第二讲氮的循环一、选择题1．中新网沈阳4月18日电，沈阳市公安局查获掺入非食品添加剂的毒豆芽二十余吨。经检测，毒豆芽中含有亚硝酸钠(NaNO2)等有害物质，过量或长期食用含亚硝酸钠的食品会致癌。亚硝酸钠是一种防腐剂和增色剂，其在酸性条件下会产生NO和NO2。下列有关说法错误的是( )A．NaNO2既具有氧化性又具有还原性B．亚硝酸钠属于离子化合物C．NaNO2与胃酸作用的离子方程式为：2NO＋2H＋===NO↑＋NO2↑＋H2OD．1molNaNO2在酸性条件下完全反应生成NO和NO2，转移电子的物质的量为1mol解析 NaNO2中的氮元素的化合价为＋3价，既能升高又能降低，A正确；NaNO2是离子化合物，B正确；胃酸属于强酸，NaNO2是易溶于水的强电解质，C正确；根据C中离子方程式分析可知：1molNaNO2在酸性条件下完全反应生成NO和NO2，转移电子的物质的量应为0.5mol，D不正确。答案 D2．将22.4L某气态氮氧化合物与足量的的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为( )A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O4解析 相同条件下，气体的体积比即为物质的量之比，由题知气态氮氧化合物和生成的N2物质的量之比为2∶1，可知1mol该氮的氧化物中含有1mol氮原子，故设该氮氧化合物的化学式为NOx。NOx＋xCuxCuO＋N2，可知x＝1或2均可(根据原子守恒，观察可得出)。答案 A3．无色的混合气体甲，可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为( )8\nA．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N2解析 由题意，无色混合气体中一定无NO2,100mL气体通入浓H2SO4后，体积变为80mL，一定有NH3，经Na2O2后变为红棕色，则含有CO2和NO，最后无气体剩余，则不含N2。答案 B4．下表所列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是( )物质选项 abcAAlAlCl3Al(OH)3BHNO3NONO2CSiSiO2H2SiO3DCH2===CH2CH3CH2OHCH3CHO解析 A项，Al(OH)3变为Al不可能一步实现；B项正确；C项，SiO2变为H2SiO3、H2SiO3变为Si都不可能一步实现；D项，CH3CHO不可能一步变为CH2===CH2。答案 B5．如图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是( )A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉解析 CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此不能形成喷泉；NH3极易溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O发生电离生成OH－，遇酚酞使之显红色；H2S和CuSO4反应生成CuS黑色沉淀；HCl极易溶于水，且与AgNO3发生反8\n应生成白色沉淀；因此A不正确。答案 A6．用如图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是（）气体abcANO2浓硝酸铜片浓硫酸BSO2浓硫酸Fe浓硫酸CNH3浓氨水生石灰碱石灰DCl2浓盐酸MnO2粉末浓硫酸解析 B中Fe与冷的浓硫酸不反应；C中NH3的密度比空气小，收集方法不正确；D中用浓盐酸与MnO2制取Cl2需要加热。答案 A7．在如图所示装置中，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b呈喷泉状态喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是表中的()a(干燥气体)b(液体)ANO2H2OBNO4mol·L－1NaOH溶液CCl2饱和NaCl溶液8\nDNH31mol·L－1盐酸解析 A项能形成喷泉，但最终溶液充满烧瓶的，不符合题意；B、C项不能形成喷泉；D项能形成喷泉，且溶液最终充满烧瓶。答案 D8．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6g。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(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是( )。A．原混合酸中NO物质的量为0.1molB．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4D．H2SO4浓度为2.5mol·L－1解析 关键看图，铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图看出(注意只是第二份100mL)OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知NO反应完了，第二份中NO应为×3÷3＝0.1mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14g，即0.25mol，故原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5mol·L－1，NO物质的量为0.2mol。所以选A。答案 A二、非选择题9．高氯酸铵(NH4ClO4)是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取：NaClO4(aq)＋NH4Cl(aq)NH4ClO4(aq)＋NaCl(aq)(1)若NH4Cl用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是________________________。(2)反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.15(相关物质的溶解度曲线见下图)。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为(填操作名称)________________________、干燥。8\n(3)样品中NH4ClO4的含量可用蒸馏法进行测定，蒸馏装置如下图所示(加热和仪器固定装置已略去)，实验步骤如下：步骤1：按上图所示组装仪器，检查装置气密性。步骤2：准确称取样品ag(约0.5g)于蒸馏烧瓶中，加入约150mL水溶解。步骤3：准确量取40.00mL约0.1mol·L－1H2SO4溶液于锥形瓶中。步骤4：经滴液漏斗向蒸馏烧瓶中加入20mL3mol·L－1NaOH溶液。步骤5：加热蒸馏至蒸馏烧瓶中剩余约100mL溶液。步骤6：用新煮沸过的水冲洗冷凝装置2～3次，洗涤液并入锥形瓶中。步骤7：向锥形瓶中加入酸碱指示剂，用cmol·L－1NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液V1mL。步骤8：将实验步骤1～7重复2次。①步骤3中，准确量取40.00mLH2SO4溶液的玻璃仪器是________。②步骤1～7中，确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验步骤是________(填步骤序号)。③为获得样品中NH4ClO4的含量，还需补充的实验是________。解析 (1)氨气和浓盐酸的反应是放热反应。(2)由于NH4ClO4受热易分解，其溶解度受温度的影响变化很大，且温度越高其溶解度越大，而氯化钠的溶解度受温度的影响变化不大，因此要获得其晶体，采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，为了减少其溶解，采用冰水洗涤。(3)①滴定管能读到小数点后两位，因此选择酸式滴定管量取稀硫酸。②检查装置的气密性以免氨气逸到空气中；充分加热蒸馏烧瓶中的液体，使氨气完全逸出被吸收；把冷凝管洗涤，并将洗涤液也加到锥形瓶中，保证氨气不损失。③硫酸的浓度约为0.1mol·L－1，要求获得NH4ClO4的含量，需要知道硫酸的准确浓度。8\n答案 (1)氨气与浓盐酸反应放出热量 (2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤 (3)①酸式滴定管 ②1,5,6 ③用NaOH标准溶液标定H2SO4溶液的浓度(或不加高氯酸铵样品，保持其他条件相同，进行蒸馏和滴定实验)10．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是____________________。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后____________。(3)装置①中发生反应的化学方程式是__________________________________________。(4)装置②的作用是__________，发生反应的化学方程式是_______________________。(5)该小组得出的结论依据的实验现象是________________________________________。(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)____________。a．加热该绿色溶液，观察颜色变化b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化解析 实验题要先看目的，即要验证什么，由此再来理解或设计实验。“目的决定过程！”8\n本题要证明浓HNO3能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。①产生NO2，而非NO，所以②中盛水与NO2反应生成NO。而NO极易与O2反应产生NO2，故反应前应用CO2将装置中的空气排尽。(6)的思路是从溶液中赶出NO2，或在Cu(NO3)2溶液中通入NO2，不能采用稀释绿色溶液的方案，是因为Cu(NO3)2溶液稀释后，颜色也会发生相应的变化，而不能得出正确的结论。答案 (1)3mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(4)将NO2转化为NO 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd11．硫氮化合物是现代无机化学研究最活跃的领域之一。某硫氮化合物X，其相对分子质量为184，S、N两元素的质量比为16∶7。(1)X的分子式为________。(2)X在常温下还算稳定，但研磨、摩擦、撞击、震动和迅速加热时，会剧烈分解并引起爆炸，生成非常稳定的单质A、单质B，A、B的相对分子质量之比为7∶64，则X在研磨时发生反应的化学方程式为________________________________________________________________；B与浓硫酸在加热条件下反应，该反应的氧化产物为________。(3)氯化铵作用于S2Cl2的四氯化碳溶液时，可发生反应生成X、单质B和化合物C，C遇浓氨水可生成氯化铵。试写出氯化铵与S2Cl2反应生成X的化学方程式：__________________________________________________________________。答案 (1)S4N4(2)2S4N44N2↑＋S8 SO2(3)4NH4Cl＋6S2Cl2===S4N4＋16HCl＋S812．在50mLamol·L－1的硝酸溶液中，加入6.4gCu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO2和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100mL时测得c(NO)＝3mol·L－1。(1)求稀释后的溶液pH＝________。(2)若a＝9，则生成的气体中NO2的物质的量为________mol。(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O若将上述的NO2和NO的混合气体通入1mol·L－1的NaOH恰好被吸收，NaOH溶液的体积为________mL。8\n解析 (1)HNO3―→根据溶液中的电荷守恒：(忽略OH－)c(H＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)c(Cu2＋)＝＝1mol·L－1c(NO)＝3mol·L－1c(H＋)＝1mol·L－1pH＝－lgc(H＋)＝0。(2)设生成气体中NO2的物质的量为x，NO的物质的量为y，根据氧化还原反应中转移电子数相等得出x＋3y＝0.1×2解得：x＝0.125mol y＝0.025mol(3)由化学方程式知1molN对应1molNaOHn(N)＝0.125mol＋0.025mol＝0.15mol所以V(NaOH)＝＝0.15L。答案 (1)0 (2)0.125 (3)1508
