氮的性质与应用习题及答案

氮的性质与应用习题

一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)

1.2010年中国汽车销量增长幅度很大，同时也带来了空气污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是( ) A.反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2 C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应

D.催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO催化剂4CO2＋N2

2.已知氨气极易溶于水，而难溶于有机溶剂CCl4。下列装置中不适宜做氨气的尾气吸收的是( )

3.下列说法正确的是( )

A.(2011·天津高考)滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝，原溶液中一定无NH4 B.(2011·四川高考)向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，可在管口观察到红棕色气体 C.(2011·安徽高考)过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈红色 D.(2011·大纲版全国卷)46 g NO2和N2O4混合气体中含有原子总数为3NA，含有的分子总数为NA 4.相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应。二者比较，相等的是( ) ①铜片消耗完所需时间； ②反应生成的气体体积(标准状况)； ③反应中氧化剂得到的电子总数； ④反应后溶液中铜离子的浓度 A.①③ B.②④ C.③④ D.只有① 5.下列推断正确的是( )

A.N2、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在

B.向AlCl3溶液中滴加过量的氨水能看到先产生白色沉淀，后沉淀溶解 C.可用浓硫酸或者浓硝酸除去镀在铝表面的铜镀层

D.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固体，铜粉就会溶解 6.下列有关说法或方程式正确的是( )

A.(2011·北京高考)用催化法处理汽车尾气中的CO和NO：CO＋NO催化剂C＋NO2 B.(2011·江苏高考)NO2与水的反应：3NO2＋H2O===2NO3＋NO↑＋2H

C.(2011·新课标全国卷)NH4HCO3溶于过量的NaOH溶液中：HCO3＋OH===CO23＋H2O

－

－

－

－

＋

＋

D.(2011·江苏高考)在1.0 mol·L

－1

2

的KNO3溶液中：H、Fe2、Cl、SO4一定能大量共存

＋

＋

－

－

1

7.(2012·泉州模拟)如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被溶液充满，关于原来试管中盛装的气体不正确的猜测是( )

A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是O2与NO2的混合气体 C.可能是NO与NO2的混合气体 D.可能是NO2一种气体

8.(2012·兰州模拟)有某硫酸和硝酸的混合溶液20 mL，其中含有硫酸的浓度为2 mol·L1，含硝酸的浓度为1

－

mol·L1，现向其中加入0.96 g 铜粉，充分反应后(假设只生成NO气体)，最多可收集到标准状况下的气体

－

的体积为( )

A.89.6 mL B.122 mL C.168 mL

D.224 mL

9.a mol FeS与b mol FeO投入到V L、c mol/L的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为( )

①(a＋b)×63 g ②(a＋b)×189 g ③(a＋b) mol ④[Vc－(9a＋b)/3] mol A.①④

B.②③ C.①③

D.②④

10.(易错题)某同学设计如下实验测定m g铜银合金样品中铜的质量分数：

下列说法中不正确的是( )

A.收集到的V L气体全为NO B.过滤用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒 143.5V－22.4WC.操作Ⅱ应是洗涤 D.样品中铜的质量分数为×100%

100.4m二、非选择题(本题包括3小题，共40分)

11.(12分)(2012·长沙模拟)某试剂厂用银(含杂质铜)和硝酸(含杂质Fe3)反应制取硝酸银。步骤如下

＋

2

依据上述步骤，完成下列填空：

(1)溶解银的硝酸应该用 硝酸(填“浓”或“稀”)。原因是 。

a.减少过程中产生NOx的量 b.减少原料银的消耗量 c.节省硝酸的物质的量 (2)步骤B加热保温的作用是 。

a.有利于加快反应速率 b.有利于未反应的硝酸挥发 c.有利于硝酸充分反应，降低溶液中c(H) (3)步骤C中是为了除去Fe3、Cu2等杂质，冲稀静置时发生的化学反应是 。

＋

＋

＋

a.置换反应 b.水解反应 c.氧化还原反应 产生的沉淀物化学式 。

12.(14分)硝酸是极其重要的化工原料，工业上将产生的NO2在密闭容器中用水多次反复循环吸收制备硝酸。 (1)工业上用水吸收NO2生产HNO3，生成的气体经多次氧化、吸收的循环操作充分转化为硝酸(假定上述过程无其他损失)。试写出上述反应的化学方程式：_________________________________。

(2)为了证明NO也可以与氧气和水共同反应生成HNO3，某学生设计了如图所示装置(有关夹持装置已略去)。

①检查装置气密性良好后，为观察到NO气体生成，打开K1，关闭K2，应从U形管的长管口注入稀硝酸至 后，迅速关闭K1，观察到U形管内的现象是____________________________________________。 ②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为_______________________________。 ③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是___________________________________。

④打开K2，至装置Ⅱ中长玻璃管中的气体呈无色后，打开K3，反应一段时间后，长玻璃管中并未充满液体。设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否含NO__________________________________________。 13.(14分)(探究题)某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化。

(1)氨催化氧化的化学方程式为____________________________________。

(2)加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保

3

持红热，该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入 ；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是_________________________________。

(4)为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置 (填装置代号)；化合物X为 (只写一种)，Na2O2的作用是________________________。

答案解析

1. 【解析】选D。反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总反应式为2NO＋O2＋4CO催化剂4CO2＋N2。

2. 【解析】选C。A项，氨气不溶于CCl4，不会发生倒吸；B项，导管末端连接倒置漏斗，漏斗下沿刚好没入水中可有效防止倒吸；C项，可发生倒吸；D项，导管末端连接干燥管，干燥管细口没入水中少许可有效防止倒吸。

3.【解析】选B。由于氨气极易溶于水，若铵盐和强碱在稀溶液中反应且不加热时，产生的氨气不会挥发出来，红色石蕊试纸就不会变蓝色，A错；在酸性溶液中NO3具有氧化性，被Fe2还原成NO气体，NO气

－

＋

体在管口遇空气氧化成NO2，B正确；Fe粉与稀硝酸反应生成物是Fe3，但过量的铁会继续和Fe3反应，

＋

＋

将其还原成Fe2，所以滴入KSCN溶液不可能显红色，C错；假设46 g气体全为NO2，则其含有的原子数

＋

为3NA，含有的分子数为NA，实际存在反应2NO2(g)N2O4(g)，导致分子数减少，原子数不变，D错。

4. 【解析】选C。浓硝酸与Cu反应剧烈，生成的NO2体积大，但由于参加反应的铜相同，故转移的电子数相等，溶液体积相同得到的Cu2浓度相同。

＋

5. 【解析】选D。A项，N2不是污染物，NO在空气中会发生反应2NO＋O2===2NO2，不能稳定存在，A错；B项，Al(OH)3沉淀不能溶于过量的氨水中，B错误；浓硫酸和浓硝酸都能使铝钝化，但在常温下，浓硝酸能与铜反应，浓硫酸不能与铜反应，故可用浓硝酸，不能用浓硫酸， C错误；选项D，Cu不能与稀硫酸反应，但加入Cu(NO3)2后，溶液中存在HNO3，Cu溶解在HNO3中，D正确。

6. 【解析】选B。NO2为污染性气体，是引起光化学烟雾的物质之一，用催化剂处理汽车尾气中的CO和NO不再生成污染性气体，发生的反应为：2NO＋2CO催化剂2CO2＋N2，A错； C项，NH4也能与OH

＋

－

发生反应，C错；D项，NO3与

H组合成HNO3能将Fe2氧化，不能大量共存，D错。

＋

＋

－

7. 【解题指南】解答本题要注意以下两点：

(1)明确氮气不溶于水，且常温下不与其他物质发生化学反应；

(2)NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO与氧气按适当的比例被水完全吸收。 【解析】选A。

选项 分 析 结论 4

A B C D 因为N2的存在最终试管内不会充满溶液 若V(NO2)∶V(O2)>4∶1，则会出现题中所述现象 NO与NO2按任意比混合都会出现题述现象 只有NO2时，溶液先充入试管的2/3，通入适量氧气后试管内可充满溶液 不正确 正确 正确 正确 8.【解析】选D。铜粉溶解于酸的离子方程式为

3Cu ＋ 8H ＋ 2NO3===3Cu2＋2NO↑＋4H2O

＋

－

＋

0.015 mol 0.1 mol 0.02 mol

经比较Cu不足。由Cu的量来求生成NO为0.01 mol，即标准状况下的气体体积为224 mL。

9.【解析】选D。在此反应中硝酸分两部分参加反应即硝酸的总量＝被还原的硝酸的量＋未被还原的硝酸的量，由铁原子守恒和氮原子守恒可知n(未被还原的硝酸)＝3n[Fe(NO3)3]，m(未被还原的硝酸)＝(a＋b)×3×63＝(a＋b)×189 g；由得失电子相等可以求出被还原的硝酸的物质的量：a×(3－2)＋a×[6－(－2)]＋b×(3－2)＝n(被还原的硝酸)×(5－2)，n(被还原的硝酸)＝(9a＋b)/3 mol，n(未被还原的硝酸)＝n(总硝酸)－n(被还原的硝酸)＝[Vc－(9a＋b)/3] mol，因此D选项正确。

【方法技巧】在进行硝酸与金属或低价金属氧化物或硫化物反应的有关计算时要采用守恒法。 (1)氮元素守恒：n(HNO3)总＝n(HNO3)被还原＋ n(HNO3)(未被还原)

(2)得失电子守恒：还原剂失电子总数＝HNO3得电子总数

10.【解析】选D。由于是排水法收集金属与硝酸反应生成的气体，故收集到的V L气体全为NO；过滤用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒，在烘干前应该有沉淀的洗涤过程。W g固体是AgCl，由元素守恒关系推出m(Ag)＝

108W

，易推断选项D错误。 143.5

11. 【解析】(1)根据反应方程式：Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O、3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知：每生成1 mol AgNO3，如用浓HNO3，消耗HNO3 2 mol，产生1 mol NO2；如用稀HNO3，只需HNO3 4/3 mol，放出NO 1/3 mol。故用稀硝酸比用浓硝酸好，原因为减少氮氧化物的排放量，从而节省硝酸的使用量，即理由为a、c。

(2)根据温度对反应速率的影响，加热保温是使反应加快，促使HNO3与Ag反应，而不希望HNO3损失，因此其目的是a、c。

(3)由水解原理可知溶液浓度小，促进水解，使Fe3、Cu2生成难溶的Fe(OH)3、Cu(OH)2而除去。

＋

＋

答案：(1)稀 a、c (2)a、c

(3)b Fe(OH)3、Cu(OH)2

12. 【解题指南】解答本题要注意以下两点： (1)根据实验目的和所放置的试剂确定各装置的作用。 (2)三个开关K1、K2、K3的开与关都对实验起着重要作用。

【解析】根据实验目的和所放置的试剂可以推断，Ⅰ装置的作用是制备NO，Ⅲ装置的作用是制备O2，Ⅱ装置的作用是证明NO也可以与氧气和水共同作用生成HNO3。

5

(1)NO2经多次氧化、用水吸收的循环操作，充分转化为硝酸的化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 (2)①注入稀硝酸应至U形管右侧胶塞下沿，迅速关闭K1后，U形管左端液面高于右端，铜丝慢慢溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝。 ②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为： 2H2O2MnO22H2O＋O2↑。

③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是吸收氮的氧化物，防止污染环境。

④再打开K3，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO，若无颜色变化，则证明不含NO。

答案：(1)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(或分成两个方程式写)

(2)①U形管右侧胶塞下沿 U形管左端液面高于右端，铜丝慢慢溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝(至少答三点) ②2H2O2MnO22H2O＋O2↑ ③吸收氮的氧化物防止污染环境

④再打开K3，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO，若无颜色变化，则证明不含NO(其他合理答案也可)

13. 【解析】(1)氨的催化氧化就是氨气在催化剂的作用下与氧气反应：4NH3＋5O2

催化剂高温4NO＋6H2O。

(2)加热玻璃管后，玻璃管中发生氨的催化氧化，铜丝保持红热说明氨的催化氧化反应是一个放热反应。 (3)由于氨的催化氧化实验中一部分氨气并未参与反应，所以中间必须加一个除去氨气的装置，否则氨气会和NO2与水反应生成的硝酸发生反应生成白烟硝酸铵。

(4)由于装置5是制取氧气和氨气的装置，故可以替代装置1，装置中的物质应该是既能够产生氨气又能够产生氧气的，故可以选用NH4HCO3。

催化剂答案：(1)4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

高温(2)放热 (3)浓硫酸 生成的NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了NH4NO3

(4)1 NH4HCO3 与CO2和H2O反应生成氧气(合理答案均可)

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