品)进行实验,其中错误的是()
10.生物脱氮工艺是目前广泛采用的污水处理工艺,可将废液中的NH+4转化为N2和水,该工艺流程如图:
已知反应Ⅰ的离子方程式为NH+4+2O2===NO-3+2H++H2O。
下列说法正确的是()
A.反应Ⅱ中NH+4转化为N2和水的离子方程式为5NH+4+3NO-3===4N2↑+9H2O+2H+
B.两池中投放的废液体积相等时,NH+4能完全转化为N2
C.常温常压下,反应Ⅱ中生成22.4 L N2转移的电子为3.75 mol
D.两池发生的反应中,氮元素只被氧化
11.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。
向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体,下同)。
向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。
下列说法正确的是()
A.c点时,溶液中的溶质为Fe2(SO4)3
B.ab段发生反应的离子方程式为Fe+Fe3+===2Fe2+
C.原混合酸中硝酸的物质的量浓度为0.4 mol·L-1
D.原混合酸中硫酸的物质的量浓度为4 mol·L-1
12.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。
图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。
请回答有关问题:
(1)设计装置A的目的是__________________________。
(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热之,观察到装置B中的现象是________________________________;B中反应的离子方程式为________________________________。
(3)装置E和F的作用是________________;为实现此作用,其操作是________________。
(4)装置D的作用是________________。
13.[2019·广东中山一中统测]氮元素形成的化合物种类十分丰富。
请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物的相关问题。
(1)下列有关NH3的说法中,不正确的是________(填序号,双选)。
A.工业合成NH3需要在高温高压下进行
B.NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥
C.NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D.NH3受热易分解,须置于冷暗处保存
(2)NH3易溶于水,标准状况下,用充满NH3的烧瓶做喷泉实验,水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。
(3)氨气在氧化炉中发生反应的化学方程式为________________________________。
(4)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出,为消除它们对环境的破坏作用,通常用以下两种方法处理:
①纯碱溶液吸收法。
纯碱溶液与NO2的反应原理为Na2CO3+2NO2===NaNO3+________+CO2(请完成化学方程式)。
②氨转化法。
已知7 mol氨恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2,则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________。
14.亚硝酸钠(NaNO2)被称为工业盐,在漂白、电镀等方面应用广泛。
以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备亚硝酸钠的装置如图所示(A中加热装置、部分夹持装置已省略)。
已知:室温下,①2NO+Na2O2===2NaNO2;
②3NaNO2+3HCl===3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O;
③酸性条件下,NO或NO-2都能与MnO-4反应生成NO-3和Mn2+。
请按要求回答下列问题:
(1)A装置中反应的化学方程式为__________________________________。
(2)B装置中主要的现象是____________________________________________。
(3)检验C装置产物中有亚硝酸钠的方法是________________________________。
(4)预测C装置中反应开始阶段,固体产物除NaNO2外,还含有副产物Na2CO3和________。
为避免产生这些副产物,应在B、C装置间增加E装置,则E装置中盛放的试剂名称为________。
(5)检查装置气密性并装入药品后,以下实验操作步骤正确的顺序为________________(填序号)。
a.打开弹簧夹,向装置中通入N2
b.点燃酒精灯
c.向三颈烧瓶中滴加浓硝酸
d.熄灭酒精灯
e.关闭分液漏斗旋塞
f.停止通入N2
(6)利用改进后的装置,将7.8 g Na2O2完全转化为亚硝酸钠,理论上需要木炭________g。
答案与解析
1.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。
2.D次磷酸是一元中强酸,电离方程式中应该用可逆号,A项错误;因为次磷酸(H3PO2)是一元中强酸,所以NaH2PO2是次磷酸的正盐,NaH2PO2溶液由于H2PO-2水解而呈碱性,B项错误;白磷(P4)与NaOH 溶液反应生成的次磷酸盐应为NaH2PO2,故反应的化学方程式为P4+3NaOH+3H2O===3NaH2PO2+PH3↑,C项错误;利用H3PO2进行镀银反应时,1 mol H3PO2被氧化成H3PO4时失去4 mol 电子,根据得失电子守恒知,可还原4 mol Ag+,D项正确。
3.D由可知,该反应中3 mol NF3参加反应时,2 mol NF3被还原成NO,1 mol NF3被氧化成HNO3,即NF3既是氧化剂又是还原剂,还原剂和氧化剂物质的量之比为12,NO为还原产物,HNO3为氧化产物,HF既不是氧化产物也不是还原产物,A、B、C 项错误;NF3在潮湿的空气中泄漏生成NO,NO能被空气中的O2氧化为红棕色的NO2,D项正确。
4.C“绿色化学”的要求是无污染,③挥发出的NH3和HCl易造成污染。
5.C本题考查C、N、S等非金属元素及其化合物的性质。
它们都能以游离态存在于自然界中,如木炭、氮气、硫黄,A正确;二氧化硫、氮氧化物的任意排放会形成酸雨,B正确;浓硫酸能将H2S氧化,不能用于干燥H2S,浓硫酸能与碱性气体反应,而不能用于干燥NH3,C错误;加热条件下,碳、硫单质都能与浓硝酸、浓硫酸发生反应,被氧化生成二氧化碳、二氧化硫,D正确。
6.C本题考查氯化铵的性质、化学实验方案的评价等。
NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl,说明NH4Cl的热稳定性不好,NH3和HCl在温度降低时,相遇又生成固体NH4Cl,所以在封管上部汇集了固体NH4Cl,A项错误;加热含NH3的酚酞溶液,NH3逸出,酚酞溶液变为无色,B项错误;2NO2N2O4ΔH<0,升温时平衡逆向移动,c(NO2)增大,颜色加深,降温时平衡正向移动,c(NO2)减小,颜色变浅,C项正确;四个“封管实验”中②、④发生可逆反应,D项错误。
7.D 本题考查亚硝酸盐和铵盐的性质。
NH 4NO 2加热易分解,而NaNO 2加热较难分解,所以NaNO 2的热稳定性强于NH 4NO 2,A 正确;NaNO 2与N 2H 4反应生成NaN 3,NaNO 2中氮元素的化合
价由+3价降低为-13
价,NaNO 2是氧化剂,B 正确;NaNO 2具有氧化性,在酸性条件下可以将KI 氧化为碘单质,淀粉溶液遇碘单质变蓝,NaCl 在酸性条件下不能氧化碘化钾,所以可用淀粉-KI
试纸和食醋鉴别NaCl 与NaNO 2,C 正确;NaN 3中氮元素的化合价可看作是-13
价,分解NaN 3生成1 mol N 2转移23
mol e -,故D 错误。
8.A 本题主要考查实验过程分析,涉及氮的单质及其化合物的性质。
气体甲无色,则一定不含有色气体NO 2,经过足量的浓硫酸后剩余气体80 mL ,说明含有NH 3,通过足量的过氧化钠后气体显红棕色,说明含有NO 且经过足量Na 2O 2时产生了O 2,说明含有CO 2,最终几乎无气体剩余,说明不含N 2,故选A 。
9.A 本题考查氨气还原氧化铜的实验装置,涉及氨气的制备、干燥、尾气吸收等。
A 项,氯化铵固体受热分解生成氨气和氯化氢,在试管口附近氨气和氯化氢遇冷又生成了白色固体氯化铵,故不能用于制备氨气,错误;B 项,可以在硬质玻璃管中进行氨气还原氧化铜的反应,正确;C 项,碱石灰可以干燥氨气,正确;D 项,氨气极易溶于稀硫酸,利用该装置吸收尾气中的氨气,可以防止倒吸,正确。
10.A 反应Ⅱ的离子方程式为5NH +4+3NO -3===4N 2↑+9H 2O +2H +,故A 正确;反应Ⅰ中1 mol
NH +4转化为1 mol NO -3,反应Ⅱ中1 mol NO -3完全反应转化为N 2消耗53
mol NH +4,两个反应中消耗的废液体积不同,故B 错误;标准状况下,反应Ⅱ中生成22.4 L N 2转移的电子数为3.75 N A ,故C 错误;反应Ⅱ中N 元素既被氧化又被还原,故D 错误。
11.D 本题以图像为载体,考查有关铁和混酸的反应原理及相关计算。
由题图可知,Oa 段发生反应:Fe +NO -3+4H +===Fe 3++NO ↑+2H 2O ,ab 段发生反应:Fe +2Fe 3+===3Fe 2+,bc 段发生反应:Fe +2H +===Fe 2++H 2↑。
根据上述分析可知:c 点溶质为硫酸亚铁,A 错误;ab 段发生反应:Fe +2Fe 3+===3Fe 2+,B 错误;根据图像可知,Oa 段中,NO -3全部被还原为NO ,根据得失电子守恒可知n (NO -3)=n (Fe)=11.2 g 56 g·mol
-1=0.2 mol ,混合酸中HNO 3的物质的量浓度为0.2 mol 0.1 L =2 mol·L -1,C 错误;22.4 g 铁的物质的量为0.4 mol ,根据Fe 元素守恒可知n (FeSO 4)=0.4 mol ,再根据S 元素守恒,每份含硫酸的物质的量是0.4 mol ,所以c (H 2SO 4)=0.4 mol 0.1 L
=4 mol·L -1,D 正确。
12.答案:(1)产生CO 2,赶走装置中的空气,防止因NO 与O 2反应生成NO 2而产生干扰
(2)Cu 丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝 3Cu +8H ++2NO -
3===3Cu +
2NO ↑+4H 2O
(3)验证NO 的生成 将注射器中的空气推入E 中
(4)吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,防止倒吸
解析:(1)因烧瓶中有空气,则生成的NO 能与氧气反应生成二氧化氮,利用装置A 中生成的二氧化碳气体赶走装置中的空气,避免对一氧化氮气体的检验产生干扰。
(2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO 和水,现象是Cu 丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝,其离子反应为3Cu +8H ++2NO -3===3Cu 2+
+2NO ↑+4H 2O 。
(3)NO 与氧气能迅速反应生成二氧化氮,故用空气验证NO 的生成,将注射器中的空气推入E 中,若气体变为红棕色,则说明生成了NO 。
(4)NO 、NO 2都有毒,能污染环境,氮的氧化物能用NaOH 溶液吸收。
13.答案:(1)CD (2)122.4
(3)4NH 3+5O 2=====催化剂△4NO +6H 2O (4)①NaNO 2 ②13 解析:本题考查氨气的性质及相关计算、化学方程式的书写。
(1)工业合成氨气在高温高压条件下进行,故A 正确;氨气可以制取碳铵和尿素等化肥,故B 正确;氨气为碱性气体,能被浓硫酸吸收,无水氯化钙可与氨气形成CaCl 2·8NH 3,不能用浓硫酸或无水氯化钙干燥氨气,故C 错误;氨气受热不容易分解,故D 错误。
(2)假设整个烧瓶的容积为V L ,则氨气的体积为V L ,则标准状况下氨气的物质的量为V L 22.4 L·mol
-1=V 22.4 mol ,由于氨气极易溶于水,所以最后得到溶液的体积为V L ,则溶液的物质的量浓度为V 22.4 mol V L =122.4
mol·L -1。
(3)从流程分析可知,氨气和氧气在氧化炉中反应生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为4NH 3+5O 2=====催化剂△
4NO +6H 2O 。
(4)①根据质量守恒,可知还缺少一个钠原子、一个氮原子和两个氧原子,所以产物为NaNO 2。
②设NO 的物质的量为x mol ,NO 2的物质的量为y mol ,根据得失电子守恒可知,有2x mol +4y mol =7 mol ×3,x mol +y mol =6 mol ,解得x =1.5,y =4.5,则NO 和NO 2的物质的量之比为1.5 mol:4.5 mol =1:3。
14.答案:(1)C +4HNO 3(浓)=====△CO 2↑+4NO 2↑+2H 2O
(2)红棕色气体消失,铜片溶解,溶液变蓝,有无色气泡冒出
(3)取C 中固体少量于试管中,加入盐酸,产生无色气体,遇空气变为红棕色
(4)NaOH 碱石灰 (5)a →c →e →b →d →f (6)1.2
解析:本题考查物质的制备,涉及方程式的书写、产物的检验、除杂、仪器连接和计算。
(1)A 装置中C 与浓HNO 3在加热时反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,反应的化学方程式为C +4HNO 3(浓)=====△CO 2↑+4NO 2↑+2H 2O 。
(2)装置A 中产生的气体进入装置B ,NO 2在B 中与水反应生成硝酸和NO ,硝酸具有强氧化性,与Cu 反应生成Cu(NO 3)2、NO 和水,所以观察到B 中的实验现象为红棕色气体消失,铜片溶解,溶液变蓝,有无色气泡冒出。
(3)装置B 反应产生的NO 在装置C 中与Na 2O 2反应生成NaNO 2;根据已知②3NaNO 2+3HCl===3NaCl +HNO 3+2NO ↑+H 2O ,所以检验C 中有NaNO 2的方法是取C 中固体少量于试管中,加入盐酸,产生无色气体,遇空气变为红棕色。
(4)由上述分析可知,从B 中逸出的气体有NO 、CO 2、水蒸气,NO 、CO 2、水蒸气与Na 2O 2反应产生NaNO 2、Na 2CO 3、NaOH ,所以预测C 中反应开始阶段,固体产物除NaNO 2外,还含有副产物Na 2CO 3和NaOH ;为避免产生这些副产物,应在B 、C 装置间增加装置E ,则E 中盛放的试剂为碱石灰,可以吸收CO 2和水蒸气。
(5)检查装置气密性并装入药品后,先打开弹簧夹,向装置中通入N 2,排出装置中的空气,再向三颈烧瓶中滴加浓硝酸,关闭分液漏斗旋塞,然后点燃酒精灯,待反应结束后熄灭酒精灯,继续通入N 2,使装置中的气体全部进入D 装置,防止污染大气,待D 中硬质玻璃管冷却至室温后停止通入N 2,故操作顺序为a →c →e →b →d →f 。
(6)根据方程式:C +4HNO 3(浓)=====△CO 2↑+4NO 2↑+2H 2O,3NO 2+H 2O===2HNO 3+NO,3Cu +
8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2+2NO ↑+4H 2O,2NO +Na 2O 2===2NaNO 2;可得关系式:3C ~12NO 2~6NO ~3Na 2O 2,7.8 g Na 2O 2的物质的量为0.1 mol ,利用改进后的装置,若将其完全转化为亚硝酸钠,理论上需要木炭的质量为0.1 mol ×12 g·mol -1=1.2 g 。