資源簡介

專題形成性評價(二)(專題7)
(75分鐘　100分)
一、選擇題(本題包括13小題,每小題3分,共39分。每題只有一個選項最符合題意。)
1.(2024·鹽城高一檢測)自然界中氮的循環如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A. 工業上用N2和H2合成NH3屬于人工固氮
B.減少開私家車可減少氮氧化物的排放
C.氨和銨鹽轉化為硝酸鹽時發生復分解反應
D.豆科植物的根瘤菌將游離態的氨轉化為化合態的氮
2. (2024·連云港高一檢測)氯堿工業中用氨氣檢驗氯氣管道是否泄漏,化學方程式為3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl。下列有關說法正確的是(　　)
A. 氯原子結構示意圖:
B.氨氣電子式:H
C.氮氣結構式:N=N
D.氯化銨晶體中含有離子鍵和共價鍵
(2024·蘇州高一檢測)閱讀下列材料完成3~5題
氮的常見氫化物有氨(NH3)和肼(N2H4)。氨用于生產硝酸、銨鹽、純堿等。肼具有強還原性,是一種常用的還原劑。Mg3N2與水反應可生成NH3,液氨發生微弱電離產生N,液氨能與堿金屬(如Na、K等)反應產生氫氣。NH3中一個H被—NH2取代,可得N2H4。尿素[CO(NH2)2]、NaClO和NaOH溶液一起反應可制得N2H4。
3.實驗室利用下列裝置制取收集氨氣,能夠達到實驗目的的是(　　)
A.制取氨氣 B.干燥氨氣
C.收集氨氣 D.尾氣吸收
4.下列化學反應表示正確的是(　　)
A.金屬鈉和液氨反應:NH3+Na===NaNH2+H2↑
B.過量氨水和SO2反應:SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O
C.Mg3N2與水反應可生成NH3:Mg3N2+6H2O===3Mg2++6OH-+2NH3↑
D.尿素、NaClO和NaOH溶液制得N2H4:CO(NH2)2+ClO-===N2H4+CO2↑+Cl-
5.下列說法正確的是(　　)
A.侯氏制堿的原理可表示為飽和食鹽水NaHCO3
B.制取肼時,應向尿素溶液中滴加NaClO和NaOH的混合溶液
C.氨氣催化氧化制取NO屬于氮的固定中的一種
D.將蘸有濃氨水與濃硫酸的玻璃棒相互靠近時會有白煙生成
6. (2024·宿遷高一檢測)化合價和物質類別是整理元素及其化合物知識的兩個要素,可表示為“價-類”二維圖。氮元素的“價-類”二維圖如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A. 在高溫高壓條件下,氮氣和氧氣直接生成B
B.物質A極易溶于水,所以它是農業上常用的氮肥
C.草木灰與銨態氮肥同時使用效果更好
D.實驗室制取A一般不用硝酸銨和氫氧化鈣反應
7. (2024·宿遷高一檢測)“封管實驗”具有簡易、方便、節約、綠色等優點,下列關于三個“封管實驗”(夾持裝置未畫出)的說法正確的是(　　)
A. 加熱②時溶液變紅,冷卻后又變為無色
B.②③中都包括溶液褪色的過程,其褪色原理不同
C.加熱③時溶液紅色褪去,冷卻后又變紅色,體現SO2的漂白性
D.加熱①時,上部匯集了NH4Cl固體,此現象與碘升華實驗原理相似
8. 雙催化劑“TM-LiH(TM表示過渡金屬)”催化合成氨反應的原理如圖所示:
下列說法正確的是(　　)
A. 過程①中,N2分子斷鍵變成N原子會釋放能量
B.當1 mol N2參與反應,過程②中生成l mol LiNH
C.過程③中,沒有化學鍵的斷裂,只有化學鍵的形成
D.合成NH3總反應的原子利用率為100%,即反應物所有原子均被利用
9.三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,其催化劑表面物質轉化的關系如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.在轉化過程中,氮元素均被還原
B.依據圖示判斷催化劑不參與儲存和還原過程
C.儲存過程中當消耗0.2 mol O2時,轉移電子物質的量為0.4 mol
D.三效催化劑能有效實現汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化
10.(2024·常州高一檢測)廢水中的氨氮(NH3、N)采用微生物脫氮法、化學沉淀法均可除去,具體原理如下:
①微生物脫氮法:NNN2。
②化學沉淀法:向廢水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀從而去除氨氮。
下列有關說法正確的是(　　)
A.步驟a發生反應:N+O2===N+H2O+H+
B.含氨氮的廢水直接大量排放,對水體的影響不大
C.化學沉淀法脫氮時,溶液的堿性越強,氨氮的去除率將下降
D.微生物脫氮可在高溫條件下進行,以加快脫氮的速率
11.海洋中也存在無機氮的循環,氮的循環過程可用如圖表示。下列說法錯誤的是(　　)
A.“N2→N”屬于氮的固定
B.海洋中的反硝化作用一定有氧氣參加
C.“N→N”轉化中每消耗1 mol N轉移2 mol電子
D.海洋中無機氮的循環可以為海洋植物提供氮肥
12.硝酸工業尾氣中的NO、NO2等大氣污染物,可用堿性溶液吸收處理。實驗室模擬工業上純堿溶液吸收NOx,并制備亞硝酸鈉(原理為2Na2CO3+NO+NO2+H2O===2NaNO2+2NaHCO3),流程如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.用銅粉替代銅片可加快“制氣”速率
B.控制NOx的通入速率,可提高“吸收”效率
C.“結晶”后的操作通常是過濾、洗滌、干燥
D.利用“焰色反應”可檢驗NaNO2中是否含NaHCO3
13. (2024·鹽城高一檢測)現有一定量Cu和CuO的混合物,向其中加入0.6 L
2.0 mol·L-1的稀硝酸,混合物完全溶解,同時生成4.48 L(標準狀況)NO。向所得溶液中加入一定體積1.0 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀經洗滌、充分灼燒后得32.0 g固體(忽略溶液的體積變化)。下列說法不正確的是(　　)
A.該混合物中銅單質的質量為19.2 g
B.與該混合物反應消耗的HNO3的量為1.0 mol
C.加入NaOH溶液的體積是800 mL
D.Cu2+沉淀完全后,溶液中c(N)為0.625 mol·L-1
二、非選擇題(本題包括4小題,共61分)
14.(15分)我國“藍天保衛戰”成果顯著,肆虐的霧霾逐漸被遏止。科學家研究發現含氮化合物和含硫化合物在形成霧霾時與大氣中的氨有關,轉化關系如圖所示:
回答下列問題:
(1)圖中物質溶于水溶液呈堿性的是____________。(2分)
(2)工業上利用氨氣制備一氧化氮,反應的化學方程式為_______________。(3分)
(3)實驗室長期保存濃硝酸,需使用棕色試劑瓶,并放置在陰涼處,其原因為
____________________________________________(用化學方程式表示)。(4分)
(4)氨氣與一氧化氮(NO)在一定條件下反應可生成對空氣無污染的物質,該反應的化學方程式為________________________________________________。(3分)
(5)往含有0.5 mol H2SO4、0.2 mol HNO3的混合酸溶液中加入32 g銅粉,充分反應后能收集到標準狀況下____________L的NO氣體。(3分)
15.(15分)某小組對木炭與濃硝酸的反應進行探究。已知:2NaOH+2NO2===NaNO3+NaNO2+H2O,2NaOH+NO2+NO===2NaNO2+H2O。請回答下列問題:
Ⅰ.甲同學設計如圖所示裝置制備并收集NO(夾持裝置省略)。
(1)盛放濃HNO3的儀器為___________, 木炭與濃硝酸反應的化學方程式為________________________________。(3分)
(2)裝置C的作用為_____________________________________________。(3分)
(3)乙同學認為用裝置F代替裝置B更合理,理由為___________________。(3分)
Ⅱ.探究NO與Na2O2的反應。
已知:NaNO2既有氧化性,又有還原性;J處硬質玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。
(4)檢驗上圖裝置氣密性的方法為__________________________________。(3分)
(5)實驗結束后,設計實驗證明J處硬質玻璃管中有NaNO2生成:_________。(3分)
(可供選擇的試劑:蒸餾水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)
16.(15分)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。回答下列問題:
(1)氨氣的制備
①氨氣的發生裝置可以選擇圖中的____________,反應的化學方程式為
___________________________________________________。(5分)
②欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇圖中的裝置,其連接順序為發生裝置→___________________________(按氣流方向,用小寫字母表示)。(2分)
(2)氨氣與二氧化氮的反應
將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。(8分)
操作步驟 實驗現象 解釋原因
打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢充入Y管中 ①Y管中 ________________________________ ②反應的化學方程式為 __________________________________________________
將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復到室溫 Y管中有少量水珠 生成的氣態水凝聚
打開K2 ③______________ ________________ ④_______________________ ________________________
17.(16分)(2024·常州高一檢測)工業廢水中的氨氮(以NH3、N形式存在),可通過微生物法或氧化法處理,使水中氨氮含量達到國家規定的排放標準。
(1)微生物法:酸性廢水中的部分N在硝化細菌的作用下被氧氣氧化為N,N再與N作用生成N2。
①N轉化為N的離子方程式為_______________________________。(2分)
②N與N在轉化為N2的反應中消耗N與N的物質的量之比為_________________。(2分)
(2)次氯酸鈉氧化法:向氨氮廢水中加入NaClO,氨氮轉化為N2而除去。
①NaClO氧化NH3的離子方程式為________________________________。(3分)
②一定pH下,NaClO的投加量對污水中氨氮去除率的影響如圖所示。當m(NaClO):m(NH3)>7.7時,總氮的去除率隨m(NaClO):m(NH3)的增大不升反降的原因是________________________________________________________。(3分)
(3)活性炭-臭氧氧化法:活性炭-臭氧氧化氨氮的機理如圖所示。*表示吸附在活性炭表面的物質,·OH為羥基自由基,其氧化性比O3更強。
①活性炭-臭氧氧化氨氮的機理可描述為____________________________。(3分)
②其他條件不變調節廢水的pH,廢水中氨氮去除率隨pH的變化如圖所示。隨pH增大氨氮去除率先明顯增大,后變化較小,可能的原因是_______________。(3分) 專題形成性評價(二)(專題7)
(75分鐘　100分)
一、選擇題(本題包括13小題,每小題3分,共39分。每題只有一個選項最符合題意。)
1.(2024·鹽城高一檢測)自然界中氮的循環如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A. 工業上用N2和H2合成NH3屬于人工固氮
B.減少開私家車可減少氮氧化物的排放
C.氨和銨鹽轉化為硝酸鹽時發生復分解反應
D.豆科植物的根瘤菌將游離態的氨轉化為化合態的氮
【解析】選C。氮的固定是指由氮氣單質生成含氮的化合物,工業上用N2和H2合成NH3屬于人工固氮,A正確;汽車會排放氮氧化物,減少開私家車可減少氮氧化物的排放,B正確;氨和銨鹽(氮的化合價為-3)在硝化細菌作用下轉化為硝酸鹽(氮的化合價為+5)發生氧化還原反應,C錯誤;豆科植物的根瘤菌將游離態的氮轉化為化合態的氮,屬于生物固氮,D正確。
2. (2024·連云港高一檢測)氯堿工業中用氨氣檢驗氯氣管道是否泄漏,化學方程式為3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl。下列有關說法正確的是(　　)
A. 氯原子結構示意圖:
B.氨氣電子式:H
C.氮氣結構式:N=N
D.氯化銨晶體中含有離子鍵和共價鍵
【解析】選D。氯原子核外有17個電子,氯原子結構示意圖為,A錯誤;氨氣是共價化合物,氨氣電子式為H,B錯誤;氮氣分子中含有氮氮三鍵,N2結構式為N≡N,C錯誤;氯化銨是離子晶體,氯化銨由N、Cl-構成,含有離子鍵和共價鍵,D正確。
(2024·蘇州高一檢測)閱讀下列材料完成3~5題
氮的常見氫化物有氨(NH3)和肼(N2H4)。氨用于生產硝酸、銨鹽、純堿等。肼具有強還原性,是一種常用的還原劑。Mg3N2與水反應可生成NH3,液氨發生微弱電離產生N,液氨能與堿金屬(如Na、K等)反應產生氫氣。NH3中一個H被—NH2取代,可得N2H4。尿素[CO(NH2)2]、NaClO和NaOH溶液一起反應可制得N2H4。
3.實驗室利用下列裝置制取收集氨氣,能夠達到實驗目的的是(　　)
A.制取氨氣 B.干燥氨氣
C.收集氨氣 D.尾氣吸收
【解析】選C。氯化銨受熱分解生成氨氣與氯化氫,二者遇冷又生成氯化銨,所以不可以制取氨氣,應該使用熟石灰固體和氯化銨固體共熱制備氨氣,A錯誤;濃硫酸與氨氣發生反應,應該用堿石灰干燥氨氣,B錯誤;氨氣的密度比空氣小,所以用向下排空氣法收集氨氣,C正確;氨氣極易溶于水,導管直接插入水中會引起倒吸,D錯誤。
4.下列化學反應表示正確的是(　　)
A.金屬鈉和液氨反應:NH3+Na===NaNH2+H2↑
B.過量氨水和SO2反應:SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O
C.Mg3N2與水反應可生成NH3:Mg3N2+6H2O===3Mg2++6OH-+2NH3↑
D.尿素、NaClO和NaOH溶液制得N2H4:CO(NH2)2+ClO-===N2H4+CO2↑+Cl-
【解析】選B。原子沒有守恒,應該是2NH3+2Na===2NaNH2+H2↑,A錯誤;過量氨水和SO2反應:SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O,B正確;氫氧化鎂不能拆成離子形式,Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑,C錯誤;尿素、NaClO和NaOH溶液反應生成N2H4、Na2CO3和NaCl,反應的離子方程式為CO(NH2)2+ClO-+2OH-===N2H4+C+Cl-+H2O,D錯誤。
5.下列說法正確的是(　　)
A.侯氏制堿的原理可表示為飽和食鹽水NaHCO3
B.制取肼時,應向尿素溶液中滴加NaClO和NaOH的混合溶液
C.氨氣催化氧化制取NO屬于氮的固定中的一種
D.將蘸有濃氨水與濃硫酸的玻璃棒相互靠近時會有白煙生成
【解析】選B。因為在水中氨氣的溶解度遠大于二氧化碳,故在飽和食鹽水中應先通入氨氣再通入二氧化碳,A錯誤;由于N2H4具有強還原性,NaClO具有強氧化性,為防止被過量NaClO溶液氧化,制備N2H4時必須將次氯酸鈉和氫氧化鈉混合溶液緩慢滴入尿素溶液中,邊加邊攪拌,B正確;氨氣催化氧化制取NO不是將氮氣轉化為氮的化合物的過程,不屬于氮的固定,C錯誤;濃硫酸不揮發,所以濃氨水與濃硫酸靠近時不會產生白煙現象,D錯誤。
6. (2024·宿遷高一檢測)化合價和物質類別是整理元素及其化合物知識的兩個要素,可表示為“價-類”二維圖。氮元素的“價-類”二維圖如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A. 在高溫高壓條件下,氮氣和氧氣直接生成B
B.物質A極易溶于水,所以它是農業上常用的氮肥
C.草木灰與銨態氮肥同時使用效果更好
D.實驗室制取A一般不用硝酸銨和氫氧化鈣反應
【解析】選D。B為NO2,在高溫或放電條件下,氮氣和氧氣直接生成NO,不能直接生成NO2,A錯誤;A為NH3,極易溶于水,可以作為氮肥原料生產氮肥,不能直接作為氮肥,B錯誤;銨態氮肥和顯堿性物質混合能生成氨氣,從而降低肥效,C錯誤;實驗室制取NH3一般不用硝酸銨和氫氧化鈣反應,因為硝酸銨加熱易發生爆炸,D正確。
7. (2024·宿遷高一檢測)“封管實驗”具有簡易、方便、節約、綠色等優點,下列關于三個“封管實驗”(夾持裝置未畫出)的說法正確的是(　　)
A. 加熱②時溶液變紅,冷卻后又變為無色
B.②③中都包括溶液褪色的過程,其褪色原理不同
C.加熱③時溶液紅色褪去,冷卻后又變紅色,體現SO2的漂白性
D.加熱①時,上部匯集了NH4Cl固體,此現象與碘升華實驗原理相似
【解析】選B。加熱時氨氣逸出,②中顏色為無色,冷卻后氨氣溶解在溶液中,②中顏色為紅色,A錯誤;②③中都包括溶液褪色的過程,其褪色原理不同,②中溶液褪色是因為氨氣溢出,溶液的堿性減弱,③中二氧化硫與有機色素化合生成無色物質而具有漂白性,B正確;二氧化硫與有機色素化合生成無色物質,受熱又分解,恢復顏色,所以加熱時,③溶液變紅,冷卻后又變為無色,C錯誤;加熱①時,上部匯集了固體NH4Cl,是由于NH4Cl不穩定,受熱易分解,分解生成的氨氣和HCl遇冷重新反應生成NH4Cl是化學反應,碘升華屬于物理變化,D錯誤。
8. 雙催化劑“TM-LiH(TM表示過渡金屬)”催化合成氨反應的原理如圖所示:
下列說法正確的是(　　)
A. 過程①中,N2分子斷鍵變成N原子會釋放能量
B.當1 mol N2參與反應,過程②中生成l mol LiNH
C.過程③中,沒有化學鍵的斷裂,只有化學鍵的形成
D.合成NH3總反應的原子利用率為100%,即反應物所有原子均被利用
【解析】選D。N2分子斷鍵變成N原子會吸收能量,A錯誤;雙催化劑“TM—LiH”吸收氮氣,將LiH轉化為LiNH,化學方程式為N2+2LiH===2LiNH,即1 mol N2參與反應,過程②中生成2 mol LiNH,B錯誤;過程③中,LiNH與氫氣反應,生成LiH與NH3,則存在化學鍵的斷裂和形成,C錯誤;合成氨時,屬于化合反應,則合成NH3總反應的原子利用率為100%,即反應物所有原子均被利用,D正確。
9.三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,其催化劑表面物質轉化的關系如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.在轉化過程中,氮元素均被還原
B.依據圖示判斷催化劑不參與儲存和還原過程
C.儲存過程中當消耗0.2 mol O2時,轉移電子物質的量為0.4 mol
D.三效催化劑能有效實現汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化
【解析】選D。根據圖像,推斷反應過程,在NOx轉化成Ba(NO3)2的過程中氧元素化合價降低被還原,N元素化合價升高被氧化;反應前、反應后均存在的物質即為催化劑。A.根據圖示可知,NOx與BaO、O2轉化成Ba(NO3)2的過程中,N元素化合價升高被氧化,A錯誤;B.根據圖示可知,BaO為催化劑,NOx與BaO、O2轉化成Ba(NO3)2時,BaO參與儲存N元素,B錯誤;C.根據化合價和電子轉移可知,O2~4e-,消耗0.2 mol O2時,轉移電子物質的量為0.8 mol,C錯誤;D.整個過程中,CO、CxHy、NOx轉化成CO2、H2O、N2,說明三效催化劑能有效實現汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化,D正確。
10.(2024·常州高一檢測)廢水中的氨氮(NH3、N)采用微生物脫氮法、化學沉淀法均可除去,具體原理如下:
①微生物脫氮法:NNN2。
②化學沉淀法:向廢水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀從而去除氨氮。
下列有關說法正確的是(　　)
A.步驟a發生反應:N+O2===N+H2O+H+
B.含氨氮的廢水直接大量排放,對水體的影響不大
C.化學沉淀法脫氮時,溶液的堿性越強,氨氮的去除率將下降
D.微生物脫氮可在高溫條件下進行,以加快脫氮的速率
【解析】選C。步驟a中銨根離子被氧化,發生反應:N+2O2===N+H2O+2H+,A錯誤;含氨氮的廢水直接大量排放,可使水中藻類植物大量繁殖,造成水體污染,B錯誤;化學沉淀法去除氨氮時,溶液的堿性越強,鎂離子轉化為氫氧化鎂沉淀,則氨氮的去除率將下降,C正確;高溫下微生物不利于存活,不利于脫氮,D錯誤。
11.海洋中也存在無機氮的循環,氮的循環過程可用如圖表示。下列說法錯誤的是(　　)
A.“N2→N”屬于氮的固定
B.海洋中的反硝化作用一定有氧氣參加
C.“N→N”轉化中每消耗1 mol N轉移2 mol電子
D.海洋中無機氮的循環可以為海洋植物提供氮肥
【解析】選B。A.將空氣中游離態的氮轉化為含氮化合物的過程叫氮的固定,故“N2→N”屬于氮的固定,故A正確;B.由題圖可知,海洋的反硝化作用過程中N被還原生成N2,N作氧化劑,不一定有O2參加,故B錯誤;C.“N→N”轉化中氮元素的化合價由+3價升高到+5價,共轉移2個電子,故每消耗1 mol N轉移2 mol電子,故C正確;D.海洋中無機氮的循環可以將游離態的氮轉化為化合態供植物吸收,故D正確。
12.硝酸工業尾氣中的NO、NO2等大氣污染物,可用堿性溶液吸收處理。實驗室模擬工業上純堿溶液吸收NOx,并制備亞硝酸鈉(原理為2Na2CO3+NO+NO2+H2O===2NaNO2+2NaHCO3),流程如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.用銅粉替代銅片可加快“制氣”速率
B.控制NOx的通入速率,可提高“吸收”效率
C.“結晶”后的操作通常是過濾、洗滌、干燥
D.利用“焰色反應”可檢驗NaNO2中是否含NaHCO3
【解析】選D。A.用銅粉替代銅片可增大反應物的接觸面積,加快“制氣”速率,故A正確;B.控制NOx的通入速率,可使氣體被充分吸收,從而提高“吸收”效率,故B正確;C.“結晶”后得到晶體,是從溶液中得到晶體,其操作通常是過濾、洗滌、干燥,故C正確;D.亞硝酸鈉和碳酸氫鈉的焰色反應均是黃色的,不能利用“焰色反應”檢驗NaNO2中是否含NaHCO3,故D錯誤。
13. (2024·鹽城高一檢測)現有一定量Cu和CuO的混合物,向其中加入0.6 L
2.0 mol·L-1的稀硝酸,混合物完全溶解,同時生成4.48 L(標準狀況)NO。向所得溶液中加入一定體積1.0 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀經洗滌、充分灼燒后得32.0 g固體(忽略溶液的體積變化)。下列說法不正確的是(　　)
A.該混合物中銅單質的質量為19.2 g
B.與該混合物反應消耗的HNO3的量為1.0 mol
C.加入NaOH溶液的體積是800 mL
D.Cu2+沉淀完全后,溶液中c(N)為0.625 mol·L-1
【解析】選C。Cu與稀硝酸發生反應3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,反應生成4.48 L(標準狀況)NO,則消耗0.3 mol Cu,該混合物中銅單質的質量為
0.3 mol×64 g·mol-1=19.2 g,A正確;向所得溶液中加入一定體積1.0 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀經洗滌、充分灼燒后得32.0 g固體,該固體是CuO,CuO的物質的量為=0.4 mol,根據Cu元素守恒,反應生成Cu(NO3)2的物質的量為0.4 mol,再根據N元素守恒,該反應消耗的HNO3的量為
0.4 mol×2+=1 mol,B正確;一定量Cu和CuO的混合物,向其中加入0.6 L 2.0 mol·L-1的稀硝酸,混合物完全溶解,同時生成4.48 L(標準狀況)NO,根據N元素守恒,反應后的溶液中的物質的量為0.6 L×2.0 mol·L-1-=1 mol,加入NaOH溶液后溶質為硝酸鈉,n(Na+)=n(N),所以加入氫氧化鈉溶液的體積是=1 L=1 000 mL,C錯誤;根據N元素守恒,Cu2+沉淀完全后n(N)=1 mol,根據C項,混合后溶液的總體積為1.6 L,溶液中c(N)==0.625 mol·L-1,D正確。
二、非選擇題(本題包括4小題,共61分)
14.(15分)我國“藍天保衛戰”成果顯著,肆虐的霧霾逐漸被遏止。科學家研究發現含氮化合物和含硫化合物在形成霧霾時與大氣中的氨有關,轉化關系如圖所示:
回答下列問題:
(1)圖中物質溶于水溶液呈堿性的是____________。(2分)
答案:(1)NH3
【解析】(1)NH3極易溶于水,NH3與H2O反應產生NH3·H2O,NH3·H2O電離產生N、OH-,使溶液顯堿性,故圖中物質溶于水溶液呈堿性的是NH3。
(2)工業上利用氨氣制備一氧化氮,反應的化學方程式為_______________。(3分)
答案: (2)4NH3+5O24NO+6H2O
【解析】(2)NH3具有還原性,與O2在催化劑存在的條件下反應產生NO、H2O,根據得失電子守恒、原子守恒,可得反應的化學方程式為4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)實驗室長期保存濃硝酸,需使用棕色試劑瓶,并放置在陰涼處,其原因為
____________________________________________(用化學方程式表示)。(4分)
答案: (3)4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑
【解析】(3)實驗室長期保存濃硝酸,需使用棕色試劑瓶,并放置在陰涼處,這是由于濃硝酸不穩定,受熱或光照會發生分解反應產生H2O、NO2、O2,反應的化學方程式為4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。
(4)氨氣與一氧化氮(NO)在一定條件下反應可生成對空氣無污染的物質,該反應的化學方程式為________________________________________________。(3分)
答案: (4)4NH3+6NO5N2+6H2O
【解析】(4)氨氣與一氧化氮(NO)在一定條件下發生氧化還原反應可生成對空氣無污染的物質N2、H2O,該反應的化學方程式為4NH3+6NO5N2+6H2O。
(5)往含有0.5 mol H2SO4、0.2 mol HNO3的混合酸溶液中加入32 g銅粉,充分反應后能收集到標準狀況下____________L的NO氣體。(3分)
答案: (5)4.48
【解析】(5)Cu與稀硝酸反應的離子方程式為3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O,n(Cu)==0.5 mol,n(H+)=2n(H2SO4)
+n(HNO3)=0.5 mol×2+0.2 mol=1.2 mol,n(N)=n(HNO3)=0.2 mol。根據物質反應轉化關系可知0.2 mol N發生反應消耗0.8 mol H+、0.3 mol Cu,Cu、H+過量,因此N不足量,完全反應轉化為NO氣體,其物質的量是0.2 mol,其在標準狀況下體積V(NO)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
15.(15分)某小組對木炭與濃硝酸的反應進行探究。已知:2NaOH+2NO2===NaNO3+NaNO2+H2O,2NaOH+NO2+NO===2NaNO2+H2O。請回答下列問題:
Ⅰ.甲同學設計如圖所示裝置制備并收集NO(夾持裝置省略)。
(1)盛放濃HNO3的儀器為___________, 木炭與濃硝酸反應的化學方程式為________________________________。(3分)
答案:(1)分液漏斗　C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O
【解析】根據題意結合圖可知,Ⅰ.制備并收集NO:濃HNO3和碳共熱生成NO2和CO2,經與水反應NO2變成NO,再經NaOH除去CO2,用排水集氣法收集;Ⅱ.探究NO與Na2O2的反應:NO經干燥后與Na2O2共熱反應,用酸性高錳酸鉀溶液檢驗NaNO2。(1)盛放濃HNO3的儀器為分液漏斗;碳與濃硝酸反應生成CO2、NO2和H2O,化學方程式為C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O。
(2)裝置C的作用為_____________________________________________。(3分)
答案: (2)除去反應生成的CO2
【解析】(2)碳與濃硝酸反應生成的CO2、NO2通入B裝置的水中,NO2與水反應生成HNO3和NO,再將混合氣體通入裝置C的NaOH溶液中,可以除去NO中混有的CO2。
(3)乙同學認為用裝置F代替裝置B更合理,理由為___________________。(3分)
答案: (3)裝置F可以起到防倒吸的作用
【解析】(3)將碳與濃硝酸反應生成的CO2、NO2通入B裝置的水中,因NO2與水反應生成HNO3和NO,造成氣體減少、壓強減小,從而產生倒吸,若將混合氣體通入F裝置中,則不會產生倒吸。
Ⅱ.探究NO與Na2O2的反應。
已知:NaNO2既有氧化性,又有還原性;J處硬質玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。
(4)檢驗上圖裝置氣密性的方法為__________________________________。(3分)
答案: (4)關閉K,由長頸漏斗向廣口瓶中加水至長頸漏斗中的液面高于廣口瓶,一段時間后液面差不變,則氣密性良好
【解析】(4)檢驗裝置的氣密性需先形成密閉體系,正確的方法是關閉K,由長頸漏斗向廣口瓶中加水至長頸漏斗中的液面高于廣口瓶,一段時間后液面的高度差不變,則氣密性良好。
(5)實驗結束后,設計實驗證明J處硬質玻璃管中有NaNO2生成:_________。(3分)
(可供選擇的試劑:蒸餾水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)
答案: (5)取少量反應后的固體溶于蒸餾水,滴幾滴經稀硫酸酸化的KMnO4溶液,溶液褪色則有NaNO2生成
【解析】(5)J處硬質玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3,因NaNO3在酸性條件下也具有強氧化性,所以不能使用還原性的試劑如KI-淀粉溶液檢驗,可根據NaNO2具有還原性而NaNO3沒有還原性的性質,取少量反應后的固體溶于蒸餾水,滴幾滴經稀硫酸酸化的KMnO4溶液,若溶液褪色則有NaNO2生成。
16.(15分)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。回答下列問題:
(1)氨氣的制備
①氨氣的發生裝置可以選擇圖中的____________,反應的化學方程式為
___________________________________________________。(5分)
②欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇圖中的裝置,其連接順序為發生裝置→___________________________(按氣流方向,用小寫字母表示)。(2分)
答案:(1)①A　2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或B　NH3·H2ONH3↑+H2O)　②dcfei
【解析】(1)①若選擇A裝置制取氨氣,則反應的化學方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;如果選擇B裝置制取氨氣,則反應的化學方程式為NH3·H2ONH3↑+H2O。②欲收集一瓶干燥的氨氣,選用堿石灰作干燥劑,干燥管的進出口方向為粗進細出,因此先接d后接c;其次要收集氨氣,由于氨氣的密度小于空氣,要從短管進氣,因此先接f再接e;最后要進行尾氣處理,由于氨氣極易溶于水,因此可以選擇水吸收尾氣,還要注意防倒吸,所以接i。
(2)氨氣與二氧化氮的反應
將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。(8分)
操作步驟 實驗現象 解釋原因
打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢充入Y管中 ①Y管中 ________________________________ ②反應的化學方程式為 __________________________________________________
將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復到室溫 Y管中有少量水珠 生成的氣態水凝聚
打開K2 ③______________ ________________ ④_______________________ ________________________
答案: (2)①紅棕色氣體顏色慢慢變淺　②8NH3+6NO27N2+12H2O
③Z中NaOH溶液產生倒吸現象　④反應后氣體分子數減少,Y管中壓強小于外壓
【解析】(2)由題干內容“工業上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2”,結合實驗條件可知反應為8NH3+6NO27N2+12H2O,NO2為紅棕色氣體,發生反應后變成無色氣體,因此現象為紅棕色氣體顏色逐漸變淺。反應后氣體分子數減少,Y管中的壓強小于外壓,因此產生倒吸現象。
17.(16分)(2024·常州高一檢測)工業廢水中的氨氮(以NH3、N形式存在),可通過微生物法或氧化法處理,使水中氨氮含量達到國家規定的排放標準。
(1)微生物法:酸性廢水中的部分N在硝化細菌的作用下被氧氣氧化為N,N再與N作用生成N2。
①N轉化為N的離子方程式為_______________________________。(2分)
②N與N在轉化為N2的反應中消耗N與N的物質的量之比為_________________。(2分)
答案:(1)①N+2O2N+H2O+2H+　②3∶5
【解析】(1)①N轉化為N ,N元素化合價從-3價升高到+5價,氧元素從0價降低到-2價,則按得失電子數守恒、電荷守恒、元素質量守恒得離子方程式為N+2O2N+H2O+2H+。②N與N在轉化為N2的反應中,N中N元素化合價從+5價降低到0價,N中N元素化合價從-3價升高到0價,按得失電子數守恒,消耗N與N的物質的量之比為3∶5。
(2)次氯酸鈉氧化法:向氨氮廢水中加入NaClO,氨氮轉化為N2而除去。
①NaClO氧化NH3的離子方程式為________________________________。(3分)
②一定pH下,NaClO的投加量對污水中氨氮去除率的影響如圖所示。當m(NaClO):m(NH3)>7.7時,總氮的去除率隨m(NaClO):m(NH3)的增大不升反降的原因是________________________________________________________。(3分)
答案: (2)①3ClO-+2NH3===3Cl-+N2+3H2O　
②NaClO將部分氨氮氧化為N、N留在廢水中
【解析】(2)①ClO-氧化氨氣為氮氣,反應中,氮元素化合價從-3價升高到0價、氯元素從+1價降低到-1價,則按得失電子數守恒、元素質量守恒、電荷守恒得反應離子方程式為3ClO-+2NH3===3Cl-+N2+3H2O。②一定pH下,NaClO的投加量對污水中氨氮去除率的影響如題圖所示。當m(NaClO):m(NH3)>7.7時,總氮的去除率隨m(NaClO):m(NH3)的增大不升反降,意味著溶液中生成了其他含氮的微粒,應該是氨氣被氧化的產物,則原因是NaClO將部分氨氮氧化為N、N留在廢水中。
(3)活性炭-臭氧氧化法:活性炭-臭氧氧化氨氮的機理如圖所示。*表示吸附在活性炭表面的物質,·OH為羥基自由基,其氧化性比O3更強。
①活性炭-臭氧氧化氨氮的機理可描述為____________________________。(3分)
②其他條件不變調節廢水的pH,廢水中氨氮去除率隨pH的變化如圖所示。隨pH增大氨氮去除率先明顯增大,后變化較小,可能的原因是_______________。(3分)
答案: (3)①O3與活性炭表面吸附的OH-作用生成·OH,·OH將活性炭表面吸附的N轉化為N2　②隨pH增大,活性炭上吸附的OH-增多,生成·OH增多,pH繼續增大時,OH-將N轉化為NH3,不利于活性炭對氨氮的吸附
【解析】(3)①由題圖可知,O3與活性炭表面吸附的OH-作用生成·OH,·OH將活性炭表面吸附的轉化為N2。②結合信息可知,生成·OH增多時反應速率增大。則隨pH增大氨氮去除率先明顯增大,后變化較小的可能原因是隨pH增大,活性炭上吸附的OH-增多,生成·OH增多,pH繼續增大時,OH-將N轉化為NH3,不利于活性炭對氨氮的吸附。

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