氮及其重要化合物一、選擇題1.下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法不正確的是 (  )A.氮元素均被氧化B.工業(yè)合成氨屬于人工固氮C.含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化D.碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)【解析】AA,人工固氮時,N2+3H22NH3,氮元素被還原;B,把游離態(tài)的氮元素轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程是氮的固定,工業(yè)合成氨氣屬于人工固氮;C,硝酸鹽可轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),動植物遺體可轉(zhuǎn)化為氨氣或銨鹽,則含氮有機(jī)物和含氮無機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化;D,在自然界氮循環(huán)過程中,碳、氫、氧三種元素也參與了循環(huán)。2.(2019·松江模擬)某同學(xué)探究氨和銨鹽的性質(zhì),下列對相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象描述正確的是????????????? (  )A.室溫下測定等濃度氨水和NaOH溶液的pH,比較氨水和NaOH堿性強(qiáng)弱B.將氨水緩慢滴入AlCl3溶液中,研究Al(OH)3的酸性C.將蘸有濃氨水和濃硫酸的玻璃棒相互靠近,觀察到白煙D.加熱除去NH4Cl中的少量NaHCO3【解析】A。氨水的主要成分NH3·H2O是弱電解質(zhì),氫氧化鈉是強(qiáng)電解質(zhì),前者部分電離,后者完全電離,故通過室溫下測定等濃度氨水和NaOH溶液的pH,可比較氨水和NaOH堿性強(qiáng)弱,A正確;由于NH3·H2O是弱堿,Al(OH)3不能溶于氨水中,故無法驗(yàn)證Al(OH)3的酸性,B錯誤;濃硫酸無揮發(fā)性,無法觀察到白煙,C錯誤;NH4Cl受熱也會分解,故不可采用加熱法除雜,D錯誤。3.某實(shí)驗(yàn)過程如圖所示,則圖中試管的現(xiàn)象是 (  )A.無明顯現(xiàn)象,因稀硫酸不與銅反應(yīng)B.銅片溶解,產(chǎn)生無色氣體,該氣體遇到空氣不變色C.銅片溶解,放出紅棕色有刺激性氣味的氣體D.銅片溶解,產(chǎn)生無色氣體,該氣體在試管口變?yōu)榧t棕色【解析】D。生成的Cu(NO3)2H2SO4的酸性條件下相當(dāng)于又有了HNO3,銅片會繼續(xù)溶解生成NO4.(2019·黃岡模擬)向盛有100 mL HNO3溶液的燒杯中加入一定量的Cu、Al合金(還原產(chǎn)物為NO),充分反應(yīng)后向溶液中加入1 mol·L-1NaOH溶液,產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量與所加溶液的體積的關(guān)系如圖所示。則原HNO3溶液的物質(zhì)的量濃度是(  )A.0.4 mol·L-1       B.0.45 mol·L-1C.0.525 mol·L-1    D.0.625 mol·L-1【解析】C。沉淀達(dá)到最大值時所得溶液是硝酸鈉,此時加入氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.04 mol,根據(jù)原子守恒可知硝酸鈉是0.04 mol,因此沒有被還原的硝酸是0.04 mol;根據(jù)圖象可知產(chǎn)生沉淀時消耗的氫氧化鈉是0.037 5 mol,由于金屬失去電子的物質(zhì)的量與金屬陽離子結(jié)合的氫氧根離子的物質(zhì)的量相等,所以金屬失去電子是0.037 5 mol,根據(jù)電子得失守恒可知被還原的硝酸是 =0.012 5 mol,所以原硝酸的物質(zhì)的量是0.052 5 mol,濃度是=0.525 mol·L-1,答案選C。二、非選擇題5.(2019·黃岡模擬)下列框圖涉及的物質(zhì)所含元素中,除一種元素外,其余均為1~18號元素。已知:A、F為無色氣體單質(zhì),B為具有刺激性氣味的氣體,C為黑色氧化物,E為紅色金屬單質(zhì)(部分反應(yīng)的產(chǎn)物未列出)。請回答下列問題:(1)D的化學(xué)式為________;F的結(jié)構(gòu)式為___________________________。 (2)AB生成D的反應(yīng)在工業(yè)上是生產(chǎn)________的反應(yīng)原理之一。 (3)EG的稀溶液反應(yīng)的離子方程式為 ___________________________ (4)BC反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________。 (5)J、K是同種金屬的不同氯化物,K為白色沉淀。寫出SO2還原J生成K的離子方程式: _________________________________________________________。 【解析】紅色金屬單質(zhì)可知E為銅,進(jìn)而推出黑色氧化物CCuO。結(jié)合B為具有刺激性氣味的氣體和框圖中F在放電時與A反應(yīng),可知B、F、A、D分別為NH3、N2O2、NO。進(jìn)而推出G、HI、J分別為HNO3、Cu(NO3)2、Cu(OH)2、CuCl2。(1)N2中含有3個共用電子對,氮原子間形成三鍵。(3)Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO,離子方程式為3Cu+8H++2N3Cu2++2NO+4H2O。(4)由上述分析可知,CuO與NH3反應(yīng)生成Cu、N2和H2O,化學(xué)方程式為3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O。(5)CuCl2被SO2還原,銅化合價降低生成的氯化物只能是CuCl,硫化合價升高轉(zhuǎn)化成S,離子方程式為2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl+4H++S。答案:(1)NO NN (2)硝酸(3)3Cu+8H++2N3Cu2++2NO+4H2O(4)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O(5)2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl+4H++S6.氨氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。(1)①氮?dú)庥糜诠I(yè)合成氨,寫出氮?dú)獾碾娮邮?/span>:_____________________ _____________________________________________________________; ②NH3的穩(wěn)定性比PH3________(填寫強(qiáng)) (2)如下圖所示,向培養(yǎng)皿中央的NaOH固體上滴幾滴濃氨水,迅速用一表面皿扣在上面,觀察現(xiàn)象。濃鹽酸液滴附近會出現(xiàn)白煙,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________ ____________________________________________ 濃硫酸液滴上方?jīng)]有明顯現(xiàn)象,一段時間后濃硫酸的液滴中有白色固體,該固體可能是________(寫化學(xué)式,一種即可)。 ③FeSO4液滴中先出現(xiàn)灰綠色沉淀,過一段時間后變成紅褐色,發(fā)生的反應(yīng)包括Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2+2N________________________。 (3)空氣吹脫法是目前消除NH3對水體污染的重要方法。在一定條件下,向水體中加入適量NaOH可使NH3的脫除率增大,用平衡移動原理解釋其原因:________ ______________________。 (4)在微生物作用下,蛋白質(zhì)在水中分解產(chǎn)生的氨氣能夠被氧氣氧化生成亞硝酸(HNO2),反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________,若反應(yīng)中有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,生成亞硝酸的質(zhì)量為________g(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)①氮?dú)怆娮邮街写嬖谌I;②根據(jù)非金屬性的判斷依據(jù)非金屬性越強(qiáng),氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,很容易判斷出NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3。(2)①根據(jù)現(xiàn)象寫方程式;②氨氣溶于濃硫酸,能生成(NH4)2SO4NH4HSO4;③根據(jù)現(xiàn)象寫方程式,氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(3)氨氣在水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-,加入NaOHOH-濃度增大,平衡逆向移動,故有利于氨氣的逸出。(4)由方程式可看出,每當(dāng)生成1 mol HNO2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6 mol,當(dāng)有0.3 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時,生成亞硝酸0.05 mol,2.35 g。答案:(1)  ②強(qiáng)(2)NH3+HClNH4ClNH4HSO4或[(NH4)2SO4]4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(3)氨氣在水中存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-,加入NaOH后OH-濃度增大平衡逆向移動,故有利于氨氣的脫除(4)2NH3+3O22HNO2+2H2O 2.35一、選擇題1.關(guān)于氮的變化關(guān)系圖如下:則下列說法不正確的是 (  )A.路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B.路線、是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C.上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)D.氮?dú)庠谧懔康难鯕庵型ㄟ^一步反應(yīng)可生成NO2【解析】D。氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下反應(yīng)生成NO,NOO2轉(zhuǎn)化為NO2,即氮?dú)馀c氧氣不能一步轉(zhuǎn)化為NO22.(2019·黃石模擬)已知氮氧化物(可用NOx表示)能與NH3發(fā)生反應(yīng)NOx+NH3 N2+H2O(方程式未配平)?,F(xiàn)有NONO2的混合氣體3 L,用同溫同壓下3.6 L NH3與其反應(yīng)使其恰好完全轉(zhuǎn)化為N2,則混合氣體中NO、NO2的物質(zhì)的量之比為(  )A.1∶1          B.2∶1C.1∶3       D.1∶4【解析】DNO、NO2的混合氣體3 L,用同溫同壓下3.6 L NH3與其發(fā)生反應(yīng)使其恰好完全轉(zhuǎn)化為N2,體積比等于物質(zhì)的量之比,可設(shè)混合氣體3 mol,氨氣3.6 mol,NONO2分別為x mol、y mol,x+y=3、2x+4y=3.6×3,解得x=0.6y=2.4 mol,則混合氣體中NO、NO2的物質(zhì)的量之比為0.6 mol∶2.4 mol =1∶43.(2019·湘潭模擬)NH3是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列有關(guān)表述正確的是????????????? (  )A.NH4ClNaHCO3都是常用的化肥B.NO2與水反應(yīng)時,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1C.NH3NO2在一定條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)D.利用上述關(guān)系制取NaHCO3的操作為:向飽和NaCl溶液中依次通入過量的CO2、NH3,然后過濾得到NaHCO3【解析】CNaHCO3不是化肥,A項(xiàng)錯誤;氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2,B項(xiàng)錯誤;NaHCO3時是向飽和NaCl溶液中依次通入NH3CO2,D項(xiàng)錯誤。4.Cu與濃硝酸反應(yīng)生成氮的氧化物,這些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3NaNO2的混合溶液,反應(yīng)過程及有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示:下列有關(guān)判斷正確的是 (  )A.若銅片為51.2 g,則生成0.2 mol NaNO3B.常溫下,Cu遇濃硝酸發(fā)生鈍化,不可能發(fā)生上述反應(yīng)C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下收集的氮氧化物為20.16 LD.反應(yīng)過程中生成的Cu(NO3)2既是氧化產(chǎn)物,也是還原產(chǎn)物【解析】A。分析整個反應(yīng)過程可知僅有兩種元素的化合價發(fā)生變化,CuCu2+,HNO3NaNO2,51.2 g Cu的物質(zhì)的量為0.8 mol,共失電子0.8 mol×2=1.6 mol,由得失電子守恒可知HNO3NaNO21.6 mol電子,故產(chǎn)物中NaNO2的物質(zhì)的量為0.8 mol,Na原子守恒可知另一種產(chǎn)物NaNO30.2 mol,A正確;常溫下,Cu能與濃硝酸反應(yīng),B錯誤;部分NO2會轉(zhuǎn)化為N2O4,N2O4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下不是氣體,C錯誤;反應(yīng)過程中生成的Cu(NO3)2是氧化產(chǎn)物,不是還原產(chǎn)物,D錯誤。 【加固訓(xùn)練】Mg、Cu組成的m g混合物投入適量稀硝酸中恰好完全反應(yīng),固體完全溶解時收集到的還原產(chǎn)物NO氣體為0.896 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),向反應(yīng)后的溶液中加入2 mol·L-1 NaOH溶液60 mL時金屬離子恰好沉淀完全,則形成沉淀質(zhì)量為(  )A.(m+2.28) g      B.(m+2.04) gC.(m+3.32) g    D.(m+4.34) g【解析】選B。利用守恒法解答當(dāng)金屬離子恰好沉淀時,m(沉淀)=m(金屬)+m(OH-),守恒的巧妙之處在于,n(OH-)=n(金屬失電子)=n(NO得到的電子)=3×=0.12 mol,m(沉淀)=m(金屬)+m(OH-)=m g+0.12×17 g=(m+2.04)g,B正確。二、非選擇題5.(新題預(yù)測)亞硝酸鈉(NaNO2)是重要的防腐劑。實(shí)驗(yàn)室以木炭、濃硝酸、水和銅為原料制取的一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉的裝置如圖所示(部分夾持裝置略)已知:室溫下,①2NO+Na2O22NaNO2;②3NaNO2+3HCl3NaCl+HNO3+2NO+H2O;酸性條件下,NON都能與Mn反應(yīng)生成NMn2+。完成下列填空:(1)寫出濃硝酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________ ________________________________。 (2)B中觀察到的主要現(xiàn)象是有無色氣體產(chǎn)生和______________,D裝置的作用是________。 (3)檢驗(yàn)C中產(chǎn)物有亞硝酸鈉的方法是____________________ (4)經(jīng)檢驗(yàn)C產(chǎn)物中除亞硝酸鈉外還含有副產(chǎn)物碳酸鈉和氫氧化鈉,為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物應(yīng)在B、C裝置間增加裝置,則該裝置中盛放的藥品名稱是________。 (5)1.56 g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成為亞硝酸鈉,理論上至少需要木炭________g。 【解析】(1)裝置A,濃硝酸和木炭在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化氮、二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+4HNO3()CO2+4NO2+2H2O(2)裝置B中發(fā)生的反應(yīng)是A裝置生成的二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O2HNO3+NO,硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水,所以反應(yīng)現(xiàn)象為溶液變藍(lán),銅片溶解;NO在裝置C中與Na2O2反應(yīng)制備NaNO2,最后通過酸性高錳酸鉀溶液除去剩余的一氧化氮,防止污染空氣。(3)將生成物置于試管中,加入稀鹽酸,若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色,則C中產(chǎn)物有亞硝酸鈉。(4)生成碳酸鈉是由于二氧化碳和過氧化鈉發(fā)生反應(yīng),生成氫氧化鈉是由于水蒸氣和過氧化鈉發(fā)生反應(yīng),所以要避免生成碳酸鈉和氫氧化鈉,應(yīng)除去二氧化碳和水蒸氣,因此可在B、C裝置間增加盛有堿石灰的裝置。(5)1.56 g過氧化鈉的物質(zhì)的量是=0.02 mol,則根據(jù)2NO+Na2O2 2NaNO2可知需要NO 0.04 mol。濃硝酸轉(zhuǎn)化為NO,得到3個電子,因此生成0.04 mol NO需要得到0.12 mol電子,碳在反應(yīng)中失去4個電子,所以需要碳的物質(zhì)的量是0.12 mol×=0.03 mol,其質(zhì)量是0.03 mol×12 g·mol-1=0.36 g。答案:(1)C+4HNO3(濃)CO2+4NO2+2H2O(2)銅片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{(lán)色 吸收未反應(yīng)的NO(3)取樣,加入稀鹽酸,產(chǎn)生無色氣體,遇到空氣變?yōu)榧t棕色(4)堿石灰 (5)0.366.羥胺(NH2OH,不穩(wěn)定、極易溶于水的白色固體)在有機(jī)合成中用作還原劑。據(jù)此回答下列問題:(1)羥胺分子的電子式為________________,其中氮的化合價為________ (2)Pd/C為催化劑,H2還原硝酸制備羥胺,反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________。 (3)羥胺為一元弱堿,在水中的電離方式與氨相似。羥胺溶于水的電離方程式為____________________,電離常數(shù)Kb的值為________(已知:NH2OH+H+NH3OH+的平衡常數(shù)K=6.6×105;Kw=1.0×10-14)。羥胺與硫酸形成的正鹽的化學(xué)式為________。 (4)羥胺是一種強(qiáng)還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入羥胺溶液,觀察到的現(xiàn)象是______________________。 羥胺作還原劑的優(yōu)點(diǎn)是__________________。 (5)羥胺可以把堿性廢水中劇毒的Na3AsO3轉(zhuǎn)化為Na3AsO4,理論上1 mol 羥胺可除去廢水中溶解的1 mol Na3AsO3,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為________。在有機(jī)合成中,羥胺與丁二酮()反應(yīng)制備檢驗(yàn)鎳離子的丁二酮肟(),反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。 【解析】(1)從結(jié)構(gòu)上看,羥胺是由氨分子中的一個氫原子被羥基代替形成的,故羥胺分子的電子式為羥胺分子中,H的化合價是+1,O的化合價是-2,根據(jù)化合物中正、負(fù)化合價代數(shù)和為0可以求出N的化合價是-1。(2)HNO3被還原為NH2OH,N的化合價由+5降低到-1,即1 mol HNO3得到6 mol e-,還原劑是H2,1 mol H2失去2 mol e-,由得失電子守恒知,1 mol HNO3氧化3 mol H2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為HNO3+3H2NH2OH+2H2O。(3)由NH3+H2ON+OH-類比,得出一元弱堿羥胺的電離方程式為NH2OH+H2O NH3OH++OH-(實(shí)質(zhì)是羥胺分子中含有孤電子對的氮原子結(jié)合水電離出的H+生成NH3OH+),Kb===K·Kw=6.6×105×1.0×10-14=6.6×10-9。NH3OH+是一價陽離子,與硫酸形成的正鹽同Na2SO4類似,就是把Na+換成NH3OH+,即為(NH3OH)2SO4。(4)NH2OH中-1價的N失電子被氧化為N2(有氣泡產(chǎn)生),AgBr中的Ag+得電子被還原為Ag(固體逐漸變黑)。在反應(yīng)中,羥胺被氧化生成N2和H2O,故被稱為綠色還原劑,其優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生其他雜質(zhì)。(5)1 mol Na3AsO3被氧化為Na3AsO4失去2 mol e-(As的化合價由+3升高到+5),1 mol 羥胺中的氮原子得到2 mol e-,N的化合價由-1降低到-3,還原產(chǎn)物為NH3。觀察反應(yīng)物丁二酮()和生成物丁二酮肟()的結(jié)構(gòu)簡式可發(fā)現(xiàn),丁二酮中羰基上的氧原子被NOH代替,即2個羰基中的氧原子結(jié)合2個羥胺分子中的4個氫原子生成水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為+2NH2OH +2H2O。答案:(1) (2)HNO3+3H2NH2OH+2H2O(3)NH2OH+H2ONH3OH++OH- 6.6×10-9 (NH3OH)2SO4(4)固體逐漸變黑,并有氣泡產(chǎn)生 不產(chǎn)生其他雜質(zhì)(或不會對反應(yīng)體系造成二次污染)(5)NH3 +2NH2OH +2H2O        

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