第13講氮及其重要化合物A組基礎必做題1．(2020·福建福州質檢)大氣與生態(tài)圈的氮循環(huán)如圖所示，下列敘述不正確的是(C)A．④維持大氣中氮元素含量穩(wěn)定B．①是野生植物生長所需氮元素的重要來源C．⑤為硝化過程、④為反硝化過程，都是氮元素的還原反應過程D．②是氮肥工業(yè)基礎，科學家努力將固氮變化條件趨近生物固氮[解析]本題考查氮及其化合物的性質，側重考查氮循環(huán)圖的理解應用。由圖可知，④為土壤中的硝酸鹽被細菌分解轉化為氮氣，氮氣返回大氣中，維持大氣中氮元素含量穩(wěn)定，A正確；由圖可知，①是在放電條件下，空氣中的氮氣與氧氣反應生成氮氧化物，是野生植物生長所需氮元素的重要來源，B正確；⑤為氨或銨鹽轉化為亞硝酸鹽，氮元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，C不正確；②是人工固氮，主要是合成氨的反應，屬于工業(yè)固氮，是氮肥工業(yè)基礎，由于需要高溫、高壓、催化劑的條件，為解決耗能多的問題，科學家努力將固氮變化條件趨近生物固氮，D正確。2．(2020·湖北公安車胤中學月考)某無色氣體甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100mL氣體甲經過如圖所示實驗的處理，結果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則氣體甲的組成為(A)A．NH3、NO、CO2 B．NO、CO2、N2C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、NO2[解析]本題主要考查實驗過程分析，涉及氮的單質及其化合物的性質。氣體甲無色，則一定不含有色氣體NO2，經過足量的濃硫酸后剩余氣體80mL，說明含有NH3，通過足量的過氧化鈉后氣體顯紅棕色，說明含有NO且經過足量Na2O2時產生了O2，說明含有CO2，最終幾乎無氣體剩余，說明不含N2，故選A。3．(2020·湖北宜昌模擬)常溫常壓下，注射器甲中裝有NO2氣體，注射器乙中裝有相同體積的空氣，注射器與U形管連通，固定活塞。如圖所示，打開兩個止水夾，足夠時間后，將會看到U形管中液面(A)A．a端上升，b端下降B．a端下降，b端上升C．U形管中液面無變化D．無法判斷[解析]打開兩個止水夾后，甲中NO2與水反應生成HNO3和NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。U型管中左側氣體壓強小，a端液面上升，b端液面下降，A正確。4．(2020·山東濰坊統考)下列關于氮及其化合物的說法錯誤的是(B)A．所有的銨鹽都能與燒堿共熱生成氨氣B．濃硝酸不論與銅反應還是與碳反應，均體現其酸性和強氧化性C．一氧化氮結合血紅蛋白的能力比一氧化碳還強，更容易造成人體缺氧D．把帶火星的木條伸入充滿NO2和O2混合氣體(NO2和O2的物質的量之比為4﹕1)的集氣瓶中，木條復燃，說明NO2支持燃燒[解析]本題考查氮及其化合物知識。銨鹽與燒堿共熱時均能生成氨氣，A項說法正確；濃硝酸與碳的反應中，濃硝酸只體現強氧化性，B項說法錯誤；NO結合血紅蛋白的能力比CO的強，更容易造成人體缺氧，C項說法正確；帶火星的木條在空氣中不能復燃，但伸入NO2和O2的混合氣體中復燃，說明NO2支持燃燒，D項說法正確。5．(2020·山東普通高中學業(yè)水平等級考試模擬卷)已知Pb3O4與HNO3溶液發(fā)生反應Ⅰ：Pb3O4＋4H＋=PbO2＋2Pb2＋＋2H2O；PbO2與酸化的MnSO4溶液發(fā)生反應Ⅱ：5PbO2＋2Mn2＋＋4H＋＋5SOeq\o\al(2－,4)=2MnOeq\o\al(－,4)＋5PbSO4＋2H2O。下列推斷正確的是(AD)A．由反應Ⅰ可知，Pb3O4中Pb(Ⅱ)和Pb(Ⅳ)含量之比為2﹕1B．由反應Ⅰ、Ⅱ可知，氧化性：HNO3>PbO2>MnOeq\o\al(－,4)C．Pb可與稀硝酸發(fā)生反應：3Pb＋16HNO3=3Pb(NO3)4＋4NO↑＋8H2OD．Pb3O4可與鹽酸發(fā)生反應：Pb3O4＋8HCl=3PbCl2＋4H2O＋Cl2↑[解析]反應Ⅰ未發(fā)生氧化還原反應，且產物Pb2＋與PbO2物質的量之比為2﹕1，說明Pb3O4中Pb(Ⅱ)和Pb(Ⅳ)含量之比為2﹕1，故A正確；反應Ⅰ中硝酸未將Pb2＋氧化，可證明氧化性HNO3<Pb(Ⅳ)，反應Ⅱ中，硝酸將Mn2＋氧化成MnOeq\o\al(－,4)，說明氧化性PbO2>MnOeq\o\al(－,4)，故B錯誤；根據反應Ⅰ可得硝酸不能將Pb氧化成＋4價，不能生成Pb(NO3)4，故C錯誤；據反應Ⅱ可知氧化性PbO2>MnOeq\o\al(－,4)，而酸性條件下MnOeq\o\al(－,4)能將HCl氧化成Cl2，則Pb(Ⅳ)也能將HCl氧化成Cl2，所以此反應Pb3O4＋8HCl=3PbCl2＋4H2O＋Cl2↑能發(fā)生，故D項正確。6．(2020·新題預選)如圖所示裝置中，干燥燒瓶內盛有某種氣體，燒杯和滴管內盛放某種溶液(括號內溶液)。擠壓滴管的膠頭，然后打開止水夾，下列與實驗事實不相符的是(A)A．Cl2(飽和食鹽水)，無色噴泉B．NH3(水，含石蕊)，藍色噴泉C．HCl(水，含石蕊)，紅色噴泉D．SO2(NaOH溶液)，無色噴泉[解析]Cl2難溶于飽和食鹽水，不能形成噴泉，故A錯誤。7．(2020·經典習題選粹)將40mLNO2和NO的混合氣體通入倒立在水槽中盛滿水的試管中，充分反應后試管中剩下20mL氣體，則原混合氣體中NO2和NO的體積比為(C)A．2﹕1 B．1﹕3C．3﹕1 D．1﹕1[解析]NO2和NO的混合氣體通入水中，發(fā)生反應：3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV31230mL40－20mLV(NO2)＝30mL，V(NO)原＝40mL－30mL＝10mL，V(NO2)﹕V(NO)原＝30mL﹕10mL＝3﹕1。8．(2020·廣東佛山順德區(qū)質檢)氮元素形成的化合物種類十分豐富。請根據以下工業(yè)制硝酸的原理示意圖回答含氮化合物的相關問題：(1)(雙選)下列有關NH3的說法中，不正確的是CD(填字母)。A．工業(yè)合成NH3需要在高溫、高壓下進行B．NH3可用來生產碳銨和尿素等化肥C．NH3可用濃硫酸或無水氯化鈣干燥D．NH3受熱易分解，須置于冷暗處保存(2)NH3易溶于水，標準狀況下，用充滿NH3的燒瓶做噴泉實驗，水充滿整個燒瓶后所形成溶液的物質的量濃度為eq\f(1,22.4)(或0.045)mol·L－1。(3)氨氣燃燒的化學方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(4)HNO3是一種重要的化工原料，工廠生產出的濃硝酸可用鋁槽車或鐵槽車來運輸。在常溫下能使鋁、鐵鈍化，說明濃硝酸具有很強的氧化性。(5)“吸收塔”尾部會有含NO、NO2等氮氧化物的尾氣排出，為消除它們對環(huán)境的破壞作用，通常用以下兩種方法處理：①純堿溶液吸收法。純堿溶液與NO2的反應原理為Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋CO2。②氨轉化法。已知7mol氨恰好能將含NO和NO2共6mol的混合氣體完全轉化為N2，則混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為1﹕3，若用通式NOx表示氮氧化物，則每摩爾氨可將eq\f(3,2x)mol的NOx轉化為N2。[解析](1)工業(yè)合成NH3的反應條件是高溫、高壓、催化劑，A正確；NH3可與碳酸反應生成碳銨，也可以與二氧化碳反應生成尿素，B正確；NH3可與硫酸或氯化鈣發(fā)生反應，C不正確；NH3不易分解，D不正確。(2)水充滿整個燒瓶后所形成溶液的物質的量濃度為eq\f(1,22.4)mol·L－1≈0.045mol·L－1。(3)氨氣燃燒的化學方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(4)在常溫下能使鋁、鐵鈍化，說明濃硝酸具有很強的氧化性。(5)①純堿溶液與NO2的反應原理為Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋CO2。根據質量守恒定律可知為NaNO2。②7mol氨轉化為氮氣失去21mol電子，根據題意，結合得失電子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6mol,2n(NO)＋4n(NO2)＝21mol，解得n(NO)＝1.5mol，n(NO2)＝4.5mol，則混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為1﹕3，若用通式NOx表示氮氧化物，反應過程中NOx分子得到2xe－，則每摩爾氨可將eq\f(3,2x)mol的NOx轉化為N2。B組能力提升題9．(2020·河南省示范性高中檢測)某城市主要空氣污染物為PM2.5、SO2、NOx。科學實驗小組為檢測空氣樣本成分，用蒸餾水處理制成待測液，設計實驗及所得實驗現象如下：下列判斷不正確的是(A)A．上述實驗中可用Ba(NO3)2代替BaCl2，以證明待測試樣中含SOeq\o\al(2－,4)B．由實驗②⑤可知待測試樣中含有NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)C．焰色反應表明待測試樣中含Na元素和K元素D．該城市的污染來源主要是燃煤和機動車尾氣排放[解析]酸性條件下，NOeq\o\al(－,3)能將SOeq\o\al(2－,3)氧化為SOeq\o\al(2－,4)，從而干擾SOeq\o\al(2－,4)的檢驗，故不能用Ba(NO3)2代替BaCl2來證明待測試樣中含SOeq\o\al(2－,4)，A錯誤；實驗②中待測試樣和強堿共熱反應產生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體，該氣體為NH3，證明試樣中含有銨根離子，實驗⑤溶液中加入幾滴稀硫酸，再加入金屬銅，試管口產生紅棕色氣體，該紅棕色氣體為NO2，證明試樣中含有NOeq\o\al(－,3)，B正確；實驗①焰色反應為黃色，所以試樣中含有鈉元素，實驗⑥透過藍色鈷玻璃觀察火焰顏色呈現紫色，證明試樣中含鉀元素，故焰色反應表明待測試樣中含Na元素和K元素，C正確；根據判斷可知，該城市的污染物含有硫和氮的氧化物，故主要來源于燃煤和機動車尾氣排放，D正確。10．(2020·河北衡水檢測)表中a、b、c表示相應儀器中加入的試劑，可用如圖所示裝置制取、凈化、收集的氣體是(B)選號氣體abcANH3濃氨水生石灰堿石灰BSO270%濃H2SO4Na2SO3固體98%濃H2SO4CNO稀HNO3銅屑H2ODNO2濃HNO3銅屑NaOH溶液[解析]NH3的密度比空氣小，不能用向上排空氣法收集，收集方法不合理，故A錯誤；Na2SO3與濃硫酸反應生成SO2，SO2中所含雜質H2O用98%濃H2SO4除去，收集裝置合理，故B正確；NO與空氣中的氧氣反應，不能用排空氣法收集NO，應利用排水法收集，故C錯誤；NO2與NaOH溶液反應，收集不到NO2，故D錯誤。11．(2020·山東東營期中)已知NH3和HCl都能用來做噴泉實驗的氣體，若在相同條件下用等體積燒瓶各收集滿NH3和HCl氣體，進行實驗(兩燒瓶內充滿溶液且不考慮溶質的擴散)。下列說法錯誤的是(C)A．NH3和HCl分別形成藍色、紅色噴泉B．制備干燥的NH3和HCl，所需的干燥劑分別是堿石灰、濃硫酸C．改為NO2氣體，所得溶液溶質的物質的量濃度與前兩者不同D．去掉裝置中的膠頭滴管，改為單孔塞，也可引發(fā)噴泉[解析]NH3和HCl溶解于水分別形成堿和酸，A項正確；干燥NH3和HCl可分別選用堿性干燥劑和酸性干燥劑，B項正確；改為NO2氣體，所得溶液溶質的物質的量濃度與前兩者相同，C項錯誤；去掉裝置中的膠頭滴管，改為單孔塞，用雙手捂住燒瓶，待導氣管有氣泡冒出后放手，會引發(fā)噴泉，D項正確。12．(2020·安徽江淮十校質檢)向稀硫酸和稀硝酸的混合酸加入足量的銅粉，HNO3的物質的量濃度是2mol·L－1，取10mL此混合酸，待反應結束過濾后可得到純凈的CuSO4溶液，則上述稀硫酸的物質的量濃度和在標準狀況下產生的氣體體積分別為(設反應中HNO3被還原成NO)(D)A．2mol·L－1、448mL B．3mol·L－1、672mLC．4mol·L－1、224mL D．3mol·L－1、448mL[解析]設稀硫酸的物質的量濃度和在標準狀況下產生的氣體體積分別為cmol·L－1、VL,10mL混合酸中含有n(NOeq\o\al(－,3))＝0.01L×2mol·L－1＝0.02mol。3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑2820.02moleq\a\al(0.02mol＋0.01L×,cmol·L－1×2)eq\f(VL,22.4L·mol－1)解得c＝3，V＝0.448，故D正確。13．(2020·河北保定摸底)在100mL密度為1.2g·cm－3稀硝酸中，加入一定量的鎂和銅組成的混合物，充分反應后金屬完全溶解(假設還原產物只有NO)，向反應后溶液中加入3mol/LNaOH溶液至沉淀完全，測得生成沉淀質量比原金屬質量增加5.1g。則下列敘述不正確的是(C)A．當金屬全部溶解時，收集到NO氣體的體積為2.24L(標準狀況)B．當生成沉淀的量最多時，消耗NaOH溶液體積最小為100mLC．原稀硝酸的物質的量濃度一定為4mol/LD．參加反應的金屬總質量(m)為9.6g>m>3.6g[解析]eq\x(HNO3)eq\o(→,\s\up7(得amole－))eq\x(NO)、eq\x(Mg和Cu)eq\o(→,\s\up7(失amole－))eq\x(\a\al(CuNO32,MgNO32))eq\o(→,\s\up7(NaOH))eq\x(\a\al(CuOH2,MgOH2))，故生成沉淀質量比原金屬質量增加5.1g，即為與Cu2＋、Mg2＋反應的OH－的質量，因此有n(OH－)＝eq\f(5.1g,17g·mol－1)＝0.3mol，n(混合物)＝eq\f(nOH－,2)＝0.15mol。A項，根據得失電子守恒可知，n(NO)＝eq\f(nOH－,3)＝0.1mol，故收集到NO在標準狀況下的體積為2.24L，正確；B項，生成沉淀最多時，最少消耗0.3molOH－，因此消耗3mol/LNaOH溶液的體積最小為0.1L，正確；C項，據N原子守恒可知，原硝酸溶液中n(HNO3)最小為0.1mol＋0.3mol＝0.4mol，故原稀硝酸的濃度最小為4mol/L，錯誤；D項，參加反應的金屬的物質的量為0.15mol，若全部為Mg，其質量為3.6g；若全部為Cu，其質量為9.6g，由于是Mg和Cu組成的混合物，故參加反應的金屬總質量介于3.6～9.6g之間，正確。14．(2019·新題預選)Cu與濃硝酸反應生成氮的氧化物，這些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反應過程及有關數據如圖所示：下列有關判斷正確的是(A)A．若銅片為51.2g，則生成0.2molNaNO3B．常溫下，Cu遇濃硝酸發(fā)生鈍化，不可能發(fā)生上述反應C．標準狀況下收集的氮氧化物為20.16LD．反應過程中生成的Cu(NO3)2既是氧化產物，也是還原產物[解析]分析整個反應過程可知僅有兩種元素的化合價發(fā)生變化，即Cu→Cu2＋，HNO3→NaNO2,51.2gCu的物質的量為0.8mol，共失電子0.8mol×2＝1.6mol，由得失電子守恒可知HNO3→NaNO2得1.6mol電子，故產物中NaNO2的物質的量為0.8mol，由Na原子守恒可知另一種產物NaNO3為0.2mol，A正確；常溫下，Cu能與濃硝酸反應，B錯誤；部分NO2會轉化為N2O4，而N2O4在標準狀況下不是氣體，C錯誤；反應過程中生成的Cu(NO3)2是氧化產物，不是還原產物，D錯誤15．(2020·北京朝陽區(qū)期末)某學習小組探究稀HNO3、濃HNO3與銅的反應。裝置(尾氣處理裝置略)現象Ⅰ中開始無明顯現象，漸有小氣泡生成，越來越劇烈，液面上方出現淺紅棕色氣體，溶液呈藍色Ⅱ中反應劇烈，迅速生成大量紅棕色氣體，溶液呈綠色(1)Ⅰ中Cu與稀HNO3反應的化學方程式是3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(2)Ⅱ中反應的速率比Ⅰ中的快，原因是硝酸濃度大。(3)針對Ⅱ中溶液呈綠色的原因，提出假設：假設1：Cu2＋的濃度較大所致。假設2：溶解了生成的NO2。探究如下：取Ⅱ中綠色溶液，分為兩等份。①取一份于如圖所示裝置中，實驗操作和現象分別是向上拉動活塞a，試管內液面上方出現紅棕色氣體，證實Ⅱ中溶解了NO2。②向另一份溶液中加入Cu(OH)2(或CuO等)(填化學試劑)，溶液變?yōu)樗{色。證實假設1不成立，假設2成立。(4)對于稀HNO3與銅生成NO、濃HNO3與銅生成NO2的原因，提出兩種解釋：解釋1.HNO3濃度越稀，溶液中NOeq\o\al(－,3)的數目越少，被還原時，每個NOeq\o\al(－,3)從還原劑處獲得較多電子的機會增多(填“增多”或“減少”)，因此被還原為更低價態(tài)。解釋2.推測下列反應導致了產物的不同，并通過如下實驗證實了推測的合理性。3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①B中盛放的試劑是水。②C中盛放Cu(NO3)2和濃硝酸。③該小組證實推測的合理性所依據的實驗現象是C中溶液變?yōu)榫G色。[解析](1)試管Ⅰ中Cu與稀HNO3反應產生硝酸銅、一氧化氮和水，反應的化學方程式是3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(2)Ⅱ中是銅與濃硝酸反應，產生硝酸銅、二氧化氮和水，Ⅱ中硝酸濃度大，反應速率快。(3)①若溶液顏色差異是NO2溶解所致，則可以通過向上拉動活塞a，減小裝置中NO2在溶液中的溶解度，可以觀察到試管內液面上方出現紅棕色氣體，溶液變?yōu)樗{色；②向另一份溶液中加入CuO或Cu(OH)2，使溶液中Cu2＋濃度增大，若溶液變?yōu)樗{色則說明假設1不成立，假設2成立。(4)解釋1.HNO3濃度越稀，溶液中NOeq\o\al(－,3)的數目越少，被還原時，每個NOeq\o\al(－,3)從還原劑處獲得較多電子的機會增多，因此被還原為較低的價態(tài)；解釋2.①Cu與濃硝酸反應產生N