适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第19讲氮及其氧化物硝酸

第19讲氮及其氧化物硝酸

层次1基础性1.(2023·广东广州期末)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是()A.工业上通过NH3催化氧化等系列反应生产HNO3B.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3C.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”D.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl2.在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中,充分反应后剩余2mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA.①② B.②③C.③④ D.①④3.(2023·广东江门期中)某无色混合气体甲可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100mL甲气体依次经过如图系列实验处理,最终得到酸性溶液,且几乎无气体剩余,则甲中一定含有()A.NH3、NO、CO2B.NO、NH3、NO2C.NH3、NO、CO2、N2D.NO、N2、CO24.(2023·广东广州检测)实验室常利用难挥发性酸制备易挥发性酸的原理,用浓硫酸与硝石(NaNO3)反应制备HNO3反应装置如图,下列说法不正确的是()A.曲颈甑是原始的一种蒸馏烧瓶B.反应温度如果过高,制得HNO3可能会呈现黄色C.反应方程式为NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑D.可从实验室中选用无色透明洁净的试剂瓶盛装制得的硝酸5.4.6g铜和镁的合金完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为()A.9.02g B.8.51gC.8.26g D.7.04g6.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。请回答有关问题:(1)设计装置A的目的是

。

(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热,观察到装置B中的现象是;B中反应的离子方程式为。

(3)装置E和F的作用是;为实现此作用,其操作方法是

。

(4)装置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,兼有的功能。

层次2综合性7.(2023·广东广州期中)如图所示,在注射器里吸入20mLNO,然后吸入5mL水。若再吸入30mL空气(按O2体积占15计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5L·mol-1,则下列叙述正确的是(A.最终剩余气体体积约为18mLB.可观察到注射器的活塞缓缓向右移动C.可观察到注射器内的气体最终由无色变成红棕色D.若反应前后液体体积不变,所得硝酸溶液的浓度约为0.065mol·L-18.(2023·广东汕尾期末)光催化固氮被认为是一种极具前景的人工固氮技术,光照条件下,在催化剂表面进行固氮反应的两种途径如图所示。下列说法不正确的是()A.将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫氮的固定B.途径②中,N2发生氧化反应C.途径①和途径②发生反应的化学方程式相同D.NO是含有极性共价键的共价化合物9.对比分析下列实验所得结论正确的是()A.由①中收集的气体能使带火星木条复燃可推断NO2能助燃B.②中产生红棕色气体可以证明浓硝酸有不稳定性C.③中气体产物中有CO2能证明C能将硝酸还原D.①、②、③中产生的气体通入足量水中后都无污染性气体产生10.(2024·北京第四中学开学考)某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO),下列说法不正确的是()已知:①浓硝酸可氧化NO;②NaOH溶液能吸收NO2,不吸收NO。A.装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→dB.装置E中发生反应的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2C.装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2D.装置B的作用是干燥,防止水蒸气进入E中干扰反应11.用体积相同的15mol·L-1HNO3溶液、4mol·L-1HNO3溶液分别将两份等质量的铜片完全溶解,发生如下反应:①4HNO3(浓)+CuCu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,所得溶液为绿色②8HNO3(稀)+3Cu3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,所得溶液为蓝色用注射器分别取①、②中的少量溶液,夹上弹簧夹,完成如下实验:Ⅰ向外拉动注射器活塞①中液面上方呈红棕色……Ⅱ②中无明显变化下列分析正确的是()A.①中产生NO2,②中产生NO,说明氧化性:稀硝酸>浓硝酸B.溶解等量的Cu,消耗HNO3(浓)的物质的量比HNO3(稀)少C.Ⅰ中溶液上方呈红棕色,其原因是压强减小,NO2从溶液中逸出D.向外拉动注射器活塞时,①中溶液颜色不会发生变化层次3创新性12.(2023·广东江门检测)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。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,立即伸入三颈烧瓶中,并塞紧瓶塞,滴加浓硝酸,可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为,产生该气体的化学方程式是。

(2)装置C中盛有足量淀粉KI溶液,反应一段时间后可观察到C中的现象为。

(3)装置B的作用是。

(4)装置D中收集到了无色气体,部分同学认为该气体是NO,还有部分同学认为是O2。下列对该气体进行检验的方法合适的是(填字母)。

A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化B.将湿润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(5)用氢氧化钠溶液可以吸收氮氧化物,反应的化学方程式如下:2NO2+2NO+4NaOH4NaNO2+2H2O①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O②在反应①中,氧化剂是,还原剂是。在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为。

第19讲氮及其氧化物硝酸1.B解析工业上生产硝酸的反应为在催化剂作用下氨气与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮和水、一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮、二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,A正确;氮气在放电条件下与氧气反应生成一氧化氮的反应是游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程,属于自然固氮,固氮过程中没有氨气生成,B错误;自然界的氮循环过程为多种形态的氮及其化合物间的转化过程,C正确;侯氏制碱法发生的反应为二氧化碳与氨气、饱和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,D正确。2.D解析根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3分析,若剩余的气体是O2,则V(NO2)=45×(12-2)mL=8mL,V(O2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的气体是NO(2mL)⇒6mLNO2,则有V(O2)=15×(12-6)mL=1.2mL3.A解析NO2是红棕色气体,某无色混合气体甲一定不含NO2,通过足量稀硫酸,气体减少20mL,说明一定含有NH3,氨气能被硫酸吸收;气体通过足量过氧化钠,气体颜色变为红棕色,说明原混合气体中含有NO、CO2,二氧化碳和过氧化钠生成氧气,氧气和一氧化氮转化为二氧化氮;用水吸收,最终得到酸性溶液,且几乎无气体剩余,说明一定不含氮气,氮气不溶于水,所以甲中一定含有NH3、NO、CO2,故选A。4.D解析曲颈甑是原始的一种蒸馏烧瓶,它是一长弯颈、圆球体的蒸馏烧瓶,A正确;浓硝酸受热易分解,分解生成二氧化氮溶解在硝酸中呈现黄色,B正确;硝酸钠和浓硫酸反应可以生成硝酸和硫酸氢钠,反应方程式为NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑,C正确;硝酸见光易分解,所以应避光保存,放在棕色试剂瓶,D错误。5.B解析最终生成的沉淀为Mg(OH)2和Cu(OH)2,则沉淀的质量等于合金质量加上与Mg2+、Cu2+结合的OH-的质量。由于与金属阳离子结合的OH-的物质的量,就是金属失去电子的物质的量,根据得失电子守恒可知,金属失去电子的物质的量为4.48L22.4L·mol-1+0.336L22.4L·mol-1×2=0.6.答案(1)产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰(2)Cu丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2(3)验证NO的生成将注射器中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生成了NO(4)防止倒吸7.D解析根据反应4NO+3O2+2H2O4HNO3,消耗的氧气为30mL×15=6mL,参与反应的一氧化氮为8mL,最终剩余体积约为20mL+30mL-6mL-8mL=36mL,A项错误;在注射器中发生的反应为2NO+O22NO2和3NO2+H2O2HNO3+NO,可以看出反应均为气体分子数减小,则活塞缓缓向左移动,B项错误;一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮,二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮,可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,C项错误;据4NO+3O2+2H2O4HNO3,反应的NO为8mL,可知c(HNO3)=n(NO)V=8mL×10-3L8.C解析将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫氮的固定,A正确;途径②中,N2转化为NO,发生氧化反应,B正确;途径①的反应物是O2和N2,途径②的反应物是H2O和N2,反应物不同,反应的化学方程式不同,C错误;NO分子中含有极性共价键,是共价化合物,D正确。9.A解析①中发生反应4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O,收集的气体中O2的百分含量为20%,与空气中O2的百分含量(约21%)接近,而空气不能使带火星的木条复燃,由此可推断NO2能助燃,A正确;浓硝酸能与红热的木炭反应生成NO2,不能证明浓硝酸具有不稳定性,B错误;红热的木炭与试管中的氧气反应也能生成二氧化碳,C错误;②、③中生成的NO2溶于水后生成HNO3和NO,NO属于污染性气体,D错误。10.D解析利用铜与稀硝酸反应生成NO,由于硝酸具有挥发性,制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2,故先通过装置D除去挥发出的HNO3等酸性气体,再通过F干燥,得到纯净干燥的NO,然后进入E中与铁粉反应,最后处理多余的NO,由于NaOH溶液不与NO反应,而浓硝酸可氧化NO生成NO2,先通过B氧化NO,再通过C吸收,故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d,A正确;装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2,同时生成FeO,反应的化学方程式为2NO+2Fe2FeO+N2,B正确;装置D盛放的是水,其作用是除去挥发出的HNO3等酸性气体,C正确;装置B盛放的是浓硝酸,可以将NO氧化为NO2,便于氢氧化钠溶液充分吸收,D错误。11.C解析①中产生NO2,②中产生NO,说明浓硝酸的得电子能力强,氧化性:稀硝酸<浓硝酸,A错误;1molCu消耗的浓硝酸中HNO3的物质的量为4mol,消耗的稀硝酸中HNO3的物质的量为83mol,由此可知溶解等量的铜消耗的浓硝酸更多,B错误;Ⅰ中溶液溶有二氧化氮,当抽动针筒时压强减小,二氧化氮从溶液中逸出,从而出现红棕色,C正确;向外拉动注射器活塞时,①中溶液中溶解的二氧化氮逸出,会使溶液的颜色发生变化,D12.答案(1)红棕色C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O(2)溶液变为蓝色(3)防倒吸(4)AC(5)NO2NO1∶1解析碳与浓硝酸在加热的条件下反应生成二氧化碳和红棕色的二氧化氮;装置B可作安全瓶,可以防止液体倒吸;装置C中二氧化氮与水反应生成硝酸具有氧化性,能将碘离子氧化为碘单质;装置D是集气装置,用于处理尾气。(1)C和浓硝酸加热反应生成二氧化碳和二氧化氮,二氧化氮为红棕色气体,则可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色,产生该气体的化学方程式是C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O。(2)二氧化氮与水反应生成硝酸具有氧化性,能将碘离子氧化为碘单质,淀粉溶液遇碘单质变蓝,则反应一段时间后可观察到C中的现象为溶液变为蓝色。(3)装置B的两个导管都是短管,作为安全装置,作用是防倒