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专题形成性评价(二)(专题7)
(75分钟　100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1.(2024·盐城高一检测)自然界中氮的循环如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮
B.减少开私家车可减少氮氧化物的排放
C.氨和铵盐转化为硝酸盐时发生复分解反应
D.豆科植物的根瘤菌将游离态的氨转化为化合态的氮
2. (2024·连云港高一检测)氯碱工业中用氨气检验氯气管道是否泄漏,化学方程式为3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl。下列有关说法正确的是(　　)
A. 氯原子结构示意图:
B.氨气电子式:H
C.氮气结构式:N=N
D.氯化铵晶体中含有离子键和共价键
(2024·苏州高一检测)阅读下列材料完成3~5题
氮的常见氢化物有氨(NH3)和肼(N2H4)。氨用于生产硝酸、铵盐、纯碱等。肼具有强还原性,是一种常用的还原剂。Mg3N2与水反应可生成NH3,液氨发生微弱电离产生N,液氨能与碱金属(如Na、K等)反应产生氢气。NH3中一个H被—NH2取代,可得N2H4。尿素[CO(NH2)2]、NaClO和NaOH溶液一起反应可制得N2H4。
3.实验室利用下列装置制取收集氨气,能够达到实验目的的是(　　)
A.制取氨气 B.干燥氨气
C.收集氨气 D.尾气吸收
4.下列化学反应表示正确的是(　　)
A.金属钠和液氨反应:NH3+Na===NaNH2+H2↑
B.过量氨水和SO2反应:SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O
C.Mg3N2与水反应可生成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.下列说法正确的是(　　)
A.侯氏制碱的原理可表示为饱和食盐水NaHCO3
B.制取肼时,应向尿素溶液中滴加NaClO和NaOH的混合溶液
C.氨气催化氧化制取NO属于氮的固定中的一种
D.将蘸有浓氨水与浓硫酸的玻璃棒相互靠近时会有白烟生成
6. (2024·宿迁高一检测)化合价和物质类别是整理元素及其化合物知识的两个要素,可表示为“价-类”二维图。氮元素的“价-类”二维图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A. 在高温高压条件下,氮气和氧气直接生成B
B.物质A极易溶于水,所以它是农业上常用的氮肥
C.草木灰与铵态氮肥同时使用效果更好
D.实验室制取A一般不用硝酸铵和氢氧化钙反应
7. (2024·宿迁高一检测)“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是(　　)
A. 加热②时溶液变红,冷却后又变为无色
B.②③中都包括溶液褪色的过程,其褪色原理不同
C.加热③时溶液红色褪去,冷却后又变红色,体现SO2的漂白性
D.加热①时,上部汇集了NH4Cl固体,此现象与碘升华实验原理相似
8. 双催化剂“TM-LiH(TM表示过渡金属)”催化合成氨反应的原理如图所示:
下列说法正确的是(　　)
A. 过程①中,N2分子断键变成N原子会释放能量
B.当1 mol N2参与反应,过程②中生成l mol LiNH
C.过程③中,没有化学键的断裂,只有化学键的形成
D.合成NH3总反应的原子利用率为100%,即反应物所有原子均被利用
9.三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.储存过程中当消耗0.2 mol O2时,转移电子物质的量为0.4 mol
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
10.(2024·常州高一检测)废水中的氨氮(NH3、N)采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去,具体原理如下:
①微生物脱氮法:NNN2。
②化学沉淀法:向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀从而去除氨氮。
下列有关说法正确的是(　　)
A.步骤a发生反应:N+O2===N+H2O+H+
B.含氨氮的废水直接大量排放,对水体的影响不大
C.化学沉淀法脱氮时,溶液的碱性越强,氨氮的去除率将下降
D.微生物脱氮可在高温条件下进行,以加快脱氮的速率
11.海洋中也存在无机氮的循环,氮的循环过程可用如图表示。下列说法错误的是(　　)
A.“N2→N”属于氮的固定
B.海洋中的反硝化作用一定有氧气参加
C.“N→N”转化中每消耗1 mol N转移2 mol电子
D.海洋中无机氮的循环可以为海洋植物提供氮肥
12.硝酸工业尾气中的NO、NO2等大气污染物,可用碱性溶液吸收处理。实验室模拟工业上纯碱溶液吸收NOx,并制备亚硝酸钠(原理为2Na2CO3+NO+NO2+H2O===2NaNO2+2NaHCO3),流程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.用铜粉替代铜片可加快“制气”速率
B.控制NOx的通入速率,可提高“吸收”效率
C.“结晶”后的操作通常是过滤、洗涤、干燥
D.利用“焰色反应”可检验NaNO2中是否含NaHCO3
13. (2024·盐城高一检测)现有一定量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,同时生成4.48 L(标准状况)NO。向所得溶液中加入一定体积1.0 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀经洗涤、充分灼烧后得32.0 g固体(忽略溶液的体积变化)。下列说法不正确的是(　　)
A.该混合物中铜单质的质量为19.2 g
B.与该混合物反应消耗的HNO3的量为1.0 mol
C.加入NaOH溶液的体积是800 mL
D.Cu2+沉淀完全后,溶液中c(N)为0.625 mol·L-1
二、非选择题(本题包括4小题,共61分)
14.(15分)我国“蓝天保卫战”成果显著,肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关,转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)图中物质溶于水溶液呈碱性的是____________。(2分)
(2)工业上利用氨气制备一氧化氮,反应的化学方程式为_______________。(3分)
(3)实验室长期保存浓硝酸,需使用棕色试剂瓶,并放置在阴凉处,其原因为
____________________________________________(用化学方程式表示)。(4分)
(4)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质,该反应的化学方程式为________________________________________________。(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铜粉,充分反应后能收集到标准状况下____________L的NO气体。(3分)
15.(15分)某小组对木炭与浓硝酸的反应进行探究。已知:2NaOH+2NO2===NaNO3+NaNO2+H2O,2NaOH+NO2+NO===2NaNO2+H2O。请回答下列问题:
Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO(夹持装置省略)。
(1)盛放浓HNO3的仪器为___________, 木炭与浓硝酸反应的化学方程式为________________________________。(3分)
(2)装置C的作用为_____________________________________________。(3分)
(3)乙同学认为用装置F代替装置B更合理,理由为___________________。(3分)
Ⅱ.探究NO与Na2O2的反应。
已知:NaNO2既有氧化性,又有还原性;J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。
(4)检验上图装置气密性的方法为__________________________________。(3分)
(5)实验结束后,设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成:_________。(3分)
(可供选择的试剂:蒸馏水、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)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择图中的____________,反应的化学方程式为
___________________________________________________。(5分)
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择图中的装置,其连接顺序为发生装置→___________________________(按气流方向,用小写字母表示)。(2分)
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。(8分)
操作步骤 实验现象 解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢充入Y管中 ①Y管中 ________________________________ ②反应的化学方程式为 __________________________________________________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚
打开K2 ③______________ ________________ ④_______________________ ________________________
17.(16分)(2024·常州高一检测)工业废水中的氨氮(以NH3、N形式存在),可通过微生物法或氧化法处理,使水中氨氮含量达到国家规定的排放标准。
(1)微生物法:酸性废水中的部分N在硝化细菌的作用下被氧气氧化为N,N再与N作用生成N2。
①N转化为N的离子方程式为_______________________________。(2分)
②N与N在转化为N2的反应中消耗N与N的物质的量之比为_________________。(2分)
(2)次氯酸钠氧化法:向氨氮废水中加入NaClO,氨氮转化为N2而除去。
①NaClO氧化NH3的离子方程式为________________________________。(3分)
②一定pH下,NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当m(NaClO):m(NH3)>7.7时,总氮的去除率随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-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物质,·OH为羟基自由基,其氧化性比O3更强。
①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为____________________________。(3分)
②其他条件不变调节废水的pH,废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大,后变化较小,可能的原因是_______________。(3分) 专题形成性评价(二)(专题7)
(75分钟　100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1.(2024·盐城高一检测)自然界中氮的循环如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮
B.减少开私家车可减少氮氧化物的排放
C.氨和铵盐转化为硝酸盐时发生复分解反应
D.豆科植物的根瘤菌将游离态的氨转化为化合态的氮
【解析】选C。氮的固定是指由氮气单质生成含氮的化合物,工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮,A正确;汽车会排放氮氧化物,减少开私家车可减少氮氧化物的排放,B正确;氨和铵盐(氮的化合价为-3)在硝化细菌作用下转化为硝酸盐(氮的化合价为+5)发生氧化还原反应,C错误;豆科植物的根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮,属于生物固氮,D正确。
2. (2024·连云港高一检测)氯碱工业中用氨气检验氯气管道是否泄漏,化学方程式为3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl。下列有关说法正确的是(　　)
A. 氯原子结构示意图:
B.氨气电子式:H
C.氮气结构式:N=N
D.氯化铵晶体中含有离子键和共价键
【解析】选D。氯原子核外有17个电子,氯原子结构示意图为,A错误;氨气是共价化合物,氨气电子式为H,B错误;氮气分子中含有氮氮三键,N2结构式为N≡N,C错误;氯化铵是离子晶体,氯化铵由N、Cl-构成,含有离子键和共价键,D正确。
(2024·苏州高一检测)阅读下列材料完成3~5题
氮的常见氢化物有氨(NH3)和肼(N2H4)。氨用于生产硝酸、铵盐、纯碱等。肼具有强还原性,是一种常用的还原剂。Mg3N2与水反应可生成NH3,液氨发生微弱电离产生N,液氨能与碱金属(如Na、K等)反应产生氢气。NH3中一个H被—NH2取代,可得N2H4。尿素[CO(NH2)2]、NaClO和NaOH溶液一起反应可制得N2H4。
3.实验室利用下列装置制取收集氨气,能够达到实验目的的是(　　)
A.制取氨气 B.干燥氨气
C.收集氨气 D.尾气吸收
【解析】选C。氯化铵受热分解生成氨气与氯化氢,二者遇冷又生成氯化铵,所以不可以制取氨气,应该使用熟石灰固体和氯化铵固体共热制备氨气,A错误;浓硫酸与氨气发生反应,应该用碱石灰干燥氨气,B错误;氨气的密度比空气小,所以用向下排空气法收集氨气,C正确;氨气极易溶于水,导管直接插入水中会引起倒吸,D错误。
4.下列化学反应表示正确的是(　　)
A.金属钠和液氨反应:NH3+Na===NaNH2+H2↑
B.过量氨水和SO2反应:SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O
C.Mg3N2与水反应可生成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】选B。原子没有守恒,应该是2NH3+2Na===2NaNH2+H2↑,A错误;过量氨水和SO2反应:SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O,B正确;氢氧化镁不能拆成离子形式,Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑,C错误;尿素、NaClO和NaOH溶液反应生成N2H4、Na2CO3和NaCl,反应的离子方程式为CO(NH2)2+ClO-+2OH-===N2H4+C+Cl-+H2O,D错误。
5.下列说法正确的是(　　)
A.侯氏制碱的原理可表示为饱和食盐水NaHCO3
B.制取肼时,应向尿素溶液中滴加NaClO和NaOH的混合溶液
C.氨气催化氧化制取NO属于氮的固定中的一种
D.将蘸有浓氨水与浓硫酸的玻璃棒相互靠近时会有白烟生成
【解析】选B。因为在水中氨气的溶解度远大于二氧化碳,故在饱和食盐水中应先通入氨气再通入二氧化碳,A错误;由于N2H4具有强还原性,NaClO具有强氧化性,为防止被过量NaClO溶液氧化,制备N2H4时必须将次氯酸钠和氢氧化钠混合溶液缓慢滴入尿素溶液中,边加边搅拌,B正确;氨气催化氧化制取NO不是将氮气转化为氮的化合物的过程,不属于氮的固定,C错误;浓硫酸不挥发,所以浓氨水与浓硫酸靠近时不会产生白烟现象,D错误。
6. (2024·宿迁高一检测)化合价和物质类别是整理元素及其化合物知识的两个要素,可表示为“价-类”二维图。氮元素的“价-类”二维图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A. 在高温高压条件下,氮气和氧气直接生成B
B.物质A极易溶于水,所以它是农业上常用的氮肥
C.草木灰与铵态氮肥同时使用效果更好
D.实验室制取A一般不用硝酸铵和氢氧化钙反应
【解析】选D。B为NO2,在高温或放电条件下,氮气和氧气直接生成NO,不能直接生成NO2,A错误;A为NH3,极易溶于水,可以作为氮肥原料生产氮肥,不能直接作为氮肥,B错误;铵态氮肥和显碱性物质混合能生成氨气,从而降低肥效,C错误;实验室制取NH3一般不用硝酸铵和氢氧化钙反应,因为硝酸铵加热易发生爆炸,D正确。
7. (2024·宿迁高一检测)“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是(　　)
A. 加热②时溶液变红,冷却后又变为无色
B.②③中都包括溶液褪色的过程,其褪色原理不同
C.加热③时溶液红色褪去,冷却后又变红色,体现SO2的漂白性
D.加热①时,上部汇集了NH4Cl固体,此现象与碘升华实验原理相似
【解析】选B。加热时氨气逸出,②中颜色为无色,冷却后氨气溶解在溶液中,②中颜色为红色,A错误;②③中都包括溶液褪色的过程,其褪色原理不同,②中溶液褪色是因为氨气溢出,溶液的碱性减弱,③中二氧化硫与有机色素化合生成无色物质而具有漂白性,B正确;二氧化硫与有机色素化合生成无色物质,受热又分解,恢复颜色,所以加热时,③溶液变红,冷却后又变为无色,C错误;加热①时,上部汇集了固体NH4Cl,是由于NH4Cl不稳定,受热易分解,分解生成的氨气和HCl遇冷重新反应生成NH4Cl是化学反应,碘升华属于物理变化,D错误。
8. 双催化剂“TM-LiH(TM表示过渡金属)”催化合成氨反应的原理如图所示:
下列说法正确的是(　　)
A. 过程①中,N2分子断键变成N原子会释放能量
B.当1 mol N2参与反应,过程②中生成l mol LiNH
C.过程③中,没有化学键的断裂,只有化学键的形成
D.合成NH3总反应的原子利用率为100%,即反应物所有原子均被利用
【解析】选D。N2分子断键变成N原子会吸收能量,A错误;双催化剂“TM—LiH”吸收氮气,将LiH转化为LiNH,化学方程式为N2+2LiH===2LiNH,即1 mol N2参与反应,过程②中生成2 mol LiNH,B错误;过程③中,LiNH与氢气反应,生成LiH与NH3,则存在化学键的断裂和形成,C错误;合成氨时,属于化合反应,则合成NH3总反应的原子利用率为100%,即反应物所有原子均被利用,D正确。
9.三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.储存过程中当消耗0.2 mol O2时,转移电子物质的量为0.4 mol
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
【解析】选D。根据图像,推断反应过程,在NOx转化成Ba(NO3)2的过程中氧元素化合价降低被还原,N元素化合价升高被氧化;反应前、反应后均存在的物质即为催化剂。A.根据图示可知,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中,N元素化合价升高被氧化,A错误;B.根据图示可知,BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,B错误;C.根据化合价和电子转移可知,O2~4e-,消耗0.2 mol O2时,转移电子物质的量为0.8 mol,C错误;D.整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,D正确。
10.(2024·常州高一检测)废水中的氨氮(NH3、N)采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去,具体原理如下:
①微生物脱氮法:NNN2。
②化学沉淀法:向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀从而去除氨氮。
下列有关说法正确的是(　　)
A.步骤a发生反应:N+O2===N+H2O+H+
B.含氨氮的废水直接大量排放,对水体的影响不大
C.化学沉淀法脱氮时,溶液的碱性越强,氨氮的去除率将下降
D.微生物脱氮可在高温条件下进行,以加快脱氮的速率
【解析】选C。步骤a中铵根离子被氧化,发生反应:N+2O2===N+H2O+2H+,A错误;含氨氮的废水直接大量排放,可使水中藻类植物大量繁殖,造成水体污染,B错误;化学沉淀法去除氨氮时,溶液的碱性越强,镁离子转化为氢氧化镁沉淀,则氨氮的去除率将下降,C正确;高温下微生物不利于存活,不利于脱氮,D错误。
11.海洋中也存在无机氮的循环,氮的循环过程可用如图表示。下列说法错误的是(　　)
A.“N2→N”属于氮的固定
B.海洋中的反硝化作用一定有氧气参加
C.“N→N”转化中每消耗1 mol N转移2 mol电子
D.海洋中无机氮的循环可以为海洋植物提供氮肥
【解析】选B。A.将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定,故“N2→N”属于氮的固定,故A正确;B.由题图可知,海洋的反硝化作用过程中N被还原生成N2,N作氧化剂,不一定有O2参加,故B错误;C.“N→N”转化中氮元素的化合价由+3价升高到+5价,共转移2个电子,故每消耗1 mol N转移2 mol电子,故C正确;D.海洋中无机氮的循环可以将游离态的氮转化为化合态供植物吸收,故D正确。
12.硝酸工业尾气中的NO、NO2等大气污染物,可用碱性溶液吸收处理。实验室模拟工业上纯碱溶液吸收NOx,并制备亚硝酸钠(原理为2Na2CO3+NO+NO2+H2O===2NaNO2+2NaHCO3),流程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.用铜粉替代铜片可加快“制气”速率
B.控制NOx的通入速率,可提高“吸收”效率
C.“结晶”后的操作通常是过滤、洗涤、干燥
D.利用“焰色反应”可检验NaNO2中是否含NaHCO3
【解析】选D。A.用铜粉替代铜片可增大反应物的接触面积,加快“制气”速率,故A正确;B.控制NOx的通入速率,可使气体被充分吸收,从而提高“吸收”效率,故B正确;C.“结晶”后得到晶体,是从溶液中得到晶体,其操作通常是过滤、洗涤、干燥,故C正确;D.亚硝酸钠和碳酸氢钠的焰色反应均是黄色的,不能利用“焰色反应”检验NaNO2中是否含NaHCO3,故D错误。
13. (2024·盐城高一检测)现有一定量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,同时生成4.48 L(标准状况)NO。向所得溶液中加入一定体积1.0 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀经洗涤、充分灼烧后得32.0 g固体(忽略溶液的体积变化)。下列说法不正确的是(　　)
A.该混合物中铜单质的质量为19.2 g
B.与该混合物反应消耗的HNO3的量为1.0 mol
C.加入NaOH溶液的体积是800 mL
D.Cu2+沉淀完全后,溶液中c(N)为0.625 mol·L-1
【解析】选C。Cu与稀硝酸发生反应3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,反应生成4.48 L(标准状况)NO,则消耗0.3 mol Cu,该混合物中铜单质的质量为
0.3 mol×64 g·mol-1=19.2 g,A正确;向所得溶液中加入一定体积1.0 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀经洗涤、充分灼烧后得32.0 g固体,该固体是CuO,CuO的物质的量为=0.4 mol,根据Cu元素守恒,反应生成Cu(NO3)2的物质的量为0.4 mol,再根据N元素守恒,该反应消耗的HNO3的量为
0.4 mol×2+=1 mol,B正确;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,同时生成4.48 L(标准状况)NO,根据N元素守恒,反应后的溶液中的物质的量为0.6 L×2.0 mol·L-1-=1 mol,加入NaOH溶液后溶质为硝酸钠,n(Na+)=n(N),所以加入氢氧化钠溶液的体积是=1 L=1 000 mL,C错误;根据N元素守恒,Cu2+沉淀完全后n(N)=1 mol,根据C项,混合后溶液的总体积为1.6 L,溶液中c(N)==0.625 mol·L-1,D正确。
二、非选择题(本题包括4小题,共61分)
14.(15分)我国“蓝天保卫战”成果显著,肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关,转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)图中物质溶于水溶液呈碱性的是____________。(2分)
答案:(1)NH3
【解析】(1)NH3极易溶于水,NH3与H2O反应产生NH3·H2O,NH3·H2O电离产生N、OH-,使溶液显碱性,故图中物质溶于水溶液呈碱性的是NH3。
(2)工业上利用氨气制备一氧化氮,反应的化学方程式为_______________。(3分)
答案: (2)4NH3+5O24NO+6H2O
【解析】(2)NH3具有还原性,与O2在催化剂存在的条件下反应产生NO、H2O,根据得失电子守恒、原子守恒,可得反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)实验室长期保存浓硝酸,需使用棕色试剂瓶,并放置在阴凉处,其原因为
____________________________________________(用化学方程式表示)。(4分)
答案: (3)4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑
【解析】(3)实验室长期保存浓硝酸,需使用棕色试剂瓶,并放置在阴凉处,这是由于浓硝酸不稳定,受热或光照会发生分解反应产生H2O、NO2、O2,反应的化学方程式为4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。
(4)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质,该反应的化学方程式为________________________________________________。(3分)
答案: (4)4NH3+6NO5N2+6H2O
【解析】(4)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下发生氧化还原反应可生成对空气无污染的物质N2、H2O,该反应的化学方程式为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铜粉,充分反应后能收集到标准状况下____________L的NO气体。(3分)
答案: (5)4.48
【解析】(5)Cu与稀硝酸反应的离子方程式为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。根据物质反应转化关系可知0.2 mol N发生反应消耗0.8 mol H+、0.3 mol Cu,Cu、H+过量,因此N不足量,完全反应转化为NO气体,其物质的量是0.2 mol,其在标准状况下体积V(NO)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
15.(15分)某小组对木炭与浓硝酸的反应进行探究。已知:2NaOH+2NO2===NaNO3+NaNO2+H2O,2NaOH+NO2+NO===2NaNO2+H2O。请回答下列问题:
Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO(夹持装置省略)。
(1)盛放浓HNO3的仪器为___________, 木炭与浓硝酸反应的化学方程式为________________________________。(3分)
答案:(1)分液漏斗　C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
【解析】根据题意结合图可知,Ⅰ.制备并收集NO:浓HNO3和碳共热生成NO2和CO2,经与水反应NO2变成NO,再经NaOH除去CO2,用排水集气法收集;Ⅱ.探究NO与Na2O2的反应:NO经干燥后与Na2O2共热反应,用酸性高锰酸钾溶液检验NaNO2。(1)盛放浓HNO3的仪器为分液漏斗;碳与浓硝酸反应生成CO2、NO2和H2O,化学方程式为C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O。
(2)装置C的作用为_____________________________________________。(3分)
答案: (2)除去反应生成的CO2
【解析】(2)碳与浓硝酸反应生成的CO2、NO2通入B装置的水中,NO2与水反应生成HNO3和NO,再将混合气体通入装置C的NaOH溶液中,可以除去NO中混有的CO2。
(3)乙同学认为用装置F代替装置B更合理,理由为___________________。(3分)
答案: (3)装置F可以起到防倒吸的作用
【解析】(3)将碳与浓硝酸反应生成的CO2、NO2通入B装置的水中,因NO2与水反应生成HNO3和NO,造成气体减少、压强减小,从而产生倒吸,若将混合气体通入F装置中,则不会产生倒吸。
Ⅱ.探究NO与Na2O2的反应。
已知:NaNO2既有氧化性,又有还原性;J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。
(4)检验上图装置气密性的方法为__________________________________。(3分)
答案: (4)关闭K,由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶,一段时间后液面差不变,则气密性良好
【解析】(4)检验装置的气密性需先形成密闭体系,正确的方法是关闭K,由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶,一段时间后液面的高度差不变,则气密性良好。
(5)实验结束后,设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成:_________。(3分)
(可供选择的试剂:蒸馏水、KI-淀粉溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)
答案: (5)取少量反应后的固体溶于蒸馏水,滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液,溶液褪色则有NaNO2生成
【解析】(5)J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3,因NaNO3在酸性条件下也具有强氧化性,所以不能使用还原性的试剂如KI-淀粉溶液检验,可根据NaNO2具有还原性而NaNO3没有还原性的性质,取少量反应后的固体溶于蒸馏水,滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液,若溶液褪色则有NaNO2生成。
16.(15分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择图中的____________,反应的化学方程式为
___________________________________________________。(5分)
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择图中的装置,其连接顺序为发生装置→___________________________(按气流方向,用小写字母表示)。(2分)
答案:(1)①A　2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或B　NH3·H2ONH3↑+H2O)　②dcfei
【解析】(1)①若选择A装置制取氨气,则反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;如果选择B装置制取氨气,则反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑+H2O。②欲收集一瓶干燥的氨气,选用碱石灰作干燥剂,干燥管的进出口方向为粗进细出,因此先接d后接c;其次要收集氨气,由于氨气的密度小于空气,要从短管进气,因此先接f再接e;最后要进行尾气处理,由于氨气极易溶于水,因此可以选择水吸收尾气,还要注意防倒吸,所以接i。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。(8分)
操作步骤 实验现象 解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢充入Y管中 ①Y管中 ________________________________ ②反应的化学方程式为 __________________________________________________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚
打开K2 ③______________ ________________ ④_______________________ ________________________
答案: (2)①红棕色气体颜色慢慢变浅　②8NH3+6NO27N2+12H2O
③Z中NaOH溶液产生倒吸现象　④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
【解析】(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”,结合实验条件可知反应为8NH3+6NO27N2+12H2O,NO2为红棕色气体,发生反应后变成无色气体,因此现象为红棕色气体颜色逐渐变浅。反应后气体分子数减少,Y管中的压强小于外压,因此产生倒吸现象。
17.(16分)(2024·常州高一检测)工业废水中的氨氮(以NH3、N形式存在),可通过微生物法或氧化法处理,使水中氨氮含量达到国家规定的排放标准。
(1)微生物法:酸性废水中的部分N在硝化细菌的作用下被氧气氧化为N,N再与N作用生成N2。
①N转化为N的离子方程式为_______________________________。(2分)
②N与N在转化为N2的反应中消耗N与N的物质的量之比为_________________。(2分)
答案:(1)①N+2O2N+H2O+2H+　②3∶5
【解析】(1)①N转化为N ,N元素化合价从-3价升高到+5价,氧元素从0价降低到-2价,则按得失电子数守恒、电荷守恒、元素质量守恒得离子方程式为N+2O2N+H2O+2H+。②N与N在转化为N2的反应中,N中N元素化合价从+5价降低到0价,N中N元素化合价从-3价升高到0价,按得失电子数守恒,消耗N与N的物质的量之比为3∶5。
(2)次氯酸钠氧化法:向氨氮废水中加入NaClO,氨氮转化为N2而除去。
①NaClO氧化NH3的离子方程式为________________________________。(3分)
②一定pH下,NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当m(NaClO):m(NH3)>7.7时,总氮的去除率随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将部分氨氮氧化为N、N留在废水中
【解析】(2)①ClO-氧化氨气为氮气,反应中,氮元素化合价从-3价升高到0价、氯元素从+1价降低到-1价,则按得失电子数守恒、元素质量守恒、电荷守恒得反应离子方程式为3ClO-+2NH3===3Cl-+N2+3H2O。②一定pH下,NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如题图所示。当m(NaClO):m(NH3)>7.7时,总氮的去除率随m(NaClO):m(NH3)的增大不升反降,意味着溶液中生成了其他含氮的微粒,应该是氨气被氧化的产物,则原因是NaClO将部分氨氮氧化为N、N留在废水中。
(3)活性炭-臭氧氧化法:活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物质,·OH为羟基自由基,其氧化性比O3更强。
①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为____________________________。(3分)
②其他条件不变调节废水的pH,废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大,后变化较小,可能的原因是_______________。(3分)
答案: (3)①O3与活性炭表面吸附的OH-作用生成·OH,·OH将活性炭表面吸附的N转化为N2　②随pH增大,活性炭上吸附的OH-增多,生成·OH增多,pH继续增大时,OH-将N转化为NH3,不利于活性炭对氨氮的吸附
【解析】(3)①由题图可知,O3与活性炭表面吸附的OH-作用生成·OH,·OH将活性炭表面吸附的转化为N2。②结合信息可知,生成·OH增多时反应速率增大。则随pH增大氨氮去除率先明显增大,后变化较小的可能原因是随pH增大,活性炭上吸附的OH-增多,生成·OH增多,pH继续增大时,OH-将N转化为NH3,不利于活性炭对氨氮的吸附。

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