2020版高考化学一轮复习 课时提升作业 十三 第四章 非金属及其化合物 4 氮及其重要化合物

课时提升作业 十三氮及其重要化合物(45分钟100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1.(2020济南模拟)下列说法正确的是()A.CO、NO、NO2都是大气污染物，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【解析】选B。NO易被氧化为NO2；NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2+氧化成Fe3+，溶液由浅绿色变成棕黄色；N2不是污染物。2.(2020北京高考)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()A.氮元素均被氧化B.工业合成氨属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环【解析】选A。N2NH3中氮元素被还原，A错误；工业合成氨是氮气转化为氨气，属于人工固氮，B正确；通过生物体，铵盐(含氮无机物)与蛋白质(含氮有机物)可相互转化，C正确；生物体合成蛋白质的过程有C、H、O的参与，D正确。3.下列有关实验原理或操作正确的是()A.用干燥的pH试纸鉴别SO2和Cl2两种气体B.盐酸滴定氨水时，用甲基橙作指示剂C.实验室用图装置制备并收集少量的NO2D.实验室用图装置除去H2中混有的少量NH3【解析】选B。检验气体性质时试纸需润湿，否则无法检验，A项错；不能用排水法收集NO2气体，C项错；若U形管中盛装大量液态干燥剂，将导致气体无法通过，D项错。4.(2020十堰模拟)将红热的木炭与浓硝酸共热产生的气体等分为两份，第份先通过适量蒸馏水后，再通入少量澄清石灰水中；第份直接通入少量澄清石灰水中。则石灰水的变化最可能为()A.不变浑浊，变乳白色B.变乳白色，不变浑浊C.变乳白色，变乳白色D.不变浑浊，不变浑浊【解析】选B。木炭与浓硝酸反应生成CO2和NO2的混合气体，而NO2可与水反应生成硝酸，故混合气体直接通入澄清石灰水，会产生Ca(NO3)2溶液，难以得到CaCO3沉淀；混合气体先通过水，NO2可与水反应生成硝酸和NO，则变为NO和CO2的混合气体，再通入澄清石灰水会产生CaCO3沉淀。5.(2020滁州模拟)中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉实验，来验证气体的“溶解性”，下列有关说法不正确的是()A.用滴管加入液体后，由于气体的“溶解”，使瓶内压强减小，导致瓶内压强小于外界压强，从而形成喷泉B.选用合适的溶液，CO2也能用于做喷泉实验C.HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验D.用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验，烧瓶中将充满稀硝酸【解析】选D。本题综合考查了喷泉实验的原理，即由于气体溶于水或某种溶液，导致烧瓶中的压强迅速减小，与外界产生足够的压强差，从而形成喷泉，A正确；CO2能与NaOH等强碱溶液反应，从而被吸收，也能与外界产生很大的压强差，故能形成喷泉，B正确；NH3和HCl属于极易溶于水的气体，SO2可以与NaOH溶液等反应，故均能形成喷泉，C正确；NO2和N2O4与水反应后有NO生成，故液体不能充满烧瓶，D错误。【方法规律】喷泉实验的形成原理(1)形成喷泉的原理。形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。(2)常见喷泉的形成主要有以下两类。极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。6.(2020武汉模拟)稀硝酸作为较强氧化剂在溶液中发生的反应是2NO3-+8H+6e-2NO+4H2O，下列离子能让此反应过程发生的是()Fe2+；Mg2+；SO32-；S2-；I-；ClO-A.B.C.D.【解析】选A。稀硝酸作为较强氧化剂在溶液中发生的反应是2NO3-+8H+6e-2NO+4H2O，要使该反应能发生，则需要失电子作还原剂的离子，Fe2+中化合价处于中间价态，能作还原剂，故正确；Mg2+中化合价处于最高价态，只有氧化性，不能作还原剂，故错误；SO32-中硫元素处于中间价态，具有还原性，能作还原剂，故正确；S2-中硫元素处于最低价态，具有还原性，能作还原剂，故正确；I-中碘元素处于最低价态，具有还原性，能作还原剂，故正确；ClO-只有氧化性，不能作还原剂，故错误。7.某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润)，挂在铁架台上。另取一只盛某种溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方(如下图)。过一会儿，发现纸蝴蝶变为红色。下表的组合中，能够实现上述变化的是()纸蝴蝶上的喷洒液石蕊酚酞酚酞石蕊小烧杯中的溶液浓盐酸浓氨水NaOH溶液浓硫酸A.B.C.D.【解析】选A。浓盐酸易挥发，酸性气体HCl遇石蕊变红；浓氨水易挥发，碱性气体NH3遇酚酞变红。8.在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 molL-1、0.1 molL-1，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度是()A.0.15 molL-1B.0.225 molL-1C.0.30 molL-1D.0.45 molL-1【解析】选B。溶液中同时存在H+和NO3-时就能够与Cu发生反应。该溶液中H+实际为0.06 mol，应该根据离子方程式进行计算，设所得溶液中铜离子的物质的量为x，规范审题思路为根据各物质的物质的量的关系可知，H+不足，应根据H+进行计算。x=30.06 mol8=0.022 5 mol，因此，铜离子浓度为0.225 molL-1。【易错提醒】(1)错选A的主要原因是直接根据题目中给出的硝酸的物质的量为0.04 mol进行计算，从而得出参与反应的铜的物质的量为0.015 mol。解题时忽略溶液中仍然存在H+，在该条件下，生成的Cu(NO3)2中的硝酸根离子要继续和铜反应。(2)本题还容易错选C。原因是未进行过量计算，直接根据Cu的物质的量计算，从而得出错误答案0.30 molL-1。9.(2020烟台模拟)有a、b、c、d、e五种气体，进行下列实验，a、b、c、d、e依次可能是()(1)a和b混合气体变红棕色(2)c和d混合产生白烟(3)c和e分别通入少量溴水中溴水都变成无色透明的液体(4)b和e分别通入氢硫酸中都产生淡黄色浑浊A.O2、NO、HCl、NH3、CO2B.O2、NO、NH3、HCl、SO3C.NO、O2、NH3、HCl、SO2D.HCl、CO2、NH3、H2S、CH4【解析】选C。a和b混合后气体变成红棕色，可知a和b分别为NO与O2中的一种；b通入氢硫酸中产生淡黄色沉淀，则b为氧气，a为NO；c和d混合产生白烟，则c和d分别为NH3、HCl中的一种；c通入少量溴水中溴水变成无色透明的液体，则c为NH3，d为HCl；e通入少量溴水中，溴水变成无色透明的液体，e通入氢硫酸中产生淡黄色浑浊，则e为SO2。10.(能力挑战题)(2020合肥模拟)将9 g铜和铁的混合物投入100 mL稀硝酸中，充分反应后得到标准状况下1.12 L NO，剩余4.8 g金属；继续加入100 mL等浓度的稀硝酸，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12 L NO。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0.075 molB.稀硝酸的物质的量浓度为0.5 molL-1C.第一次剩余4.8 g金属为铜和铁D.再加入上述100 mL稀硝酸，又得到标准状况下1.12 L NO【解析】选A。第一次加稀硝酸时有金属剩余，溶解的4.2 g金属均被氧化为+2价，溶解的金属的物质的量为1.12 L22.4 Lmol-1312=0.075 mol，金属的摩尔质量为4.2 g0.075mol=56 gmol-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4.8 g金属也一定被氧化为+2价，金属的摩尔质量为4.8 g0.075mol=64 gmol-1，是铜，故A正确，C错误；c(HNO3)=(0.075138)mol0.1 L=2 molL-1，B错误；再加100 mL稀硝酸，反应为3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O，HNO3足量，0.075 mol Fe2+生成0.025 mol NO，标准状况下体积为0.56 L，故D错误。【加固训练】将5.6 g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体X。再向所得溶液中加入过量的NaOH溶液，产生10.7 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是()A.0.15 mol NO2B.0.2 mol NOC.0.05 mol NO、0.15 mol NO2D.0.05 mol NO、0.1 mol NO2、0.05 mol N2O4【解析】选C。反应过程中的转化关系为MgMg(NO3)2Mg(OH)2，CuCu(NO3)2Cu(OH)2，沉淀质量的增加量为OH-的质量，根据化合价变化可知，增加的OH-的物质的量等于转移电子的物质的量，故n(e-)=n(OH-)=(10.7 g-5.6 g)17 gmol-1=0.3 mol，即HNO3反应生成氮的氧化物时得到电子的物质的量为0.3 mol。A选项，生成0.15 mol NO2，转移电子为0.15 mol，错误；B选项，生成0.2 mol NO，转移电子为0.2 mol3=0.6 mol，错误；C选项，转移电子为0.05 mol3+0.15 mol=0.3 mol，正确；D选项，转移电子为0.05 mol3+0.1 mol+0.05 mol2=0.35 mol，错误。二、非选择题(本题包括3小题，共50分)11.(16分)(2020滁州模拟)某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO34NO2+O2+2H2O)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为_，产生该气体的化学反应方程式是_。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为_(写化学式)。其中的Ba(OH)2溶液_(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是_。(3)装置B的作用是_。(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。下列对该气体的检验方法合适的是_(填序号)。A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化B.将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红C.将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是_。【解析】(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba(NO3)2和BaCO3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因为Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，浓度太低，不足以完全吸收生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成CaCO3沉淀。(3)装置B可以防止装置C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)NO与足量O2反应生成红棕色的NO2，A正确；NO和O2均不具有酸性，B错误；O2能使带火星的木条复燃，而NO不能，C正确。装置A中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。答案：(1)红棕色C+4HNO3(浓)4NO2+CO2+2H2O(2)BaCO3不能Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2浓度较低，不能形成CaCO3沉淀(3)防倒吸(4)A、C浓硝酸的分解【加固训练】(2020厦门模拟)固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：甲：Mg(NO2)2、NO2、O2乙：MgO、NO2、O2丙：Mg3N2、O2丁：MgO、NO2、N2(1)实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是_。查阅资料得知：2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O针对甲、乙、丙猜想，设计如图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：(2)实验过程。仪器连接后，放入固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管(A)，观察到E中有气泡连续放出，表明_。称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中，加热前通入N2以驱尽装置内的空气，其目的是_；关闭k，用酒精灯加热时，正确操作是先_，然后固定在管中固体部位下加热。观察到A中有红棕色气体出现，C、D中未见明显变化。待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1.0 g。取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未见明显现象。(3)实验结果分析讨论根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_是正确的。根据D中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O2，因为若有O2，D中将发生氧化还原反应：_(填写化学方程式)，溶液颜色会褪去；小组讨论认定分解产物中有O2存在，未检测到的原因是_。小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装置进一步研究。【解析】(1)根据猜想丁，Mg(NO3)2MgO+NO2+N2，只有氮元素价态降低，没有元素价态升高，不符合氧化还原反应原理。(2)该步骤是检查装置的气密性，根据现象可知该装置气密性良好。装置中的空气中含有O2，甲、乙、丙猜想都有O2生成，若不用N2驱尽装置中的O2，将对分解产生的O2的检验产生干扰。用酒精灯加热时，为防止试管受热不均而破裂，首先应来回移动酒精灯加热硬质玻璃管，使其受热均匀后再集中加热。(3)根据实验过程的现象可知，产物中有NO2，排除丙。猜想乙的分解反应为2Mg(NO3)22MgO+4NO2+O2，根据差值法，296 g Mg(NO3)2分解得到80 g MgO，则3.7 g Mg(NO3)2可得1.0 g MgO，与题设数据吻合，可见猜想乙成立。分解产生的NO2、O2可与B装置中的NaOH溶液发生反应，所以无法用D装置中的Na2SO3溶液检测O2的存在。若有O2，Na2SO3被O2氧化为Na2SO4，导致D中溶液颜色消失，反应方程式为2Na2SO3+O22Na2SO4。答案：(1)不符合氧化还原反应原理(或其他合理答案)(2)装置气密性良好避免对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案)移动酒精灯预热硬质玻璃管(3)乙2Na2SO3+O22Na2SO4O2在通过装置B时已参与反应(或其他合理答案)12.(18分)氨气在工农业生产中有重要应用。(1)氮气用于工业合成氨，写出氮气的电子式：_。NH3的稳定性比PH3_(填“强”或“弱”)。(2)如图所示，向NaOH固体上滴几滴浓氨水，迅速盖上盖，观察现象。浓盐酸液滴附近会出现白烟，发生反应的化学方程式为_。浓硫酸液滴上方没有明显现象，一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体，该固体可能是_(写化学式，一种即可)。FeSO4液滴中先出现灰绿色沉淀，过一段时间变成红褐色，发生的反应包括Fe2+2NH3H2OFe(OH)2+2NH4+和_。(3)空气吹脱法是目前消除NH3对水体污染的重要方法。在一定条件下，向水体中加入适量NaOH可使NH3的脱除率增大，用平衡移动原理解释其原因：_。(4)在微生物作用下，蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2)，反应的化学方程式为_，若反应中有0.3 mol电子发生转移，生成亚硝酸的质量为_g(小数点后保留两位有效数字)。【解析】(1)氮气分子中存在三键。根据非金属性的判断依据“非金属性越强，气态氢化物越稳定”，很容易判断出NH3的稳定性强于PH3。(2)根据现象写方程式。氨气溶于浓硫酸，能生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。根据现象写方程式，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(3)氨在水中存在平衡：NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-，加入NaOH后OH-浓度增大，平衡逆向移动，故有利于氨的逸出。(4)写出方程式可看出，每生成1 mol HNO2，转移电子数为6 mol，当有0.3 mol电子发生转移时，生成亚硝酸0.05 mol，即2.35 g。答案：(1) 强(2)NH3+HClNH4ClNH4HSO4或(NH4)2SO44Fe(O