《高中化學》第19講氮及其氧化物硝酸

PAGE第19講氮及其氧化物硝酸層次1基礎性1.(2023·廣東廣州期末)氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法錯誤的是()A.工業(yè)上通過NH3催化氧化等系列反應生產(chǎn)HNO3B.自然固氮、人工固氮都是將N2轉化為NH3C.多種形態(tài)的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環(huán)”D.侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl2.在一定條件下,將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中,充分反應后剩余2mL氣體(同溫同壓下),則原混合氣體中氧氣的體積為()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA.①② B.②③C.③④ D.①④3.(2023·廣東江門期中)某無色混合氣體甲可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種,將100mL甲氣體依次經(jīng)過如圖系列實驗處理,最終得到酸性溶液,且?guī)缀鯚o氣體剩余,則甲中一定含有()A.NH3、NO、CO2B.NO、NH3、NO2C.NH3、NO、CO2、N2D.NO、N2、CO24.(2023·廣東廣州檢測)實驗室常利用難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸的原理,用濃硫酸與硝石(NaNO3)反應制備HNO3反應裝置如圖,下列說法不正確的是()A.曲頸甑是原始的一種蒸餾燒瓶B.反應溫度如果過高,制得HNO3可能會呈現(xiàn)黃色C.反應方程式為NaNO3+H2SO4(濃)NaHSO4+HNO3↑D.可從實驗室中選用無色透明潔凈的試劑瓶盛裝制得的硝酸5.4.6g銅和鎂的合金完全溶于濃硝酸,若反應中硝酸被還原只產(chǎn)生4480mL的NO2氣體和336mL的N2O4氣體(都已折算到標準狀況),在反應后的溶液中,加入足量NaOH溶液,生成沉淀的質量為()A.9.02g B.8.51gC.8.26g D.7.04g6.某校課外活動小組為了探究銅與稀硝酸反應產(chǎn)生的氣體主要是NO而設計了下列實驗,裝置如圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。圖中K為止水夾(處于關閉狀態(tài)),F是一半空的注射器。請回答有關問題:(1)設計裝置A的目的是。(2)在完成(1)中的“操作”后,將裝置B中銅絲插入稀硝酸并微熱,觀察到裝置B中的現(xiàn)象是;B中反應的離子方程式為。(3)裝置E和F的作用是;為實現(xiàn)此作用,其操作方法是。(4)裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物,防止污染空氣,兼有的功能。層次2綜合性7.(2023·廣東廣州期中)如圖所示,在注射器里吸入20mLNO,然后吸入5mL水。若再吸入30mL空氣(按O2體積占15計算),夾住彈簧夾,觀察現(xiàn)象(不考慮摩擦力)。已知常溫常壓下,氣體摩爾體積為24.5L·mol-1,則下列敘述正確的是(A.最終剩余氣體體積約為18mLB.可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動C.可觀察到注射器內(nèi)的氣體最終由無色變成紅棕色D.若反應前后液體體積不變,所得硝酸溶液的濃度約為0.065mol·L-18.(2023·廣東汕尾期末)光催化固氮被認為是一種極具前景的人工固氮技術,光照條件下,在催化劑表面進行固氮反應的兩種途徑如圖所示。下列說法不正確的是()A.將大氣中游離態(tài)的氮轉化為氮的化合物的過程叫氮的固定B.途徑②中,N2發(fā)生氧化反應C.途徑①和途徑②發(fā)生反應的化學方程式相同D.NO是含有極性共價鍵的共價化合物9.對比分析下列實驗所得結論正確的是()A.由①中收集的氣體能使帶火星木條復燃可推斷NO2能助燃B.②中產(chǎn)生紅棕色氣體可以證明濃硝酸有不穩(wěn)定性C.③中氣體產(chǎn)物中有CO2能證明C能將硝酸還原D.①、②、③中產(chǎn)生的氣體通入足量水中后都無污染性氣體產(chǎn)生10.(2024·北京第四中學開學考)某興趣小組設計用鐵粉將NO還原為N2(同時生成FeO),下列說法不正確的是()已知:①濃硝酸可氧化NO;②NaOH溶液能吸收NO2,不吸收NO。A.裝置的連接順序為a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→dB.裝置E中發(fā)生反應的化學方程式為2NO+2Fe2FeO+N2C.裝置D的作用是吸收揮發(fā)出來的硝酸和產(chǎn)生的NO2D.裝置B的作用是干燥,防止水蒸氣進入E中干擾反應11.用體積相同的15mol·L-1HNO3溶液、4mol·L-1HNO3溶液分別將兩份等質量的銅片完全溶解,發(fā)生如下反應:①4HNO3(濃)+CuCu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,所得溶液為綠色②8HNO3(稀)+3Cu3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,所得溶液為藍色用注射器分別?、?、②中的少量溶液,夾上彈簧夾,完成如下實驗:Ⅰ向外拉動注射器活塞①中液面上方呈紅棕色……Ⅱ②中無明顯變化下列分析正確的是()A.①中產(chǎn)生NO2,②中產(chǎn)生NO,說明氧化性:稀硝酸>濃硝酸B.溶解等量的Cu,消耗HNO3(濃)的物質的量比HNO3(稀)少C.Ⅰ中溶液上方呈紅棕色,其原因是壓強減小,NO2從溶液中逸出D.向外拉動注射器活塞時,①中溶液顏色不會發(fā)生變化層次3創(chuàng)新性12.(2023·廣東江門檢測)某化學學習小組采用下列裝置對濃硝酸與木炭的反應進行探究。請回答下列問題:(1)檢查裝置氣密性后,將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài),立即伸入三頸燒瓶中,并塞緊瓶塞,滴加濃硝酸,可觀察到三頸燒瓶中氣體的顏色為,產(chǎn)生該氣體的化學方程式是。(2)裝置C中盛有足量淀粉KI溶液,反應一段時間后可觀察到C中的現(xiàn)象為。(3)裝置B的作用是。(4)裝置D中收集到了無色氣體,部分同學認為該氣體是NO,還有部分同學認為是O2。下列對該氣體進行檢驗的方法合適的是(填字母)。A.敞口觀察集氣瓶內(nèi)氣體的顏色變化B.將濕潤的藍色石蕊試紙伸入集氣瓶內(nèi),觀察試紙是否變紅C.將帶火星的木條伸入集氣瓶中,觀察木條是否復燃(5)用氫氧化鈉溶液可以吸收氮氧化物,反應的化學方程式如下:2NO2+2NO+4NaOH4NaNO2+2H2O①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O②在反應①中,氧化劑是,還原劑是。在反應②中,氧化劑和還原劑的物質的量之比為。第19講氮及其氧化物硝酸1.B解析工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的反應為在催化劑作用下氨氣與氧氣發(fā)生催化氧化反應生成一氧化氮和水、一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮、二氧化氮與水反應生成硝酸和一氧化氮,A正確;氮氣在放電條件下與氧氣反應生成一氧化氮的反應是游離態(tài)氮元素轉化為化合態(tài)氮元素的過程,屬于自然固氮,固氮過程中沒有氨氣生成,B錯誤;自然界的氮循環(huán)過程為多種形態(tài)的氮及其化合物間的轉化過程,C正確;侯氏制堿法發(fā)生的反應為二氧化碳與氨氣、飽和氯化鈉溶液反應生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨,D正確。2.D解析根據(jù)反應4NO2+O2+2H2O4HNO3分析,若剩余的氣體是O2,則V(NO2)=45×(12-2)mL=8mL,V(O2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的氣體是NO(2mL)?6mLNO2,則有V(O2)=15×(12-6)mL=1.2mL3.A解析NO2是紅棕色氣體,某無色混合氣體甲一定不含NO2,通過足量稀硫酸,氣體減少20mL,說明一定含有NH3,氨氣能被硫酸吸收;氣體通過足量過氧化鈉,氣體顏色變?yōu)榧t棕色,說明原混合氣體中含有NO、CO2,二氧化碳和過氧化鈉生成氧氣,氧氣和一氧化氮轉化為二氧化氮;用水吸收,最終得到酸性溶液,且?guī)缀鯚o氣體剩余,說明一定不含氮氣,氮氣不溶于水,所以甲中一定含有NH3、NO、CO2,故選A。4.D解析曲頸甑是原始的一種蒸餾燒瓶,它是一長彎頸、圓球體的蒸餾燒瓶,A正確;濃硝酸受熱易分解,分解生成二氧化氮溶解在硝酸中呈現(xiàn)黃色,B正確;硝酸鈉和濃硫酸反應可以生成硝酸和硫酸氫鈉,反應方程式為NaNO3+H2SO4(濃)NaHSO4+HNO3↑,C正確;硝酸見光易分解,所以應避光保存,放在棕色試劑瓶,D錯誤。5.B解析最終生成的沉淀為Mg(OH)2和Cu(OH)2,則沉淀的質量等于合金質量加上與Mg2+、Cu2+結合的OH-的質量。由于與金屬陽離子結合的OH-的物質的量,就是金屬失去電子的物質的量,根據(jù)得失電子守恒可知,金屬失去電子的物質的量為4.48L22.4L·mol-1+0.336L22.4L·mol-1×2=0.23mol,則與金屬陽離子結合的OH-的物質的量為0.6.答案(1)產(chǎn)生CO2,趕走裝置中的空氣,防止因NO與O2反應生成NO2而產(chǎn)生干擾(2)Cu絲表面產(chǎn)生氣泡,稀硝酸液面上方仍為無色,溶液變藍3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2(3)驗證NO的生成將注射器中的空氣推入E中,若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO(4)防止倒吸7.D解析根據(jù)反應4NO+3O2+2H2O4HNO3,消耗的氧氣為30mL×15=6mL,參與反應的一氧化氮為8mL,最終剩余體積約為20mL+30mL-6mL-8mL=36mL,A項錯誤;在注射器中發(fā)生的反應為2NO+O22NO2和3NO2+H2O2HNO3+NO,可以看出反應均為氣體分子數(shù)減小,則活塞緩緩向左移動,B項錯誤;一氧化氮與氧氣發(fā)生反應生成二氧化氮,二氧化氮與水發(fā)生反應生成硝酸和一氧化氮,可觀察到注射器內(nèi)氣體由無色變成紅棕色,最后變成無色,C項錯誤;據(jù)4NO+3O2+2H2O4HNO3,反應的NO為8mL,可知c(HNO3)=n(NO)V=8mL×10-3L·m8.C解析將大氣中游離態(tài)的氮轉化為氮的化合物的過程叫氮的固定,A正確;途徑②中,N2轉化為NO,發(fā)生氧化反應,B正確;途徑①的反應物是O2和N2,途徑②的反應物是H2O和N2,反應物不同,反應的化學方程式不同,C錯誤;NO分子中含有極性共價鍵,是共價化合物,D正確。9.A解析①中發(fā)生反應4HNO3(濃)4NO2↑+O2↑+2H2O,收集的氣體中O2的百分含量為20%,與空氣中O2的百分含量(約21%)接近,而空氣不能使帶火星的木條復燃,由此可推斷NO2能助燃,A正確;濃硝酸能與紅熱的木炭反應生成NO2,不能證明濃硝酸具有不穩(wěn)定性,B錯誤;紅熱的木炭與試管中的氧氣反應也能生成二氧化碳,C錯誤;②、③中生成的NO2溶于水后生成HNO3和NO,NO屬于污染性氣體,D錯誤。10.D解析利用銅與稀硝酸反應生成NO,由于硝酸具有揮發(fā)性,制得的NO中會混有硝酸蒸氣和產(chǎn)生的NO2,故先通過裝置D除去揮發(fā)出的HNO3等酸性氣體,再通過F干燥,得到純凈干燥的NO,然后進入E中與鐵粉反應,最后處理多余的NO,由于NaOH溶液不與NO反應,而濃硝酸可氧化NO生成NO2,先通過B氧化NO,再通過C吸收,故上述裝置的連接順序為a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d,A正確;裝置E中NO被灼熱的鐵粉還原為N2,同時生成FeO,反應的化學方程式為2NO+2Fe2FeO+N2,B正確;裝置D盛放的是水,其作用是除去揮發(fā)出的HNO3等酸性氣體,C正確;裝置B盛放的是濃硝酸,可以將NO氧化為NO2,便于氫氧化鈉溶液充分吸收,D錯誤。11.C解析①中產(chǎn)生NO2,②中產(chǎn)生NO,說明濃硝酸的得電子能力強,氧化性:稀硝酸<濃硝酸,A錯誤;1molCu消耗的濃硝酸中HNO3的物質的量為4mol,消耗的稀硝酸中HNO3的物質的量為83mol,由此可知溶解等量的銅消耗的濃硝酸更多,B錯誤;Ⅰ中溶液溶有二氧化氮,當抽動針筒時壓強減小,二氧化氮從溶液中逸出,從而出現(xiàn)紅棕色,C正確;向外拉動注射器活塞時,①中溶液中溶解的二氧化氮逸出,會使溶液的顏色發(fā)生變化,D12.答案(1)紅棕色C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O(2)溶液變?yōu)樗{色(3)防倒吸(4)AC(5)NO2NO1∶1解析碳與濃硝酸在加熱的條件下反應生成二氧化碳和紅棕色的二氧化氮;裝置B可作安全瓶,可以防止液體倒吸;裝置C中二氧化氮與水反應生成硝酸具有氧化性,能將碘離子氧化為碘單質;裝置D是集氣裝置,用于處理尾氣。(1)C和濃硝酸加熱反應生成二氧化碳和二氧化氮,二氧化氮為紅棕色氣體,則可觀察到三頸燒瓶中氣體的顏色為紅棕色,產(chǎn)生該氣體的化學方程式是C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O。(2)二氧化氮與水反應生成硝酸具有氧化性,能將碘離子氧化為碘單質,淀粉溶液遇碘單質變藍,則反應一段時間后可觀察到C中的現(xiàn)象為溶液變?yōu)樗{色。(3)裝置B的兩個導管都是短管,