化学 氮及其化合物的专项 培优练习题含答案解析

化学 氮及其化合物的专项 培优练习题含答案解析

一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．在下列物质转化中，A 是一种正盐，D 的相对分子质量比 C 的相对分子质量大16，E 是酸，当 X 无论是强酸还是强碱时，都有如下的转化关系：

当 X 是强酸时，A、B、C、D、E 均含同一种元素；

当 X 是强碱时，A、B、C、D、E 均含另外同一种元素。

请回答：

(1)A 是_____，Y 是_____。

(2)当X 是强酸时，B 是_____。写出C 生成D 的化学方程式：____________。

(3)当X 是强碱时，B 是_____，写出 D 生成E 的化学方程式：__________________________________。

【答案】（NH4）2S O2 H2S 2232SO+O2SOƒ催化剂 NH3 2233NO+HO=2HNO+NO

【解析】

【分析】

本题中C、D的变化和D的相对分子质量比C的大16是题中一个最具有特征的条件，通过分析可初步判断D比C多一个氧原子，A为（NH4）2S，联想已构建的中学化学知识网络，符合这种转化关系的有：SO2→SO3，NO→NO2，Na2SO3→Na2SO4等，由此可推断Y为O2，由于E为酸，则D应为能转化为酸的某物质，很可能为SO3、NO2等，当X是强酸时A、B、C、D、E均含同一种元素，则B为H2S，C为SO2，D为SO3，E为H2SO4，Z为H2O，当X是强碱时，则B为NH3，C为NO，D为NO2，E为HNO3，Z为H2O，据此答题；

【详解】

（1）由上述分析推断可知，A为（NH4）2S，Y为O2，故答案为：（NH4）2S；O2；

（2）当X是强酸时，根据上面的分析可知，B是 H2S，C生成D的化学方程式为2232SO+O2SOƒ催化剂，故答案为：H2S；2232SO+O2SOƒ催化剂；

（3）当X是强碱时，根据上面的分析可知，B是 NH3，D生成E的化学方程式为2233NO+HO=2HNO+NO，故答案为：NH3；2233NO+HO=2HNO+NO。

【点睛】

本题解题的关键是D 的相对分子质量比 C 的相对分子质量大16，由此推断D比C多一个氧原子，则Y为氧气，以此逐步推断出其他物质。

2．氮氧化合物和二氧化硫是引起雾霾的重要物质，工业用多种方法来治理。某种综合处理含 NH4+废水和工业废气(主要含 NO、CO、CO2、SO2、N2)的流程如图：

已知：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

(1)固体 1 的主要成分有 Ca(OH)2、___________________、__________________(填化学式)。

(2)若实验室需要配制100mL 3.00mol·L-1NaOH溶液进行模拟测试，需用托盘天平称取 NaOH固体质量为______g。

(3)用 NaNO2 溶液处理含NH4+废水反应的离子方程式为_______________________。

(4)捕获剂从气体 3 中捕获的气体主要是__________________ (填化学式)。

(5)流程中生成的 NaNO2 因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。已知 NaNO2能发生如下反应：2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O；I2 可以使淀粉变蓝。根据上述反应， 选择生活中常见的物质和有关试剂进行实验，以鉴别 NaNO2 和 NaCl。需选用的物质是_____________________(填序号)。

①水 ②淀粉碘化钾试纸 ③淀粉 ④白酒 ⑤白醋

A．①③⑤ B．①②④ C．①②⑤ D．①②③⑤

【答案】CaCO3 CaSO3 12 NO2－+ NH4+= N2↑+2H2O CO C

【解析】

【分析】

工业废气通过过量的石灰乳，除去CO2和SO2，生成CaCO3和CaSO3，气体1是NO 、CO 、N2，通入适量的空气，把NO转化为NO2，通过氢氧化钠溶液只得到NaNO2溶液，说明气体2是NO、NO2、N2，气体3是CO和N2，捕获产物是CO，得到的NaNO2溶液和含NH4+废水发生氧化还原反应，得到无污染的气体是氮气。

【详解】

(1)根据分析，固体 1 的主要成分有 Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3；

(2) 需要配制100mL 3.00mol·L-1NaOH溶液，所需质量m=C·V·M=3.00mol·L-1×0.1L×40

g·mol-1=12g；

(3)用 NaNO2 溶液处理含NH4+废水，二者发生归中反应，氮元素最终都以氮气形式存在，反应的离子方程式为：NO2－+ NH4+= N2↑+2H2O；

(4)根据分析，捕获剂从气体 3 中捕获的气体主要是CO；

(5)由2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O，可知NO2－在酸性条件下可以氧化I－，生成的I2 可以使淀粉变蓝。故检验NO2－使用淀粉碘化钾试纸、白酒、水，故答案选C。

3．某化学研究性学习小组利用以下装置制取并探究氨气的性质。在A装置中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。

（1）B装置中的干燥剂是_____ (填“碱石灰”或“浓硫酸”)。

（2）C、D 装置中试纸颜色会发生变化的是_____(填”C”或“D”)。

（3）当实验进行段时间后，挤压E装置中的胶头滴管，滴入1- -2滴浓盐酸，可观察到 E装置中的现象是产生______(填” 烟”或“白雾”)。

（4）为防止过量氨气造成空气污染，需要在上述装置的末端增加一个尾气处理装置，合适的装置是_____ (填“F”或“G”)。

（5）生石灰与水反应生成Ca(OH)2并放出热量。实验室利用此原理，向生石灰中滴加浓氨水，可以快速制取氨气。用此方法制取氨气应选用的气体发生装置是____ (填“a”“b”或“c”)。

【答案】碱石灰 D 白烟 )F )c

【解析】

【详解】

（1）氨气是碱性气体，能与浓硫酸反应且浓硫酸是液态干燥剂，故B装置中的干燥剂是碱石灰；

（2）氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，所以D中颜色发生变化，故答案为D；

（3）氨气与挥发的HCl会生成氯化铵晶体，所以有白烟产生；

（4）因为氨气极易溶于水，所以吸收氨气时要用防倒吸装置，故答案为F；

（5）向生石灰中滴加浓氨水，可以快速制取氨气。用此方法制取氨气为固液不加热制取气体，应选用的气体发生装置是c。

4．工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是_____________，其中发生反应的化学方程式为________________________________________________。

（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是______________。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是________________、____________________。

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是_____________________；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是______________________________。

（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：

碱液吸收法：NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O

NH3还原法：8NH3+6NO27N2+12H2O（NO也有类似的反应）

以上两种方法中，符合绿色化学的是________________________________。

（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的________%。

【答案】氧化炉 4NH3+5O2催化剂加热4NO+6H2O 铁砂网（或铁） N2、H2被吸附在催化剂表面 在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂 利用余热，节约能源 可使NO循环利用，全部转化成HNO3 NH3还原法 53

【解析】

【详解】

（1）在工业制硝酸的生产中，氨的催化氧化在氧化炉中进行，故B设备的名称是氧化炉，发生反应的化学方程式为4NH3+5O2催化剂 加热4NO+6H2O。

（2）分析工艺流程知此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网（或铁）；分析图示知图②和图③的含义分别是N2、H2被吸附在催化剂表面、N2、H2中化学键断裂。 （3）合成氨的反应为放热反应，在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO循环利用，全部转化成HNO3。

（4）碱液吸收法中，只有当NO和NO2的物质的量之比小于等于1:1时尾气才能吸收完全，且生成物亚硝酸钠有毒，而NH3还原法生成物为氮气和水，对环境无影响，故两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法。

（5）设生产硝酸的NH3的物质的量为1mol，根据关系式：NH3～HNO3和题给信息计算生成HNO3的物质的量为：1 mol×96%×92%=0.88 mol；根据反应：NH3+HNO3＝NH4NO3知与硝酸反应的NH3的物质的量为0.88mol，故制HNO3用去NH3的质量占总消耗NH3的质量分数为：1mol1mol0.88mol×100%=53%。

5．2016年10月17日7时30分，我国“神舟十一号”载人飞船顺利升入太空。此次火箭的主要燃料是偏二甲肼（C2N2H8）和一种氮的氧化物（用R表示），当火箭发射时，这两种燃料会剧烈反应产生大量气体，并释放出大量的热，化学方程式如下（已配平）：C2N2H8+2R=3N2↑+4H2O+2CO2↑

（1）R的化学式是___；已知偏二甲肼中N元素显-2价，H元素显+1价，由此推断，C元素的化合价是___。

（2）该反应的还原剂是___，被还原的元素是___。

（3）若反应生成22.4LCO2（标准状况），则反应转移电子___mol。

（4）火箭发射时，尾部向下喷出的气体会有明显的红棕色，该红棕色气体的化学式可能是___。

（5）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。Na2FeO4能给水消毒利用的是___性。用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水，其净水原理与明矾相同，Fe3+净水原理是___（用简要的文字叙述）。

【答案】N2O4 -2 C2N2H8 N2O4 8 NO2 氧化性 Fe3+是弱碱阳离子，能结合水电离出的氢氧根生成Fe（OH）3胶体，可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降