专题十七氮及其化合物A组 专项基础训练一、选择题1．(2022·广州六校联考)能正确表示下列反应的离子方程式的是( )A．NO2与水反应：3NO2＋H2O===2NO＋NO＋2H＋B．碳酸钙与盐酸反应：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑C．向亚硫酸钠溶液中加入足量硝酸：SO＋2H＋===SO2↑＋H2OD．NH4HCO3溶于过量的NaOH溶液中：HCO＋OH－===CO＋H2O解析 B项，碳酸钙为难溶物质，应该写化学式；C项，亚硫酸根离子有强还原性，能被硝酸氧化成硫酸根离子；D项，漏写铵根离子与氢氧根离子的反应。答案 A2．(2022·吉林五校联考，12)“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)，判断下列说法正确的是( )A．加热时，①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解析 A项，①上部汇集了固体NH4Cl，是因为NH4Cl加热分解产生的氨气和氯化氢气体在试管的上部遇冷又重新化合生成了NH4Cl固体，NH4Cl受热易分解，错误；B项，②中为红色溶液，加热氨气逸出，溶液变无色，③中二氧化硫能使品红溶液褪色，溶液为无色，加热时二氧化硫与品红化合生成的无色化合物分解，二氧化硫逸出，溶液又变红色，错误；C项，对于平衡体系2NO2N2O4，温度升高，平衡向左移动，二氧化氮的浓度增大，颜色加深，温度降低，平衡向右移动，二氧化氮的浓度减小，颜色变浅，正确；D项，①中NH4Cl加热时的分解反应和氨气与氯化氢气体遇冷的化合反应是在不同条件下发生的，不是可逆反应，D错误。\n答案 C3.(2022·株洲质检，15)甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某元素，它们之间具有如右转化关系：下列有关物质的推断不正确的是( )A．若甲为C2H5OH，则丙可能是CH3COOHB．若涉及反应均为氧化还原反应，则甲可能为Cl2C．若涉及反应均为氧化还原反应，则丁可能为O2D．若甲为AlCl3溶液，则丁可能是NaOH溶液解析 A项，若甲为C2H5OH，丙为CH3COOH，则乙为CH3CHO，丁为O2，C2H5OH与CH3COOH无法生成CH3CHO，错误；B项，甲为Cl2，丁为铁，乙为FeCl3，丙为FeCl2，可能；C项，丁为O2，甲为NH3，乙为N2，丙为NO，NO和NH3反应可生成N2，可能；D项，甲为AlCl3，丁为NaOH溶液，则乙为Al(OH)3，丙为NaAlO2，可能。答案 A4．(2022·郴州调研)有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol·L－1和2mol·L－1，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中HNO3被还原成NO)( )A．0.448LB．0.672LC．0.896LD．0.224L解析 金属和混酸反应通过离子方程式计算比较简便，3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O(铁过量，产物为Fe2＋)，反应中Fe和H＋过量，生成的NO的量以NO为准来计算，共得NO0.448L，因为过量的铁还可以和溶液中过量的H＋反应产生H2，即有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，生成的H2为0.224L，气体体积共计0.672L，应选B。答案 B5．(2022·江西五校联考，16)将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀硝酸中，金属完全溶解(假设反应中还原产物只有NO)。向反应后的溶液中加入3mol/LNaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g。下列叙述不正确的是( )A．当生成的沉淀量达到最大时，消耗NaOH溶液的体积V≥100mLB．当金属全部溶解时收集到NO气体的体积一定为2.24LC．参加反应的金属的总质量3.6g<m<9.6gD．当金属全部溶解时，参加反应的硝酸的物质的量一定是0.4mol\n解析 根据生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，即金属离子结合的氢氧根离子的物质的量为5.1g/17g·mol＝0.3mol，也等于反应中转移电子的物质的量。A项，沉淀中氢氧根离子的物质的量为0.3mol，则至少需要氢氧化钠溶液的体积是100mL，故当生成的沉淀量达到最大时，消耗NaOH溶液的体积V≥100mL，正确；B项，反应中转移电子的物质的量是0.3mol，则NO物质的量是0.1mol，但未指明处于标准状况，所以气体的体积不一定是2.24L，错误；C项，若金属全部是镁，则其质量为(0.3mol/2)×24g/mol＝3.6g，若金属全部是铜，则其质量为(0.3mol/2)×64g/mol＝9.6g，所以参加反应的金属的总质量3.6g<m<9.6g，正确；D项，金属全部溶解时被还原的硝酸等于生成的NO的物质的量0.1mol，未被还原的硝酸即与氢氧化钠反应生成硝酸钠的物质的量是0.3mol，所以共消耗硝酸0.4mol，正确。答案 B6．(2022·吉林长春调研)M、N、X、Y四种物质之间有如下转化关系(反应条件和其他产物已略去)。下列选项不符合的是( )A．M：N2 X：O2B．M：HNO3 X：FeC．M：S X：O2D．M：NO X：O2解析 如果M是NO，X是氧气，则N是NO2，但NO2和氧气是不反应的，故选项D是不可能的，其余都是正确的，答案选D。答案 D二、非选择题7．(2022·潮州质检，19)雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。Ⅰ.将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其浓度如下表：离子K＋Na＋NHSONOCl－浓度/(mol·L－1)3×10－67×10－62×10－53×10－55×10－52×10－5根据表中数据判断该试样的pH＝________。\nⅡ.消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。(1)方法一：工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO2和NO，可获得Na2S2O4(连二亚硫酸钠)和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)：①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为_________________________________。②装置Ⅲ中可以使Ce4＋再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1mol甲烷时，理论上可再生________molCe4＋。(2)方法二：NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示：①图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图综合考虑可知最佳的催化剂和相应的温度应为________(填序号)。a．Mn，200℃左右b．Cr，450℃左右c．Mn和Cr混合，300℃左右②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，若c(NO2)/c(NO)＝1∶1脱氮率最佳。已知每生成11.2LN2(标况)反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氮反应的热化学方程式为___________________________________________________。解析 Ⅰ.根据电荷守恒：c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(Cl－)＋2c(SO)，求得c(H＋)＝1×10－4mol·L－1，pH＝4。Ⅱ.(1)①装置I中发生的主要反应是NaOH溶液与SO2的反应，由图示可知生成物是HSO(产物进入装置Ⅲ)，其反应为：SO2＋OH－===HSO。②甲烷燃料电池，总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，转移电子数为8e－，1mol\nCH4参加反应转移8mole－，Ce4＋的再生是指将Ce3＋被氧化为Ce4＋，故可以氧化再生8molCe4＋。(2)①Mn在200℃左右时催化效率最高，而Cr在450℃左右时催化效率最高，从节约能源角度应选择Mn，200℃左右。②发生反应：NO2(g)＋NO(g)＋2NH3(g)===2N2(g)＋3H2O(l)，生成0.5molN2，放出QkJ热量，所以热化学方程式为：NO2(g)＋NO(g)＋2NH3(g)===2N2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－4QkJ·mol－1。答案 Ⅰ.4 Ⅱ.(1)①SO2＋OH－===HSO ②8 (2)①a ②NO2(g)＋NO(g)＋2NH3(g)===2N2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－4QkJ·mol－1B组 专项能力训练一、选择题1．(2022·河北衡水中学调研)下列四组混合气体体积比为①NO2∶O2＝2∶1；②NO∶O2＝2∶1；③NH3∶O2＝2∶1；④NO2∶NO∶O2＝1∶1∶1，将分别盛满上述各种气体的容积相等的四支试管倒置于盛有水的水槽中，最后试管内液面由低到高顺序正确的是( )A．④③②①B．④①②③C．③①④②D．③②①④解析 涉及到反应：4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3，4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3。设试管体积为V：①余VO2；②余VNO；③余VO2；④余0。答案 D2．(2022·北京海淀期末)已知A、B、C、D之间的转化关系如右图所示。下列说法正确的是( )A．若A为Fe，D为氢气，则B一定为酸B．若A、D为化合物，B为水，则C一定是气体单质C．若A、B、C、D均为化合物，该反应一定属于复分解反应D．若A、B、C、D均为10电子微粒，且C是可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则D常温下一定呈液态解析 A项，若A为Fe，D为氢气，则B可以是水，也可以是酸；B项，若A为NO2，D为HNO3，B为水，则C为NO；C项，若A、B、C、D均为化合物，该反应可以是复分解反应，也可以是氧化还原反应，如二氧化氮和水的反应。答案 D3．(2022·湖北武汉调研)一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，\n用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是( )①硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少②硝酸浓度不同，生成的Fe(NO3)3的物质的量相同③硝酸浓度越大，产生的气体越少④用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同A．只有②B．②④C．③④D．①②③解析 依据Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O及Fe＋6HNO3(浓)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O可知，硝酸浓度越大，消耗的硝酸越多，①错；根据铁原子守恒，最后生成的Fe(NO3)3的物质的量相同，②正确；③硝酸浓度越大，产生的气体越多，③错；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用排水法收集到的气体均为NO，且在相同状况下体积相同，④正确。答案 B4．(2022·安徽安庆二模)研究发现，硝酸越稀，还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取适量的铁铝合金与足量很稀的硝酸充分反应，没有气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol/LNaOH溶液，所加NaOH溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )A．OC段离子反应方程式：H＋＋OH－===H2OB．溶液中结合OH－能力最强的离子是H＋，最弱的离子是Al3＋C．溶液中n(NH)＝0.012molD．欲测定F点沉淀的质量，实验步骤是：过滤、洗涤、干燥、称量解析 因充分反应后没有气体放出，故还原产物为铵银离子；溶液中存在的阳离子为Al3＋、Fe3＋、H＋、NH，它们与NaOH反应的先后顺序为H＋、Fe3＋、Al3＋、NH，Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液，根据DE段消耗3mLNaOH，可以计算出n(NH)＝n(NaOH)＝0.012mol。答案选B。答案 B二、非选择题5．(2022·豫南九校联考，15)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化成无毒气体。(1)当空燃比(空气与燃油气的体积比)不同时，\n汽车尾气的主要成分不同。空燃比较小时的有毒气体主要是________(填化学式)。(2)某分子筛类催化剂(H＋交换沸石)催化NH3脱除NO、NO2的反应机理如图所示。步骤③转化反应的离子方程式是________________。按上图反应机理，NH3脱除NO、NO2总反应的化学方程式是_____________________________。(3)NaClO2溶液将NO转化为HNO3的反应历程如下：NaClO2＋HCl===HClO2＋NaCl8HClO2===6ClO2↑＋Cl2↑＋4H2O2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2↑5NO＋3ClO2＋4H2O===5HNO3＋3HCl则酸性条件下NaClO2溶液将NO转化为HNO3的总反应的化学方程式为__________________________________________________________________。解析 (1)由空燃比定义可知当空燃比小时，空气少，燃料不完全燃烧生成CO。(2)由图，步骤③可知反应物为[(NH4)2(NO2)]2＋、NO，生成物有N2、H2O、[(NH4)2(HNO2)]＋、H＋，配平。注意观察物质的“进”与“出”，圆环上均有中间产物，“进”的为反应物，有NH3、NO、NO2，“出”的为生成物，有N2和H2O，写出并配平方程式。(3)NaClO2将NO氧化为HNO3，自身被还原为NaCl，写出方程式并配平。答案 (1)CO(2)[(NH4)2(NO2)]2＋＋NO===N2＋H2O＋[(NH4)(HNO2)]＋＋H＋ NO＋NO2＋2NH32N2＋3H2O(3)3NaClO2＋4NO＋2H2O===4HNO3＋3NaCl6．(2022·四川达州诊断，7)某实验小组同学探究铜与硝酸的反应。(1)用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸，各取10mL硝酸分别与铜片反应，实验记录如下：序号浓硝酸与水实验现象\n的体积比Ⅰ1∶1反应速率快，溶液很快变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体呈红棕色Ⅱ1∶3反应速率较快，溶液变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体无色Ⅲ1∶5反应速率慢，微热后速率加快，溶液变成蓝色，铜丝表面有气泡冒出，气体无色①铜与稀硝酸反应的离子方程式为______________；若生成标准状况下0.56LNO气体，反应中被还原的HNO3的质量为________g(小数点后保留两位有效数字)。②依据上表，制备NO气体最适宜的是实验Ⅱ，理由是______________________________________________________________________________________。(2)为防止有毒气体逸散造成空气污染，该小组同学改进实验装置，如右图所示(夹持仪器略去)。用该装置进行铜与稀硝酸的反应并验证产生NO气体的性质，实验步骤如下：Ⅰ.安装好装置后，检查装置气密性。Ⅱ.打开旋塞C，从B管上端加入所选浓度的硝酸，至铜丝下沿(不接触铜丝)。Ⅲ.向上移动B管，使A管液面上升至与橡胶塞恰好接触，关闭旋塞C，反应开始。Ⅳ.当液面重新下降至与铜丝脱离接触时，反应停止。Ⅴ.打开旋塞C，移动B管，使A中迅速进入少量空气，关闭旋塞C，观察现象。……①步骤Ⅰ中检查装置气密性的操作是：关闭旋塞C，从B管上端加入水，若观察到____________________，说明装置的气密性良好。②步骤Ⅲ操作的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收，可进一步采取的操作是__________________，\n能确定NO完全被溶液吸收的现象是____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)①铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；观察反应方程式知，被还原的HNO3的物质的量n(HNO3)＝n(NO)＝0.56L÷22.4L·mol－1＝0.025mol，即m(被还原的HNO3)＝0.025mol×63g·mol－1≈1.58g。②制备NO气体最适宜的是实验Ⅱ，因为产物是NO，反应速率较快且不用加热。(2)①检查装置气密性的操作是：关闭旋塞C，从B管上端加入水，若观察到A、B间形成液面差，且保持不变，说明装置的气密性良好。②NO容易被空气中的氧气氧化，为了观察NO的颜色必须排干净装置中的空气，即步骤Ⅲ操作的目的是赶走液面上方空气，防止NO被空气中的O2氧化，以便观察生成气体的颜色。答案 (1)①3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 1.58②产物是NO，反应速率较快且不用加热(2)①A、B间形成液面差，且保持不变②赶走液面上方空气，防止NO被空气中的O2氧化，以便观察生成气体的颜色③重复步骤Ⅴ的操作(合理即可) 再次重复操作后气体不再变为红棕色热点一 氮气和氮的氧化物(2022·福建理综9，2022·北京理综26，2022·大纲全国卷28)【演练1】氮的氧化物对环境的影响下列说法正确的是( )A．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在B．NO可用于某些疾病的治疗C．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象D．汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2答案 B【演练2】氮的氧化物溶于水的计算室温时，在容积为amL的试管中充满NO2气体，然后倒置在水中到管内水面不再上升时为止；再通入bmLO2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为cmL，且该气体不支持燃烧。则a、b、c的关系是( )A．a＝4b＋3c B．a＝4b＋c\nC．a∶b＝4∶1D．a∶b＝4∶3解析 根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，amLNO2会生成mLNO，通入O2后，最后气体不支持燃烧，故cmL剩余气体为NO，即与bmLO2反应的NO为mL，根据化学方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3得∶b＝4∶3，整理可得a＝4b＋3c。答案 A热点二 有关HNO3的计算及其实验探究(2022·山东理综9，2022·四川理综13，2022·安徽理综10、28)【演练3】硝酸与金属反应的计算将9g铜和铁的混合物投入100mL稀硝酸中，充分反应后得到标准状况下1.12LNO，剩余4.8g金属；继续加入100mL等浓度的稀硝酸，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12LNO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，则下列说法正确的是( )A．原混合物中铜和铁各0.075molB．稀硝酸的物质的量浓度为0.5mol·L－1C．第一次剩余4.8g金属为铜和铁D．再加入上述100mL稀硝酸，又得到标准状况下1.12LNO解析 本题以金属和稀硝酸的反应为背景，考查了守恒定律在计算题中的应用。第一次加稀硝酸时金属有剩余，溶解的4.2g金属均被氧化为＋2价，溶解的金属的物质的量为×3×＝0.075mol，金属的摩尔质量为＝56g·mol－1，是铁；第二次加稀硝酸后金属完全溶解，由题意可知Fe2＋未被氧化，溶解的4.8g金属也一定被氧化为＋2价，同理可知溶解的金属的摩尔质量为64g·mol－1，是铜。c(HNO3)＝×4mol÷0.1L＝2mol·L－1。若金属完全溶解后再加100mL稀硝酸，反应为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，HNO3足量，0.075molFe2＋生成0.025molNO，标准状况下体积为0.56L，故A正确，B、C、D错误。答案 A热点三 氨气和铵盐(2022·课标Ⅰ8，2022·课标Ⅰ7，2022·广东理综10，2022·江苏化学4)【演练4】高考组合题判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”\n(1)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气( )(2022·全国课标卷Ⅰ，7B)(2)液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂( )(2022·江苏化学，4A)(3)将分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水( )(2022·广东理综，12D)(4)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3涉及氧化还原反应( )(2022·广东理综，10D)(5)可用氨水除去试管内壁上的银镜( )(2022·海南化学，4A)(6)用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上，试纸变蓝色，是因为浓氨水呈碱性( )(2022·安徽理综，10D)答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√【演练5】氮及其化合物之间的转化下图中A～J分别代表相关反应的一种物质。已知A分解得到等物质的量的B、C、D，图中有部分生成物未标出。请填写以下空白：(1)A的化学式________。(2)写出反应①②的化学方程式：①_______________________________________________________________，②________________________________________________________________。(3)写出反应③的离子方程式：_________________________________________。(4)J与F反应的化学方程式：__________________________________________。(5)在反应④中，当生成标况下2.24LG时，转移电子数为________mol。\n解析 A分解得到等物质的量的B、C、D，A可能为NaHCO3或NH4HCO3，B与Mg反应，B应为CO2，C与Na2O2反应生成G，C可能为H2O，D与G在催化剂存在的条件下反应，D应为NH3，则H为NO，I为NO2，J为HNO3，HNO3与F反应又生成B(CO2)、C(H2O)、I(NO2)，则F为C(碳)。答案 (1)NH4HCO3(2)①2Mg＋CO22MgO＋C②4NH3＋5O24NO＋6H2O(3)NH＋HCO＋2OH－NH3↑＋CO＋2H2O(4)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(5)0.2
