06第20讲含氮化合物的转化及应用【答案】作业手册

第20讲含氮化合物的转化及应用1.D[解析]氮的固定指将N2转化为氮的化合物,反应①将N2转化为NO,属于氮的固定,反应②属于自然固氮,A正确;由图示知,氮循环过程中涉及氢、氧元素,B正确;反应④是O2将NH3氧化为NO3-,N元素化合价由-3价升高到+5价,则生成1molNO3-失去8mol电子,失去的电子被O2得到,根据转移电子关系O2~4e-,可知得8mol电子需要2molO2,C正确;反应③中NO转化为NO3-,N的化合价升高,氮元素被氧化,反应⑤中NO3-转化为N22.C[解析]部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示,分析价态和物质分类得到,a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3。氨气和氧气在催化剂、加热条件下反应生成NO和水,NH3可经催化氧化生成NO,A正确;N2中氮元素化合价为0价,可以升高,也可以降低,既可被氧化,也可被还原,B正确;NO2与水反应生成HNO3和NO,C错误;“雷雨发庄稼”:氮气先与氧气在闪电条件下反应生成NO,继续被氧化为二氧化氮,再与水反应生成硝酸,包括N2→NO→NO2→HNO3的转化,D正确。3.A[解析]由N元素的化合价及物质所属类别,可确定a为N2、b为NO、c为NO2、d为HNO3、e为NH3、f为铵盐、g为硝酸盐。工业制硝酸的基础是氨的催化氧化,即NH3→NO,而a为N2,则N2→NO的转化不是工业制硝酸的基础,A不正确;既属于g(硝酸盐)又属于f(铵盐)的盐为NH4NO3,它含氮量较高,可用作氮肥,B正确;NO、NO2是大气污染物,利用汽车中的三元催化器,可促进尾气中NO、NO2与CO作用,生成N2和CO2,C正确;实验室中,检验NH4+时,常用铵盐与强碱在加热条件下反应,通过检验反应产生的NH3以验证NH4+4.A[解析]自然界“雷雨发庄稼”的第一步是将空气中的氮气转化为NO,工业生产硝酸是氨气经催化氧化得到NO,NO被氧化为NO2,NO2和水反应最后得到硝酸,A项错误;氮的固定是指将N2转化为含氮化合物的过程,其中氮的固定包括自然固氮、人工固氮,B项正确;氨气作为重要的工业原料可以制备化肥和纯碱等大宗化学品,C项正确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,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项正确。5.D[解析]汽车尾气的主要污染物有CO、NO等,N2不是污染物,A错误;由图可知,NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,NO、O2是氧化剂,N2是还原产物,B错误;NO与空气中O2相遇即可发生反应生成NO2,不需要催化剂,C错误;NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,结合守恒规律写出化学方程式:2NO+O2+4CO4CO2+N2,D正确。6.B[解析]甲是N2,与H2化合生成NH3;反应Ⅴ是侯氏制碱法,丁是NaHCO3,受热分解生成Na2CO3;NH3发生催化氧化生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2溶于水生成HNO3,HNO3和NH3反应生成NH4NO3,即乙是NO,丙是NO2。甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素,A正确;反应Ⅳ为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂和还原剂均是NO2,B错误;NaHCO3分解生成的CO2可以循环利用,C正确;Ⅴ中发生反应:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,D正确。7.C[解析]吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换,因为石灰水中溶质太少,不能很好地吸收尾气,故A正确;为使尾气中NOx被充分吸收,尾气与石灰乳采用气液逆流,使得接触面积增大,能充分吸收,故B正确;反应过程中有①NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O、②4NO2+2Ca(OH)2Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,若尾气中,n(NO2)∶n(NO)<1∶1,说明一氧化氮比二氧化氮多,则尾气中NO含量较多,以反应①为主,产品中Ca(NO2)2含量更多,但当n(NO2)∶n(NO)>1∶1时,NO2含量较多,产品中Ca(NO3)2含量升高,故C错误;Ca(NO2)2在酸性溶液中分解,亚硝酸根离子发生氧化还原反应即歧化反应,其离子方程式为3NO2-+2H+NO3-+2NO↑+H2O,故D8.B[解析]装置Ⅰ中加入NaOH溶液吸收SO2,装置Ⅱ中加入Ce4+,酸性条件下,NO和Ce4+发生氧化还原反应,生成NO2-、NO3-,装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e-Ce4+,Ce4+从阳极口流出回到装置Ⅱ循环使用,阴极得到S2O42-,装置Ⅳ中NO2-被氧气氧化为NO3-,NO3-与氨气反应生成硝酸铵。由分析可知,NO不和NaOH反应,装置Ⅰ中加入NaOH溶液的作用是吸收SO2,不能吸收NO,A错误;NO2-中心原子N的价层电子对数为2+12×(5+1-2×2)=3,NO3-中心原子N的价层电子对数为3+12×(5+1-3×2)=3,NO3-和NO2-中心原子N都是sp2杂化,NO3-中N原子上没有孤电子对,NO2-中N原子上含有1个孤电子对,孤电子对越多,键角越小,则键角大小:NO2-<NO3-,B正确;装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e9.D[解析]根据反应Ⅰ和反应Ⅱ可知,NO和NO2体积比为1∶1时吸收率远大于2∶1,故曲线Ⅰ表示NO和NO2体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化,A正确;当NaOH浓度高于1.25mol·L-1时,吸收率下降的原因可能是NaOH溶液黏稠度过高,不利于氮氧化物气体的吸收,B正确;向NO和NO2体积比为2∶1的混合气体中通入少量O2,O2可以将NO氧化为NO2,可提高氮氧化物的吸收率,C正确;将1molNO和3molNO2混合气体通入足量NaOH溶液中完全吸收,由反应Ⅰ和Ⅱ可知,所得溶液中n(NaNO2)n10.(1)2H2O22H2O+O2↑d(2)3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O(3)a(4)缺少尾气处理装置[解析](1)由题给条件和实验装置图可知,装置A是制备氧气的装置,装置B是制备氨气的装置,装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。装置E可以使氨气和氧气充分混合,a正确;观察装置E中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比,b正确;装置E还可以平衡装置内的压强,c正确;因为氨气极易溶于水,所以锥形瓶中液体不能是饱和食盐水,d错误。(2)H中NO2和H2O反应生成HNO3:3NO2+H2O2HNO3+NO,铜与稀硫酸不反应,溶液呈蓝色,说明铜与硝酸发生了反应:3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。n(H2SO4)=0.15L×1mol·L-1=0.15mol,n(H+)=0.15mol×2=0.3mol,n(SO42-)=0.15mol,根据上述反应和题目要求,可知3SO42-~3Cu2+~8H+~2NO3-,故需要H+和NO3-分别为0.4mo