1、第四讲 氮及其化合物1.下列对于硝酸的认识，不正确的是()A 浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B 铜与硝酸的反应属于置换反应C 浓硝酸在常温下见光或受热会分解D 常温下可用铁或铝制品盛装浓硝酸【答案】B【解析】A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性，正确；B铜与硝酸的反应不属于置换反应， 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)24H2O2NOC浓硝酸在常温下见光或受热会分解4HNO34NO2O22H2O，正确；D常温下可用铁或铝制品盛装浓硝酸，正确。2.下列有关氮的叙述，错误的是()A 氮气常用作保护气B 氮气在常温下化学性质非常活泼C 氮元素有多种化合价D 氮元素是构成蛋白质不可缺少的成分【答案】B【解
2、析】氮分子中含氮氮三键，键能大，故氮气性质稳定，用作保护气，氮有多种价态，蛋白质中含氮元素。3.氨气可以做喷泉实验，这是利用氨气下列性质中的()A 易液化 B 比空气轻C 极易溶于水 D 有刺激性气味【答案】C【解析】实验的基本原理是使瓶内外在短时间内产生较大的气压差，利用大气压将瓶下面烧杯中的液体压入瓶内，在尖嘴导管口处形成喷泉.1体积水可溶解700体积的氨气(0摄氏度，1标准大气压下)，当滴管内的水进入烧瓶内时，氨气大量溶于水，外界大气压将水压入瓶中，剩余氨气又溶于进入瓶中的水，最终水充满烧瓶氨气极易溶于水，所以氨气可以做喷泉实验，与沸点的高低、密度、气味等无关。4.下列反应中硝酸既能表现
3、出酸性又表现出氧化性的是()A 使石蕊试液变红B 与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2C 与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3D 与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2【答案】B【解析】A项，使石蕊变红，只能说明硝酸具有酸性，不能说明氧化性，故A错误；B项，与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体，生成硝酸铜表现酸性，生成NO表现硝酸的氧化性，故B正确；C项，与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3，说明硝酸的酸性比碳酸强，不发生氧化还原反应，不能说明氧化性，故C错误；D项，与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2，只表现硝酸的氧化性，不表现酸性，故D错误。5.已知氨气
4、极易溶于水，而难溶于有机溶剂CCl4，下列装置中不适宜做NH3的尾气吸收装置的是( )【答案】C【解析】A项，水的密度比四氯化碳小，浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氨气反应，也不溶解氨气，该装置既能够吸收易溶性气体，又能够防止倒吸。故A正确；B项，吸收装置中的导管下连漏斗，漏斗的边缘紧靠液面，易吸收易溶性气体，能防止倒吸，故B正确；C项，吸收装置中的导气管插入到液面，易吸收易溶性气体，但产生倒吸，故C错误；D项，吸收装置中的导管没直接伸入到液体中，而是与干燥管连接紧密，易吸收易溶性气体，能防止倒吸，故D正确。6.Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是()NO
5、可以是某些含低价氮物质氧化的产物NO不是亚硝酸酐NO可以是某些含高价氮物质还原的产物NO是无色气体A 全部 B C D 【答案】A【解析】NO中氮的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3NO，也可以是氧化产物，如NH3NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体。所以，所给的几种说法都正确。选A。7.某无色的混合气体可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL该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，则此气体的组成为()A NH3、NO2、N2 B NH3、NO、CO2C NH3、NO2、CO2 D NO、CO2、N2【答案】B【解析】NO2
6、是红棕色气体，某无色的混合气体一定没有NO2，该混合气体通过浓硫酸，气体体积减少，该混合气体中只有氨气和浓硫酸反应，说明混合气体中有NH3，通过Na2O2后气体呈红棕色，说明有NO、CO2，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，一定没有氮气。8.硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：将铜溶于硝酸中；先将铜与O2反应生成CuO，再溶于硝酸中；将铜溶于N2O4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是()A 方法是最经济和环保的B 方法中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好C 方法需要消耗能源，对环境不产生污染D 方法中N2O4
7、既是氧化剂又是还原剂【答案】A【解析】方法中，铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，故制取相同物质的量的硝酸铜，铜与稀硝酸反应消耗的硝酸和产生的有害气体都少，从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好，B项正确；方法中，2CuO22CuO，CuO2HNO3=Cu(NO3)2H2O，需要消耗能源，但对环境不产生污染，C项正确；方法中，铜溶于N2O4的乙酸乙酯溶液中生成硝酸铜和一氧化氮的化学方程式为Cu2N2O4=Cu(NO3)22NO，N2O4既是氧化剂又是还原剂，反应
8、也会产生有害气体，综合这三种方法知，方法是最经济和环保的，D项正确，A项错误。9.将22.4 g铁粉逐渐加入到含HNO30.8 mol的稀硝酸中，反应生成气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)变化关系如图所示，其中正确的是()【答案】C【解析】n(Fe)0.4 mol铁粉加入稀硝酸，首先被氧化为Fe3：Fe 4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O02 mol 0.8 mol0.2 mol0.2 molHNO3完全反应后，过量的铁还会被Fe(NO3)3氧化，但此时没有气体放出：2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)202 mol0.1 mol所以共溶解铁粉0.3 mol。选C。
9、10.氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是()A “两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同B “两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡C “两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素D “两水”放置时间较久后，都会因为相同的原理而变质【答案】B【解析】A项，氨水中的微粒有NH3H2O、H2O、NH3三种分子和NH、OH、H三种离子，氯水中有Cl2、HClO、H2O三种分子和Cl、ClO、H、OH四种离子，所以微粒的种类、数目均不相同；C项，氨水没有漂白性，不能漂白有机色素；D项，“两水”的变质原因不相同，氨水因挥发而“变质”，而氯水
10、主要因HClO分解而变质。11.工业上可用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜。在实际生产中，先把铜屑在空气中灼烧，再跟用等体积水稀释的浓硝酸反应来制取硝酸铜。请回答下列问题：(1)不宜于用铜屑直接与硝酸反应来制取硝酸铜的原因是_。(2)浓硝酸用等体积水稀释的目的是_。(3)要得到硝酸铜晶体，应选用_。(4)反应中硝酸表现出_性。【答案】(1)铜与硝酸直接反应会有氮的氧化物生成，既产生污染，又降低硝酸的利用率；铜屑在空气中灼烧生成CuO，CuO与HNO3反应没有氮的氧化物生成，既避免了污染，又提高了硝酸的利用率(2)浓硝酸易挥发、不稳定，对设备腐蚀严重(3)结晶法(或重结晶法)(4)酸【解析】(1)铜
11、与硝酸直接反应会有氮的氧化物生成，既产生污染，又降低硝酸的利用率；铜屑在空气中灼烧生成CuO，CuO与HNO3反应没有氮的氧化物生成，既避免了污染，又提高了硝酸的利用率。(2) 浓硝酸易挥发、不稳定，对设备腐蚀严重，稀硝酸挥发性小，且稀硝酸和氧化铜反应同样生成硝酸铜。(3)由于得到的是硝酸铜溶液，因此要得到晶体需浓缩结晶。(4)硝酸与氧化铜发生反应生成了硝酸铜和水，没有化合价变化，因此体现了硝酸的酸性。12.在学习了硝酸的强氧化性后，某学习小组进行了浓硝酸和硫单质反应的实验探究。他们根据氧化还原反应原理推测硫的氧化产物，提出三种假设：.只有H2SO4；.只有SO2；.SO2和H2SO4都有。为
12、了探究是哪一种情况，他们设计了下列实验流程及步骤：实验所得气体折算成标准状况为1.792 L。混合气体用水吸收后，测得无含硫、含氮化合物逸出，并将吸收液配成100.00 mL溶液。取中所得溶液20.00 mL，加足量BaCl2溶液得白色沉淀0.466 g。再取20.00 mL中所得溶液，用NaOH溶液中和，恰好用去0.6 molL1NaOH溶液30.00 mL。请回答下列问题：(1)混合气体中NO2气体被水充分吸收的反应方程式为_。(2)中配制溶液所用到的玻璃仪器除烧杯、量筒外还有_。(3)收集到的气体中含有_，假设_(填“”“”或“”)成立。(4)配制的100.00 mL溶液中H的物质的量浓
13、度是_，该实验中S与浓HNO3反应的方程式为_。【答案】(1)4NO2O22H2O=4HNO3(其他合理答案也可)(2)玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管(3)NO2和SO2(4)0.9 molL114HNO3(浓)3S2SO2H2SO414NO26H2O【解析】1.792 L标准状况下的气体为0.08 mol,0.466 g沉淀是硫酸钡，其物质的量为0.002 mol，故气体中有0.01 mol SO2，另外0.07 mol气体应该是NO2,100.00 mL溶液中n(H)50.018 mol0.09 mol，c(H)0.9 molL1。收集到的气体中含有0.07 mol NO2，其中HN
14、O3NO2时得到的电子多于SSO2(0.01 mol)时失去的电子，由得失电子守恒知，有一部分硫被氧化成硫酸了，故假设成立。生成的硫酸的物质的量为(0.0740.01)60.005 mol，故n(SO2)n(H2SO4)n(NO2)2114，故硫与浓硝酸的反应为14HNO3(浓)3S2SO2H2SO414NO26H2O。13.烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：.采样采样步骤：检验系统气密性；加热器将烟道气加热至140 ；打开抽气泵置换系统内空气；采集无尘、干燥的气样；关闭系统，停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为_。(2)C中
15、填充的干燥剂是_(填序号)。a碱石灰b无水CuSO4cP2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤加热烟道气的目的是_。.NOx含量的测定将VL气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成N，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入V1mLc1molL1FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2molL1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2，终点时消耗V2mL。(5)NO被H2O2氧化为N的离子方程式为_。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_。(7)滴定过程中发生
16、下列反应：3Fe2N4H=NO3Fe32H2OCr26Fe214H=2Cr36Fe37H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为_ mgm3。(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。若缺少采样步骤，会使测定结果_。若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果_。【答案】(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水(5)2NO3H2O2=2H2N2H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)104(8)偏低偏高【解析】(1)装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤，除去粉尘。(2)C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P
17、2O5。(3)D装置中装有碱液，用于除去NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为。(4)烟道气中有水，采样步骤加热器将烟道气加热至140 的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化为N，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO3H2O2=2H2N2H2O。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2N4H=NO3Fe32H2OCr26Fe214H=2Cr36Fe37H2O与Cr2反应的Fe2的物质的量为6c2V2103mol，标准液中Fe2的物质的量为c1V1103mol，则与N反
18、应的Fe2的物质的量为(c1V16c2V2)103mol，N的物质的量为mol，则VL气样中折合成NO2的含量为46 gmol11 000 mgg11 000 Lm3104mgm3。(8)若缺少采样步骤，系统内存在空气，会使收集的气样中NOx偏少，测定结果偏低。若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2浓度减小，消耗的FeSO4标准溶液体积增大，会使测定结果偏高。14.SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。(1)SCR(选择性催化还原)工作原理：尿素CO(NH2)2水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：_。反应器中NH3还原NO2的化学方程式：_。当
19、燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：_。尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素(M60 gmol1)含量的方法如下：取ag尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1mLc1molL1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2mLc2molL1NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是_。(2)NSR(NOx储存还原)工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_。用H2模拟尾气中
20、还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是_。还原过程中，有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：_【答案】(1)CO(NH2)2H2O2NH3CO28NH36NO27N212H2O2SO2O24NH32H2O=2(NH4)2SO4(2)BaO81415NO4NH33O2415NNO6H2O【解析】(1)尿素CO(NH2)2水溶液热分解为N
21、H3和CO2，结合原子守恒，发生反应的化学方程式为CO(NH2)2H2O2NH3CO2；NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH36NO27N212H2O；SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4，此反应中SO2是还原剂，氧气是氧化剂，结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2O24NH32H2O=2(NH4)2SO4；吸收NH3的硫酸的物质的量为v1103Lc1molL1v2103Lc2molL1103mol，根据化学方程式为CO(NH2)2H2O2NH3CO2和2NH3H2SO4=(NH4)2SO4；可
22、知尿素的物质的量为103mol，则尿素溶液中溶质的质量分数是ag100%。(2)由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质是BaO；由图示可知，第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16 mol电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为16 mol28 mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是81；在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。可知15NO与NH3的比例为11，根据化合价的变化以及15NO与NH3的比例可知，还需要O2做氧化剂，结合电子守恒和原子守恒可得化学方程式：415NO4NH33O2415NNO6H2O。 10