2014高三鲁科版化学一轮复习精品练习10-氮的循环解读

第10讲 氮的循环

基础热身 1．下列叙述与氮元素的循环无关的是( )

A ．工业合成氨的过程是固氮的过程

B ．自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物

C ．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气做保护气

D ．电闪雷鸣的雨天，N 2与O 2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收

2．科学家预测，氨有望取代氢能，成为重要的新一代绿色能源。下列有关说法不正确的是( )

A ．液氨作为清洁能源的反应原理是4NH 3＋5O 2=====催化剂

△

4NO ＋6H 2O B ．液氨具有腐蚀性和毒性，在使用过程中要防止液氨泄漏

C ．氨气比空气轻，标准状况下密度约为0.76 g·L －1

D ．氨气与氢气相比，优点在于氨气不容易发生爆炸，使用时更安全

3．[2012·莱芜模拟] 下列说法不正确的是( )

A ．凡是铵盐均能与苛性钠共热产生氨气

B ．向铜粉中加入稀硫酸，铜粉不溶解；再加入Cu(NO 3)2 固体，铜粉溶解

C ．将二氧化硫通入溴水，溴水褪色后加热不能恢复原色

D ．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

4．氨气溶于水得到氨水，氯气溶于水得到氯水，下列关于新制的氨水、氯水的描述正确的是( )

A ．“两水”都是混合物，溶液中含有的粒子种类、数目相同

B ．“两水”都有刺激性气味，都能漂白有机色素

C ．“两水”中都存在可逆反应的化学平衡和弱电解质的电离平衡

D ．“两水”放置时间较久后都会因为相同的原理而变质

5．下列实验过程中，始终无明显现象的是( )

A ．NO 2通入FeSO 4溶液中

B ．CO 2通入CaCl 2溶液中

C ．NH 3通入AgNO 3溶液中

D ．SO 2通入Ba(NO 3)2溶液中

能力提升 6．[2012·东北六校联考] 向21.6 g Fe 粉和Cu 粉的混合物中加入1 L 1 mol/L HNO 3，充分反应，放出NO 气体且金属有剩余。则反应后溶液中c (NO －3)为(忽略溶液体积的变化)( )

A ．0.45 mol/L

B ．0.6 mol/L

C ．0.75 mol/L

D ．0.9 mol/L

图K10－1

7．在如图K10－1所示的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴定管内盛放某种液体。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是( )

A ．CO 2(NaHCO 3溶液)/无色喷泉

B ．NH 3(H 2O 含酚酞)/红色喷泉

C ．SO 2(NaOH 溶液)/无色喷泉

D ．HCl(AgNO 3溶液)/白色喷泉

8．从某些性质看：NH 3和H 2O ，NH ＋4和H 3O ＋，NH －2和OH －，N 3－和O 2－两两相似，据

此判断下列反应：

①2Na ＋2NH 3===2NaNH 2＋H 2↑

②CaO ＋2NH 4Cl===CaCl 2＋2NH 3↑＋H 2O

③3Mg(NH 2)2=====△

Mg 3N 2＋4NH 3↑

④NH 4Cl ＋NaNH 2=====△NaCl ＋2NH 3↑

其中正确的是( )

A ．③

B ．②

C ．②③

D ．①②③④

9．[2013·上高模拟] 2012年6月24日午间，神九与天宫一号顺利完成了我国首次手控交会对接，神九火箭中使用的燃料是偏二甲肼(CH 3—NH —NH —CH 3)和四氧化二氮(N 2O 4)。在火箭升空过程中，燃料发生反应：CH 3—NH —NH —CH 3＋2N 2O 4→2CO 2＋3N 2＋4H 2O 提供能量。下列有关叙述正确的是( )

A ．该燃料绿色环保，在燃烧过程中不会对环境有任何影响

B ．该反应中N 2O 4是氧化剂，偏二甲肼是还原剂

C ．CO 2是氧化产物，N 2是还原产物

D ．每有0.6 mol N 2生成，转移电子数目为2.4N A

10．在如图K10－2所示装置中加入一定的铁粉，分液漏斗中加入一定体积浓度为12 mol·L －1的HNO 3，加热并打开分液漏斗的活塞，使其充分反应后，下列微粒在该装置中一定大量存在的是( )

①NO －3 ②Fe 3＋ ③H ＋ ④NO ⑤NO 2

A ．①

B ．①⑤

C ．②④⑤

D ．①②③⑤

图K10－2

图K10－3

11．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。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K10－3所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是() A．原混合酸中NO－3物质的量为0.1 mol

B．O A段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气

C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4

D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1

12．[2012·中山模拟]通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是()

现象解释

A KI淀粉溶液中通入Cl2，溶液变蓝Cl2能与淀粉发生显色反应

B 浓HNO3在光照条件下变黄浓HNO3不稳定，生成有色产物NO2能溶于浓硝酸

C 某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成说明该溶液中含有SO2－4

D 铜片放入浓硫酸中，无明显变化说明铜在冷的浓硫酸中发生钝化

13.[2013·大庆模拟]如图K10－4所示的转化关系中，已知A是由短周期元素组成的酸式盐。D、Y、H为气体，X为无色液体，G和K均是常见的强酸。H与Na2O2可发生化合反应，生成的盐与Ba2＋反应可生成不溶于稀G的白色沉淀，一个D分子中含有10个电子。

图K10－4

试回答下列问题：

(1)D的电子式为____________；

(2)写出D＋H＋X→A的化学方程式：____________________________；

(3)写出C→H的离子方程式：________________________________________________________________________；

(4)写出D与K反应生成的正盐的化学式：________________________________________________________________________；

(5) 已知 1 mol H(g)完全转化为I(g)时放热98.3 kJ，则此反应的热化学方程式为__________________________________；某条件下，当加入4 mol H和2 mol Y后，放出314.56 kJ的热时，此时H的转化率为________；

(6)一定温度下，有可逆反应：a D(g)＋b Y(g)c E(g)＋d X(g)。在2 L密闭容器中，充入4 mol D和5 mol Y，有催化剂存在下，2 min后反应达到平衡，测得平衡时容器内的压强

比反应前增加了1

18。则前2 min内用E表示的平均反应速率为________mol·L－1·min－1，平衡时D的浓度为__________mol·L－1。

14．用下列装置制备、收集二氧化氮气体，并探究其性质。

图K10－5

(1)装置A中的分液漏斗中盛装的液体是________________________________________________________________________，烧瓶中预先加入的是铜屑，铁的价格比铜的价格低，此处用铜不用铁的原因是________________________________________________________________________。

(2)干燥管B、D中盛装的干燥剂可以是__________(选填“浓硫酸”“无水氯化钙”“五氧化二磷”“碱石灰”)，干燥管D中干燥剂的作用是________________________________________________________________________。

(3)装置E的作用是吸收尾气，吸收过程中发生反应的化学方程式如下，请将其补充完整。

ＫNaOH＋ＫNO2===Ｋ____________＋ＫNaNO2＋ＫH2O。

(4)用上述装置收集到了NO气体，采用的收集装置是________(选填“F”或“G”)。

挑战自我

15．铜与稀硝酸反应产生NO，NO又被氧化成NO2，对实验观察无色NO有干扰，过多的NO、NO2又会污染环境。改进实验的设计符合绿色化学的思想。

图K10－6

某兴趣小组设计出如图K10－6所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。

(1)实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。其目的是_______________________________________________________________________________ _。

(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是__________________________。

(3)表中是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是________，理由是________________________________________________________________________。

(4)4>Cl2>Br2，操作步骤为______________，实验现象为________________________________________________________________________；

但此实验的不足之处是________________________________________________________________________。

1．C [解析] C 项中由于N 2很不活泼，故作保护气，不参与化学反应，也就不参与氮的循环。

2．A [解析] A 项，该反应中有污染性气体NO 产生，故不符合清洁能源的要求，错误。

B 、D 项均正确。

C 项，氨气在标准状况下的密度ρ标＝M V m ＝17 g ·mol －122.4 L ·mol －1＝0.76 g·L －1，正

确。

3．D [解析] 玻璃没有固定的熔点，属于玻璃态物质，只能在一定范围内软化，D 项不正确。

4．C [解析] 氯水中存在的微粒有：Cl 2、H 2O 和HClO 、Cl －、ClO －、H ＋、OH －，氨

水中存在的微粒有：NH 3、H 2O 和NH 3·H 2O 、NH ＋4、H ＋、OH －，A 错；氨水无漂白性，B

错；氯水变质是因为HClO 见光分解，氨水变质是由于氨气的挥发，D 错。

5．B [解析] A 项溶液由浅绿色变为棕黄色；B 项因盐酸的酸性比碳酸的酸性强，故不会出现明显的现象；C 项会先产生沉淀，NH 3过量后沉淀溶解；D 项会产生白色沉淀。

6．C [解析] 由于反应后有金属剩余，即反应后所得溶液中不可能含有Fe 3＋，生成物中金属离子均为＋2价。设金属为M ，生成的硝酸盐为M(NO 3)2，根据氧化还原反应中元素

化合价变化和升降法配平得3M ＋8HNO 3(稀)===3M(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，

HNO 3在反应中有14被还原生成NO 气体，其余的34均在溶液中，即反应后溶液中c (NO －3)为0.75 mol/L 。 7．A [解析] 该题考查喷泉的形成。分析题给选项，A 项，CO 2在NaHCO 3溶液中，溶解度很小，气体体积基本没有改变，烧瓶内气体压强不变，所以不会形成喷泉；B 项，

NH 3易溶于水形成NH 3·H 2O ，且能发生：NH 3·H 2O NH ＋4＋OH －，溶液呈碱性，所以

形成红色喷泉；C 项，SO 2和NaOH 溶液可发生反应：2NaOH ＋SO 2===Na 2SO 3＋H 2O ，使烧瓶内气体压强减小，故能形成无色喷泉；D 项，HCl 和AgNO 3溶液可发生反应：HCl ＋AgNO 3===HNO 3＋AgCl ↓，生成的AgCl 为白色沉淀，能形成白色喷泉。

8．D [解析] 从题干可知，每组粒子性质相似，所以判断以上反应是否正确，应看你熟悉的反应和所给反应是否相似。

①因为NH 3与H 2O 相似，所以该反应与钠和水反应相似，所以该反应成立。

②因为NH ＋4与H 3O ＋相似，所以该反应与CaO 和H 3O ＋反应相似，所以反应正确。

③因为NH －2与OH －、N 3－与O 2－、NH 3与H 2O 相似，所以Mg(NH 2)2的分解与Mg(OH)2

的分解相似，所以此反应成立。

④因为NH －2与OH －相似，所以该反应可与NH 4Cl 和NaOH 比较，两者相似，所以该反

应成立。

9．B [解析] 燃烧过程中生成CO 2，会产生温室效应，选项A 不正确；N 2O 4中氮元素的化合价从＋4价降低0价，得到电子，作氧化剂，而偏二甲肼中氮元素的化合价从－2价升高到0价，碳元素的化合价从－2价升高到＋4价，所以偏二甲肼是还原剂，CO 2是氧化产物，氮气既是氧化产物，也是还原产物，所以选项B 正确，C 不正确；每有3 mol N 2生成，转移电子数目为16N A ，则有0.6 mol N 2生成转移3.2N A 的电子，选项D 不正确，答案选B 。

10．B [解析] 12 mol·L －1的HNO 3属于浓硝酸，其和金属铁反应时，首先生成NO 2、Fe(NO 3)3和H 2O ，故此①⑤一定存在，由于铁粉的量不确定，其他物质可能存在，也可能不存在，B 项正确。

11．A [解析] 关键看图，铁粉既能和硝酸反应也能和硫酸反应，从题干图看出(注意

只是第二份100 mL)O A 段产生的是NO ，AB 段的反应为Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋，BC 段产生氢

气，反应为Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑，可知NO －3反应完了，第二份中NO －3应为5.6 g÷

56 g mol

－1×3÷3＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14 g，即0.25 mol，

故原混合酸中H2SO4浓度为0.25 mol

0.1 L＝2.5 mol·L－1，NO－3物质的量为0.2 mol。所以选A。

12．B[解析] A项使淀粉变蓝的是Cl2置换出的I2；C项溶液中还可能有SO2－3离子；D项是因浓H2SO4与Cu常温下不反应。

13．(1)H∶N,,H) ∶H

(2)NH3＋SO2＋H2O===NH4HSO3

(3)SO2－3＋2H＋===SO2↑＋H2O

(4)(NH4)2SO4

(5)2SO 2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6 kJ·mol－180%

(6)0.5 1

[解析] 本题是无机框图题，关键是找准突破点。X为无色液体，则X应该是水，所以Y是氧气，B是氢氧化钠。H与Na2O2可发生化合反应，生成的盐与Ba2＋反应可生成不溶于稀G的白色沉淀，说明H应该是SO2。SO2具有还原性，被过氧化钠氧化生成硫酸钠，硫酸钠和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀。SO2被氧气氧化生成三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸，即I是三氧化硫，K是硫酸。一个D分子中含有10个电子，所以D可能是氨气，则E是NO，F是NO2，所以G是硝酸。A是由短周期元素组成的酸式盐，所以A是亚硫酸氢铵，所以B是氢氧化钠，C是亚硫酸钠。

14．(1)浓硝酸铁在浓硝酸中会钝化而终止反应

(2)无水氯化钙或五氧化二磷防止E装置中的水蒸气进入集气瓶

(3)221NaNO311(4)G

[解析] (1)铁在浓硝酸中钝化，故使用铜屑与浓硝酸反应制备二氧化氮。(3)根据提供的反应物，NaOH中各元素化合价不可能发生变化，而NO2中N的化合价由＋4降低为反应物NaNO2中的＋3价，则另外一种产物含有N，且N的化合价升高为＋5，该物质是NaNO3，根据氧化还原反应化学方程式的配平方法可以配平该化学方程式。(4)二氧化氮溶解于水生成NO，故用排水法可以收集到NO。

15．(1)检查装置气密性

(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O反应变慢，气体颜色变淡

(3)丙硝酸耗量少，无污染

(4)向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸c中有黄绿色气体产生，d中溶液变棕黄色没有尾气吸收装置

[解析] (1)制取气体或许多验证气体性质的实验，实验前都需要检验装置的气密性；(2)由题意知实验开始是铜与浓硝酸反应，产生红棕色NO2，加水后是铜与稀硝酸反应，产生无色的NO；(3)绿色化学理念是原料利用率高，不产生污染，分析三个方案，可看出，甲方案用硝酸最多，产生有毒气体NO2，乙方案产生有毒气体NO，丙方案用硝酸最少，不产生有毒气体；(4)若证明KMnO4、Cl2、Br2的氧化性，利用KMnO4和浓盐酸反应产生Cl2，将Cl2通入KBr溶液中，根据反应及现象，可得出结论。但此装置没有尾气吸收装置，多余的Cl2会污染空气。