2024年高考化学必修第二册人教 第02周 氮及其化合物（解析版）

第02周氮及其化合物时间：45分钟满分：100分可能用到的相对原子质量：H—1C—12N—14O—16S—32Fe—56Cu—64第Ⅰ卷（选择题）一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。1.下列有关氮元素的单质及其化合物的说法正确的是（）。A．氮气与氧气在放电的条件下可直接生成B．铵盐都不稳定，受热分解不一定都生成氨气C．向溶液中滴加稀盐酸，无明显的变化D．硝酸是一种黄色、具有挥发性的酸，保存时不可用橡胶塞【答案】B【解析】在放电的条件下，氮气和氧气反应生成一氧化氮，而不是二氧化氮，一氧化氮不稳定，易被氧气氧化生成二氧化氮，A错误；NH4NO3加热到190℃时，分解生成一氧化二氮和水，若加热到300℃左右时，分解生成氮气、硝酸和水，B正确；向硝酸亚铁溶液中加入稀盐酸，酸性条件下，硝酸根离子具有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，同时自身被还原生成一氧化氮，C错误；硝酸是一种无色、具有挥发性的酸，保存时不可用橡胶塞，D错误。自然界中的氮循环如图所示。下列说法错误的是（）。A．图中有3种固氮途径 B．氮元素不以有机物形式参与循环C．动植物尸体腐败时产生氨或铵盐D．人类活动会影响氮循环【答案】B【解析】固氮指将N2转化为含氮化合物，图中涉及自然固氮：在雷电作用下，N2与O2反应生成NO；人工固氮：合成氨工业；植物固氮：根瘤菌利用体内固氮酶将N2转化为含氮化合物，A正确；图中涉及蛋白质，蛋白质属于有机物，B错误；根据图示，动植物遗体腐败后产生氨或铵盐，C正确；人类活动会向环境中排放氮氧化物，农业使用含氮化肥，生活中排放的含氮废水等都会影响氮循环，D正确。最适宜用下图所示装置(夹持仪器已省略)干燥、收集的气体是（）。A．NH3 B．NO C．Cl2 D．SO2【答案】A【解析】氨气密度小于空气，即储气瓶“短口进气，长口出气”可以收集，A正确；一氧化氮易被氧气氧化为二氧化氮，不能用排空气集气法收集，B错误；氯气的密度比空气大，储气瓶“长口进气，短口出气”可以收集，C错误；二氧化硫密度比空气大，储气瓶“长口进气，短口出气”可以收集，D错误。化学与科技生产、生活环境密切相关。下列有关物质性质与用途说法正确的是（）。A．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放B．常温下可用铁制或铝制容器贮藏运输浓硝酸，因为铁、铝与浓硝酸常温下不反应C．硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等D．和氮氧化物对环境有很大危害，如是造成光化学烟雾的罪魁祸首。【答案】C【解析】燃煤中加入CaO可吸收二氧化硫，减少酸雨的发生，但不能减少温室气体的排放，A错误；浓硝酸与铁、铝可发生钝化反应，常温下可用铁制或铝制容器贮藏运输浓硝酸，不是铁、铝与浓硝酸常温下不反应，反应了生成了致密的氧化物薄膜，不再继续反应，B错误；硝酸具有酸性，能和碱、碱性氧化物反应生成钾肥、铵肥，还能生成农药和炸药等，C正确；SO2和氮氧化物对环境有很大的危害，氮氧化物是形成光化学烟雾的罪魁祸首，D错误。谚语“雷雨发庄稼”不包括下列哪个化学反应（）。 B．C． D．【答案】B【解析】谚语“雷雨发庄稼”是指在电火花作用下N2与O2反应产生NO，NO与O2在室温下反应产生NO2，NO2与H2O反应产生HNO3和NO，HNO3易溶于水，进入土壤溶液，为植物补充氮肥，有利于植物生长，可见不包括的化学反应是，故选B。关于氮氧化物的说法正确的是（）。A．NO和NO2都是常见的酸性氧化物，可以在一定条件下相互转化B．在NO2被水吸收的反应中，NO2只作氧化剂。C．氨催化还原法指的是用氨作还原剂，将NO、NO2转化为无毒的气体D．NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在【答案】C【解析】NO和碱不反应，NO2和碱反应发生的是氧化还原反应，都不是酸性氧化物，可以在一定条件下相互转化，A错误；二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，二氧化氮中部分氮元素的化合价由+4升高到+5，部分氮元素的化合价由+4降低到+2，NO2既作氧化剂也做还原剂，B错误；催化还原法指的是用氨作还原剂，将NO、NO2转化为无毒的气体氮气，氨气做还原剂，氮氧化物做氧化剂，反应生成氮气和水，C正确；NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都不能稳定存在，D错误。用下列装置进行实验，能达到相应实验目的的是（）。ABCD获取纯净干燥的氯气探究氨气在水中的溶解性检验装置气密性制备少量SO2【答案】B【解析】获取纯净干燥的氯气，先通过饱和食盐水除氯化氢，再通过浓硫酸干燥，A错误；烧瓶中有喷泉出现，则说明氨气易溶于水，B正确；试管内左侧导管没有封闭，试管内气体膨胀，从左侧导管溢出，烧杯内没有气泡，C错误；稀硫酸和铜不反应，D错误。氧化还原反应是指在化学反应中有元素化合价发生改变的反应，其特征是既有元素的化合价升高，同时也有元素的化合价降低。以物质类别为横坐标，氮元素化合价为纵坐标，画出部分含氮元素的物质的“价—类二维图”如图所示，下列说法不正确的是（）。A．能与碱或者盐反应生成B．NO与反应生成的反应中，化合价降低的是氧化素C．溶于水得到的氨水能使紫色石蕊试液变蓝D．转化为过程氮元素化合价升高【答案】D【解析】HNO3能与氢氧化钠或碳酸钠、碳酸氢钠反应生成NaNO3，A正确；NO与O2反应生成NO2的反应中，N元素的化合价从+2升高到+4，O元素的化合价从0下降到-2，化合价降低的是氧化素，B正确；NH3溶于水得到的氨水，NH3∙H2O能电离出OH-，显示碱性，使紫色石蕊试液变蓝，C正确；NH3∙H2O转化为NH4HCO3的过程氮元素化合价没有变化，下列说法正确的是（）。A．所有铵盐易溶于水，铵盐中的N均呈价B．检验铵盐中含有的操作是取少量某盐放入试管中，加入稀氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口C．氨遇到浓盐酸或浓硝酸都会发生反应，产生白烟现象D．和的固体混合物可用升华法分离【答案】C【解析】所有的铵盐都易溶于水，但并不是所有铵盐中的氮元素的化合价均呈-3，例如NH4NO3中，硝酸根离子中氮元素的化合价为+5，A错误；氨气极易溶于水，所以检验铵盐中含有，需加入浓氢氧化钠溶液，还需要加热，然后将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明有氨气生成，B错误；浓盐酸和浓硝酸都有挥发性，氨气遇到浓盐酸挥发出来的氯化氢或浓硝酸挥发出来的硝酸会发生化合反应，生成的氯化铵和硝酸铵为白色固体，故可看到产生白烟，C正确；氯化铵受热分解为氨气和氯化氢，氨气和氯化氢遇冷又会重新化合成氯化铵，可以用加热的方法分离氯化铵和氯化钠，但方法不是升华法，D错误。用表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）。A．1L1mol/L的氨水中含有分子的数目为B．过量的Cu与含0.2mol的浓硝酸反应，转移电子的数目大于C．标准状况下，2.24L所含的原子总数为D．1mol与3mol一定条件下充分反应，生成的分子数为【答案】B【解析】NH3∙H2O是弱电解质，在水溶液中发生部分电离，所以1L1mol/L的氨水中含有NH3∙H2O分子的数目小于，A错误；Cu与含0.2molHNO3的浓硝酸反应生成二氧化氮，随着反应的进行浓硝酸变稀，过量的Cu会继续与稀硝酸反应生成NO，根据电子转移数守恒可知，转移电子的数目大于0.1NA，B正确；标准状况下，2.24LSO2的物质的量为0.1mol，则其中所含的原子总数为0.3NA，应，反应物转化率达不到100%，所以1molN2与3molH2一定条件下充分反应，生成NH3的分子数小于2NA，D错误。氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。如图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是（）。A．合成塔内发生的反应中有非极性键的断裂和极性键的生成B．氧化炉内发生的反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4C．使用溶液吸收尾气中的氮氧化物，和是酸性氧化物D．向吸收塔中通入的作用是氧化【答案】C【解析】氮气和氢气反应生成氨气，氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，据此解答。合成塔内为氮气和氢气反应生成氨气，有氮气和氢气中的非极性键的断裂，以及氨气中的极性键的形成，A正确；氧化炉内的反应为4NH3+5O24NO+6H2O，氨气为还原剂，氧气为氧化剂，则氧化剂和还原剂的物质的量比为5:4，B正确；一氧化氮和二氧化氮都不是酸性氧化物，C错误；吸收塔中通入氧气是为了使一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，促进氮的吸收，使其转化生成硝酸，D正确。某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO与Fe2+或Fe3+反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。下列说法错误的是（）。A．先检查装置气密性，加入药品后，关闭c，打开a和b，再通入一段时间N2B．关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与Fe2+反应C．甲中反应一段时间后，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO2也可与Fe2+反应D．该实验的缺陷是缺少尾气吸收装置【答案】C【解析】实验前先检查装置的气密性，加入药品后，为防止装置中的氧气影响实验结果，需关闭c，打开a和b，通入一段时间的氮气，将装置内的空气排尽，A正确；关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，浓硝酸与Cu反应生成NO2，NO2通入水中，与水反应生成NO，NO进入丙和丁后，丙中含亚铁离子的溶液变为深棕色，而丁中无明显变化，说明NO与Fe2+发生反应，B正确；甲中反应一段时间后浓硝酸会变稀，生成的气体中含有NO，所以该操作无法证明NO2是否与Fe2+发生反应，C错误；实验中未反应的NO2和NO会污染空气，需要尾气处理装置，D正确。由于氯化铵的市场价格过低，某制碱厂在侯氏制碱基础上改进的工艺如图：有关该制碱工艺描述错误的是（）。原料是饱和NaCl(aq)、CO2 B．NH3循环使用C．X可能是石灰乳 D．产品是Na2CO3和CaCl2【答案】A【解析】由制碱工艺流程图可知，“侯氏制碱法”是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，获得碳酸氢钠晶体，再将所得的碳酸氢钠晶体加热分解，即可得到纯碱，它的反应原理可用下列化学方程式表示：NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；再由X与NH4Cl在加热条件下反应生成氨气和氯化钙溶液，可推知X为氢氧化钙，以此分析作答。由制碱工艺流程图可知，原料是食盐、NH3、CO2、水还有石灰乳，A错误；由制碱工艺流程图可知，氨气可以循环使用，B正确；根据以上分析可知，X为氢氧化钙，可以是石灰乳，C正确；由制碱工艺流程图可知，产品是纯碱和氯化钙，D正确。进行化学实验，观察实验现象，通过分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。下列说法正确的是（）。A．给试管中的铜与浓硫酸加热，发现试管底部有白色固体并夹杂有少量黑色物质，此白色固体为硫酸铜，黑色固体为氧化铜B．SO2通入足量的Fe（NO3）3稀溶液中，溶液有棕黄色变为浅绿色，但立即又变成棕黄色，说明氧化性：HNO3＞稀硫酸＞Fe3+C．相同质量的铜分别与足量的等体积的浓硝酸和稀硝酸反应，生成溶液分别为绿色和蓝色，是由于反应时产生的铜离子浓度前者大于在后者D．浓硝酸在光照条件下变黄，说明浓硝酸不稳定，生成的有色产物能溶于浓硝酸【答案】D【解析】Cu与浓H2SO4发生的主要反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O，由于浓H2SO4过量且浓硫酸具有吸水性，故所得白色固体为CuSO4，由于浓硫酸过量，黑色固体不可能为CuO，原黑色固体可能为CuS或Cu2S，A错误；SO2通入足量的Fe（NO3）3稀溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，是因为三价铁离子氧化二氧化硫生成硫酸，所以三价铁离子氧化性强于硫酸，但立即又变成棕黄色，是因为酸性环境下硝酸根离子氧化二价铁离子生成三价铁离子，所以氧化性硝酸强于三价铁离子，说明氧化性：HNO3＞Fe3+＞稀硫酸，B错误；相同质量的铜分别与足量的等体积的浓硝酸和稀硝酸反应，由于铜的质量相同，则反应后溶液中铜离子的浓度一定相等，溶液颜色不同不是铜离子浓度造成的，而是由于Cu2+与NO2混合的结果，C错误；浓硝酸不稳定，见光分解生成二氧化氮，二氧化氮溶于水而使浓硝酸显黄色，D正确。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19.2g铜(已知硝酸只被还原为NO气体)。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。下列分析或结果不正确的是（）。A．原混合酸中H2SO4物质的量为0.4molB．AB段发生的离子反应为Fe+2Fe3+====3Fe2+C．混合酸中HNO3物质的量浓度为2mol·L-1D．第二份溶液中最终溶质为FeSO4【答案】A【解析】由图像可知，由于铁过量，OA段发生的反应的化学方程式为Fe+NO+4H+====Fe3++NO↑+2H2O，AB段发生的反应的化学方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+，BC段发生的反应的化学方程式为Fe+2H+====Fe2++H2↑。反应消耗22.4g铁，即物质的量为=0.4mol，所有的铁都转化为硫酸亚铁，根据硫酸根离子守恒，故每份含硫酸的物质的量为0.4mol，所以硫酸的浓度是4mol/L，原混合酸中H2SO4物质的量为4mol/L×0.2L=0.8mol，A错误；由分析可知，AB段发生的离子反应为Fe+2Fe3+====3Fe2+，B正确；OA段发生的反应的方程式为Fe+NO3-+4H+====Fe3++NO↑+2H2O，硝酸全部起氧化剂作用，所以n(NO)=2n(Fe)=2×=0.4mol，混合酸中HNO3物质的量浓度为=2mol·L-1，C正确；硝酸全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根离子，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO4，D正确。第Ⅱ卷（非选择题）二、非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。16．氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。（1）A装置中盛放浓氨水的仪器名称是。（2）试剂甲是。（3）E装置中发生反应的离子方程式是。（4）若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是，发生反应的化学方程式：。（5）此实验装置存在一个明显的缺陷是。【答案】（1）分液漏斗碱石灰（3）Cu+4H++2NO====Cu2++2NO2↑+2H2O（4）红棕色颜色变浅，最后褪为无色8NH3+6NO27N2+12H2O（5）缺少尾气处理装置【解析】A装置中用浓氨水和氧化钙反应制备氨气，用碱石灰干燥氨气；E装置中用浓硝酸和铜反应制备NO2，用无水氯化钙干燥NO2；把氨气和NO2通入装有催化剂的C装置中，若红棕色颜色变浅，最后褪为无色，说明氨气和NO2发生反应，据此分析作答。（1）根据图示可知，A装置中盛放浓氨水的仪器名称是分液漏斗；（2）B装置的作用是干燥氨气，试剂甲是碱石灰；（3）E装置中铜和浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮、水，反应的离子方程式是Cu+4H++2NO====Cu2++2NO2↑+2H2O；（4）若NO2能够被NH3还原生成N2，预期观察到C装置中的现象是红棕色颜色变浅，最后褪为无色，发生反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。（5）氨气、NO2污染空气，此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气处理装置。17．铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，反应的化学方程式为：Cu+HNO3→Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+H2O(不考虑2NO2N2O4)。(1)硝酸在该反应中的作用是，该反应的还原产物是。(2)0.3molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是，如果得到的NO和NO2物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是，若用排水法收集这些气体，可得标准状况下的气体L。(3)如果参加反应的Cu和HNO3的物质的量之比是3：10，写出该反应的离子方程式，同时标出电子转移的方向和数量：。(4)将32.0gCu投入50mL12mol/L的浓硝酸中，充分反应后，收集到4.48L(标准状况)NO和NO2的混合气体。判断Cu和硝酸反应后何者有剩余？，剩余mol。【答案】(1)氧化剂、酸NO、NO2(2)0.6NA0.9mol4.48(3)

(4)Cu0.3【解析】（1）反应中氮元素的化合价降低，发生还原反应，生成的还原产物为NO和NO2，故硝酸在该反应中的作用是作氧化剂，且生成了Cu(NO3)2，则硝酸还起酸的作用；（2）铜元素的化合价由0变为+2，0.3molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是0.6NA；如果得到的NO和NO2物质的量相同，假设其物质的量均为amol，根据电子守恒可知，3a+a=0.3×2，a=0.15mol，根据氮元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量0.15mol+0.15mol+0.3mol×2=0.9mol；NO和水不反应，NO2和水反应生成硝酸和NO，反应的化学方程式为，则用排水法收集这些气体，可得到标准状况下的气体为0.15mol+0.15mol÷3=0.20mol，体积为4.48L；（3）如果参加反应的Cu和HNO3的物质的量之比是3：10，假设反应铜、硝酸分别为3mol、10mol，则被还原的硝酸的物质的量为10mol—2×3mol=4mol，设生成NO、NO2的物质的量分别为bmol、(4—b)mol，根据电子守恒可知，3b+(4-b)=3×2，b=1，故生成NO、NO2的物质的量分别为1mol、3mol，反应的离子方程式为，反应中Cu失去电子发生氧化反应，硝酸根离子得到电子发生还原反应，单线桥可以电子转移的方向和数量：

；（4）将32.0gCu（即物质的量为0.5mol）投入50mL12mol/L的浓硝酸中（含0.6molHNO3），充分反应后，收集到4.48L(标准状况)NO和NO2的混合气体（气体的物质的量为0.2mol），根据氮元素守恒可知，生成的硝酸铜中含有硝酸根离子的物质的量为0.6mol—0.2mol=0.4mol，则硝酸铜的物质的量为0.2mol，故反应的铜的物质的量为0.2mol，铜剩余0.3mol。氮及其化合物是重要的化工原料。回答下列问题：（1）利用如图所示装置及药品制取氨气。①写出A中制取氨气的化学方程式；___________。②C为方框内氨气的收集装置，则a应与___________(填“b”或“c”)相连。③证明氨气已集满的操作和现象是___________。（2）若观察到装置D中的烧瓶内产生了红色喷泉。则说明氨气具有的性质是___________。（3）氨经催化氧化可制备硝酸，写出氨催化氧化的化学方程式：___________。（4）可用碱液吸收：(未配平)，已知M是一种盐，且在生成物中M与物质的量比为。则M的化学名称为___________。（5）将mgCu与足量的稀硝酸混合，充分反应后，收集到2.24L(标准状况)气体，则___________。【答案】（1）①②c③将湿润的红色石蕊试纸靠近b导管口，试纸变成蓝色（2）氨气极易溶于水，氨气与水反应生成碱（3）（4）亚硝酸钠（5）9.6【解析】A装置制取氨气，经过碱石灰干燥后进行收集，因为氨气密度小于空气，所以需要用向下排空气法收集，以此分析作答。（1）①由图可知，制取氨气的化学方程式为；②因为氨气的密度小于空气，需要用向下排空气法收集，在万能瓶内短进长出，故a应与c相连；③将湿润的红色石蕊试纸靠近b导管口，若试纸变成蓝色，则证明氨气已经集满；（2）因为氨气极易溶于水，氨气与水反应生成碱，故装置D中的烧瓶内产生了红色喷泉；（3）氨经催化氧化可制备硝酸，该反应的化学方程式为；（4）根据得失电子守恒可知，NO2转化为NaNO3，N元素的化合价由+4升高到+5，故生成1molNaNO3，失去1mole-，则生成1molM，得到1mol电子，则M中N元素的化合价为+3，M的化学名称为亚硝酸钠；（5）由反应的化学方程式可知，反应的铜的物质的量为，其质量为。某化学小组同学欲按下图装置进行实验，探究NH3催化氧化反应。A、B装置可选药品：浓氨水、、蒸馏水、固体、(1)NH3催化氧化的化学方程式是。(2)装置A中发生反应的化学方程式是。(3)甲乙两同学分别按上述装置进行实验。一段时间后，装置G中溶液都变成蓝色。①甲观察到装置F中有红棕色气体，生成红棕色气体的化学方程式是。②用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：。(4)为帮助乙实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进