第4课时 氮和氮的氧化物与硝酸
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知识点 氮的单质及氧化物的性质 硝酸的性质、用途 含氮化合物对环境的影响 一、选择题
1.研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是( C )
题号 2,3,6,8 4,7,9 1,5
A.雾和霾的分散剂相同 B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关
解析:雾和霾的分散剂都是空气,A正确;雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵,B正确;NH3参与反应生成铵盐,是反应物,不是催化剂,C错误;过度施用氮肥会增加大气中氨的含量,D正确。
2.下列有关氮元素的单质及其化合物的说法正确的是( D ) A.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气,属于物理变化
B.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,在管口观察到红棕色气体,原因是N了NO2
C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟 D.雷雨天气可以产生硝酸,不会给作物带来危害
被还原生成
解析:A项,豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的N2,将游离态的氮元素转变为化合态的氮元素,
属于化学变化,错误;B项,发生3Fe+N
2+
+4H
+
3Fe+NO↑+2H2O,NO遇空气生成红棕色NO2,错
3+
误;C项,不能观察到白烟,因为浓硫酸难挥发,错误;D项,雷雨天气可以产生少量硝酸,和土壤中的盐类反应生成硝酸盐(氮肥),不会给作物带来危害,正确。 3.下列转化必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是( C ) ①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO ⑤N2→NH3 A.①
B.②⑤ C.④
D.③④
解析:反应①、③、④中氮元素的化合价都升高,但反应①N2→NO2不能一步反应就完成;而反应③NO2→HNO3中虽然氮的化合价升高,但不加氧化剂也能实现,如3NO2+H2O
2HNO3+NO,在该反
应中,NO2既是氧化剂又是还原剂;只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。反应②⑤中氮元素的化合价降低,不符合题意。 4.下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( D ) A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B.硝酸能与FeO反应,只表现氧化性 C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
解析:硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错误;硝酸是一种强氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S,与FeO反应时表现氧化性和酸性,所以选项B、C错误,选项D 正确。
5.汽车发动机稀燃控制系统主要工作原理是发动机在稀燃和富燃条件下交替进行,尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下:
下列说法不正确的是( B )
A.稀燃过程中,NO发生的主要反应为2NO+O2B.稀燃过程中,NO2被吸收的反应为BaO+2NO2C.富燃过程中,NO2被CO还原的反应为2NO2+4CO
2NO2 Ba(NO3)2
N2+4CO2
D.富燃过程中,CxHy被O2氧化的反应为CxHy+(x+)O2xCO2+H2O
解析:由图可知,在稀燃条件下,一氧化氮与氧气反应生成了二氧化氮,故A正确;给出的反应中只有N元素的化合价升高,没有化合价降低的元素,所以在稀燃条件下,二氧化氮与氧化钡反应生成硝酸钡和一氧化氮,故B错误;由图可知,CO和CxHy、NO2进入反应系统,而出来的是氮气、二氧化碳和水,所以在富燃条件下,二氧化氮与一氧化碳反应生成氮气和二氧化碳,故C正确;由图可知,CO和CxHy、NO2进入反应系统,而出来的是氮气、二氧化碳和水,所以在富燃条件下,CxHy与氧气反应生成二氧化碳和水,故D正确。
6.在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为( D ) ①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL A.①② B.②③ C.③④ D.①④
解析:首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。如果剩余2 mL O2,则V(NO2)=×(12-2)mL=8 mL,则混合气中的V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的2 mL气体是NO,则混合气中的V(O2)=(12 mL-2 mL×3)×=1.2 mL,D项正确。
7.在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体 1.12 L,则混合气体中NO的体积为( A ) A.112 mL 解析:n(Cu)=
B.1 008 mL C.224 mL
D.448 mL
=0.05 mol,设n(NO)=x
=0.03 mol,混合气体的物质的量为
mol,n(NO2)=y mol,则由电子守恒及原子守恒可知x+y=
0.05,0.03×2=3x+y,解得x=0.005,y=0.045,V(NO)=0.005×22.4×1 000 mL=112 mL。 二、非选择题
8.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。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题: (1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。 (2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K
2
夹好)。在一定温度下按图示装置进行
实验。
操作步骤 打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中 实验现象 ①Y管中 式: Y管中有少量水将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温 珠 ③ 打开K2 解析:(1)①根据所提供的装置看制备NH3可以选择A装置,依据的原理是2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O;也可以选B,原理是NH3·H2O
NH3↑+H2O;②要收集干④ 生成的气态水凝聚 解释原因 ②反应的化学方程燥的NH3,应通过碱石灰干燥,再用向下排气法收集,最后剩余的NH3应用倒置水面上的漏斗吸收,以免污染空气。
(2)①根据题干信息知,NO2与NH3反应的产物之一为N2,随着NO2的消耗,红棕色气体会慢慢变浅;②反应的化学方程式为8NH3+6NO2
7N2+12H2O;③NaOH 溶液会倒吸进入硬质玻璃管;④因
为反应后水凝聚,气态物质分子数减少,Y管压强减小,大气压将NaOH溶液压入硬质玻璃管。 答案:(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O
NH3↑+H2O)
②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO2
7N2+12H2O
③Z中NaOH溶液产生倒吸现象
④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压 9.某工厂以硝酸为原料生产亚硝酸钠,其工艺流程如下:
已知:Na2CO3+NO+NO2
2NaNO2+CO2
(1)“分解塔”中SO2从塔底进入,硝酸从塔顶喷淋,其目的是 。 (2)“分解塔”中的温度不宜过高,其原因是 。
(3)按一定计量比在“分解塔”中通SO2和喷入硝酸,若反应后生成的NO与NO2物质的量之比恰
好1∶1,则“分解塔”中发生反应的化学方程式为
。
(4)“分解塔”中的硝酸浓度不宜过大的原因是
。
(5)为提高氮氧化物的转化率,可向“尾气”中通入一定量的 (填气体化学式),再通入“吸收塔”中,实现循环吸收。
(6)“吸收塔”所得溶液中除含有NaNO2、NaNO3和少量Na2CO3外,还含有的溶质为 (填化学式)。
解析:(1)“分解塔”中SO2从塔底进入,硝酸从塔顶喷淋,采取逆向吸收,接触更充分,吸收效果更好。
(2)因硝酸不稳定,受热易分解,故“分解塔”中的温度不宜过高。
(3)由题给信息可知反应物为硝酸和二氧化硫,生成物为物质的量之比为1∶1的NO与NO2、硫酸等,则反应的化学方程式为2HNO3+2SO2+H2O
NO+NO2+2H2SO4。
(4)浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO,故当硝酸浓度过大,主要还原生成NO2,导致亚硝酸钠产率降低;若硝酸浓度过低,分解塔中出来的主要是NO,亚硝酸钠产率也低。 (5)反应产生的NO可通过氧化转化为NO2,然后通入吸收塔中循环利用,故可向“尾气”中通入一定量的O2。
2021版高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第4课时氮和氮的氧化物与硝酸课时集训(含解析)
