5.2 氮及其化合物 同步练习题（含解析）2022-2023学年高一下学期人教版(2019)化学必修第二册

5.2 氮及其化合物 同步练习题
一、单选题
1．H2SO4、HNO3是化工生产中两种重要的酸，下列叙述错误的是
A．浓H2SO4能使蔗糖碳化，表现了浓硫酸的脱水性
B．浓HNO3能溶解金属铜，说明浓硝酸具有强酸性
C．浓HNO3不稳定易分解，需要避光保存
D．常温下浓H2SO4、浓HNO3都能使金属铝钝化
2．由NO、H2、CO2组成的混合气体，通过足量的Na2O2粉末充分反应后，再用电火花引燃使其充分反应，最终得到质量分数为70%的硝酸，且无任何气体剩余。则原混合气体中NO、H2、CO2的体积比为
A．2：4：5 B．2：4：7 C．2：4：9 D．3：5：8
3．用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是
选项 气体 a b
A NH4Cl NaOH
B 溶液
C NO 浓 铜片
D CO2 稀H2SO4 CaCO3
A．A B．B C．C D．D
4．下列各图中所示的实验方法、装置和操作都正确的是
A．制取、收集O2 B．制无水乙醇
C．除去NaCl中的泥沙 D．收集NO
5．将NH3 通过灼热的CuO，发现生成一种红色的单质和一种气体单质，这种气体单质是
A．O2 B．H2 C．N2 D．NO
6．下列检验方法，利用该气体的氧化性的是
A．Cl2使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
B．NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝
C．NO遇到空气变为红棕色
D．CO2使澄清石灰水浑浊
7．实验室收集纯净干燥的R气体可采用如图所示装置，则该气体可能是
A．CO2 B．NH3 C．HCl D．Cl2
8．下列说法合理的是
A．NH3极易溶于水，所以液氨常用作制冷剂
B．C具有还原性，高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅和CO2
C．用ClO2代替Cl2对饮用水消毒，是因为ClO2杀菌消毒效率高，二次污染小
D．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用作生活用水的消毒剂
9．一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。下列说法正确的是
A．循环转化中属于“固氮”过程的是“反应c”和“反应b”
B．转化过程中发生非氧化还原反应的过程只有“反应I”
C．若“反应h”是在与的作用下实现的，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
D．若“反应i”是在酸性条件下由与的作用实现，则该反应的离子方程式为：
10．能用如图装置进行喷泉实验，最终溶液几乎充满烧瓶的一组气体是
A．HCl和CO2 B．NH3和CO
C．O2和NO2体积比为1:1 D．Cl2和NO
二、填空题
11．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价—物质类别关系图如下。
回答下列问题：
(1)氮气是空气的主要成分，性质十分稳定。氮元素在元素周期表中的位置是_______。
(2)物质A中的化学键为_______。(填极性键或非极性键)
(3)物质A与物质C反应生成的化合物属于_______化合物。(填离子或共价)
(4)物质B为红棕色气体，写出该物质与水反应的离子方程式：_______。当反应消耗3.36L(标准状况)物质B时，转移电子的物质的量为_______mol。
12．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)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有_______；溶于水溶液呈碱性的是_______；(写化学式)。
(2)实验室制取NH3的化学方程式为_______；
(3)在工业上，可用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气，若漏气则有白烟生成，写出反应的化学方程式_______；
(4)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)。
(5)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_______。
三、计算题
13．铜与浓硝酸反应的方程式为：
（1）在该反应中，被还原的元素是_______，氧化产物是_______。
（2）在方程式标出电子转移的方向和数目_______。
（3）若有32g铜参与反应，被还原的硝酸有_______mol。
14．向由Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入10 mL 6 mol·L-1的稀硝酸溶液，恰好使混合物完全溶解，同时收集到标准状况下NO 224 mL。请回答以下问题：
(1)写出Cu2O与稀硝酸反应的离子方程式____________。
(2)产物中硝酸铜的物质的量为_____________。
(3)若原混合物中有0.01 mol Cu，则其中Cu2O的物质的量为______，CuO的物质的量为_____。
四、实验题
15．工业上用饱和食盐水吸收尾气和制备无水。同时得到副产物。实验室用如图装置模拟该制备过程(加热和固定装置已省略)：
已知：浓硫酸的沸点为338℃。回答下列问题：
(1)仪器a的名称_______，导气管b的作用_______。
(2)装置A中发生的化学反应的化学方程式为_______。
(3)固、固加热制取氨气的发生装置可以选择下图中的_______(填编号)，反应的化学方程式为_______。
(4)利用各物质的溶解度曲线图(见图)分离产品，取出装置B中的溶液，蒸发浓缩，趁热过滤可得_______，然后将滤液_______、过滤、洗涤、干燥可得另一产物。
(5)产品中可能混有少量和杂质，混有杂质的原因可能是_______，检验产品中含有的的实验方法：取少量样品于试管中，加入适量水溶解，_______。
【可选试剂：稀硝酸、溶液、酸性溶液、溶液、溶液、溶液】
16．某化学小组模拟工业生产制取HNO3设计如图所示装置，其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球。请回答下列问题。
(1)写出装置B中主要反应的化学方程式___________。
(2)装置E中主要反应的化学方程式___________。
(3)装置C中浓H2SO4的作用是___________。
(4)F中处理尾气的方法可以是___________。
(5)干燥管中的碱石灰用于干燥NH3，某同学思考是否可用无水氯化钙代替碱石灰，并设计如图所示装置(仪器固定装置省略未画)进行验证。实验步骤如下：
①用烧瓶收集满干燥的氨气，立即塞上如图所示的橡胶塞。
②正立烧瓶，使无水氯化钙固体滑入烧瓶底部，摇动，可以观察到的现象是___________，由此，该同学得出结论：不能用CaCl2代替碱石灰。
(6)该小组拟利用所得HNO3制取Cu(NO3)2，假设他们直接用铜屑与稀硝酸反应来制取硝酸铜：
①铜屑与稀硝酸反应的化学反应方程式为___________；
②此法的两个缺点是___________、___________。经讨论，小组决定先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀硝酸反应制取硝酸铜。
五、元素或物质推断题
17．如图是部分短周期元素的单质及其化合物（或其溶液）的转化关系，已知B、C、D、E是非金属单质，且在常温常压下都是气体；化合物G的焰色反应为黄色，化合物I和J通常状况下呈气态；反应①是化工生产中的一种重要的固氮反应。
（1）F的电子式_____________。
（2）F和CO2反应的化学方程式为__________________________，写出G溶液中逐滴加入等物质的量的I溶液反应的离子方程式_________________。
（3）铵盐H中阳离子的电子式__________,检验H中阳离子的方法是_________________。
【参考答案】
一、单选题
1．B
解析：A．浓H2SO4具有脱水性，能够使蔗糖等有机物中的H、O以水的组成脱去，即使有机物脱水碳化，这表现了浓硫酸的脱水性，A正确；
B．浓HNO3能溶解金属铜，使其变为金属阳离子，这说明浓硝酸具有强氧化性，B错误；
C．浓HNO3不稳定光照易分解，因此需要避光保存，C正确；
D．浓H2SO4、浓HNO3具有强氧化性，在常温下遇铁、铝时，会将金属的表面氧化而产生一层致密的氧化物保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化现象，因此浓H2SO4、浓HNO3都能使金属铝钝化，可以用铁、铝质容器储存、运输，D正确；
故合理选项是B。
2．B
解析：设得到70%的硝酸100g，70%的硝酸中n(HNO3)==mol，n(H2O)==mol，其中n(H)：n(N)：n(O)=(2×mol+mol)：
mol：(mol+3×mol)=4：1：4.5，通过足量Na2O2后，n(O2)=n(CO2)，n(H2)：n(NO)：n(O2)=：1：=2：1：1.75，则n(H2)：n(NO)：n(CO2)=2：1：3.5，即：n(NO)：n(H2)：n(CO2)=2：4：7，故答案为：B。
3．B
解析：A．氯化铵溶液和氢氧化钠固体在不加热条件下无法得到氨气，且氨气不能用浓硫酸干燥，选项A错误；
B．发生反应2H2O22H2O+O2，浓硫酸干燥氧气，选项B正确；
C．铜片和浓硝酸反应生成二氧化氮而不是一氧化氮，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；
D．稀硫酸与碳酸钙反应产生的硫酸钙微溶，会覆盖在碳酸钙表面阻止反应进一步进行，不适合于制备二氧化碳，选项D错误；
答案选B。
4．A
解析：A.制取氧气可用加热固体的装置，收集氧气可用用排水法收集，故A正确；
B.蒸馏装置中，温度计不能插入液面之下，应该是水银球处于蒸馏烧瓶的支管口处，故B错误；
C.过滤装置中，漏斗下端应该紧贴烧杯内壁，故C错误；
D.NO与氧气可用反应生成NO2，不能用排空气法收集，故D错误；
答案选A。
5．C
解析：将NH3 通过灼热的CuO，发现生成一种红色的单质和一种气体单质，红色的单质为铜，铜元素的化合价降低，根据氧化还原反应的规律和质量守恒，N元素的化合价升高，气体单质只能为氮气，故选C。
6．A
解析：A．Cl2使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝是因为氯气氧化碘化钾产生碘单质，碘单质遇淀粉变蓝，选项A符合；
B．氨气与水反应生成弱碱NH3·H2O，NH3·H2O使湿润的红色石蕊试纸变蓝，未发生氧化还原反应，选项B不符合；
C．NO遇到空气变为红棕色是因为一氧化氮被氧气氧化体现其还原性，选项C不符合；
D．CO2使澄清石灰水浑浊发生CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，未发生氧化还原反应，选项D不符合；答案选A。
7．B
解析：用碱石灰干燥碱性气体，如氨气，不能干燥酸性气体，如CO2、HCl、Cl2，且收集气体用的是向下排空气法，适用于收集密度比空气小的气体，如氨气、氢气、甲烷等，而CO2、HCl、Cl2的密度比空气大，故B符合；
故选B。
8．C
解析：A.NH3可用作制冷剂，是利用液氨气化时从环境吸收大量的热的性质，不是溶解性，故A错误；
B.高温下用焦炭还原SiO2生成的产物是粗硅和一氧化碳，不能产生二氧化碳，故B错误；
C.相同物质的量的ClO2转移电子数Cl2的2.5倍，其消毒能力之比为5:2，而且不产生二次污染，故C正确；
D.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，是利用胶体的吸附作用，不能杀菌消毒，故D错误；
故答案为C。
9．D
解析：A．固氮是指游离态的氮变为化合态的氮，因此循环转化中属于“固氮”过程的是“反应c”和“反应k”，故A错误；
B．转化过程中发生非氧化还原反应的过程有“反应I”和“反应a”，故B错误；
C．若“反应h”是在与的作用下实现的，，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，故C错误；
D．若“反应i”是在酸性条件下由与的作用实现，根据氧化还原反应得到该反应的离子方程式为：，故D正确。
综上所述，答案为D。
10．A
解析：A．HCl和CO2都能与NaOH反应，生成盐和水，导致烧瓶内气压减小，烧杯内的NaOH溶液挤入烧瓶中形成喷泉，最终几乎充满烧瓶，A项正确；
B．NH3不与NaOH反应，但NH3极易溶于水，故NH3可以溶于NaOH溶液中；而CO不与NaOH反应，也不溶于NaOH溶液中，最终烧瓶中还剩余CO气体，故而最终不会出现溶液几乎充满烧瓶的情况，B项错误；
C．O2不溶于NaOH溶液且不与NaOH反应，NO2可与NaOH发生反应：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NaNO2易被O2所氧化，发生反应：2NaNO2+O2=2NaNO3。结合两个反应方程式可知：4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O。当O2和NO2体积比为1:1充满烧瓶中时，O2过量，最终烧瓶中还存在剩余的O2，故而最终不会出现溶液几乎充满烧瓶的情况，C项错误；
D．Cl2与NaOH发生反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；而NO不与NaOH反应，也不溶于NaOH溶液中。进行喷泉实验，最终烧瓶中还剩余NO气体，最终不会出现溶液几乎充满烧瓶的情况，D项错误；答案选A。
二、填空题
11．第二周期第VA族 极性键 离子 3NO2+H2O=2H++2+NO 0.1
解析：根据氮元素化合价一物质类别关系图象，A为氮的氢化物，为氨气，B为+4价的氮的氧化物，且B为红棕色气体，则B为二氧化氮，C为+5价的酸，为硝酸，结合物质的结构与性质分析解答。
(1)氮是7号元素，在周期表中位于第二周期VA族，故答案为：第二周期VA族；
(2) A为氨气，为共价化合物，含有N-H极性共价键，故答案为：极性键；
(3) 物质A为氨气，物质C为硝酸，二者反应生成硝酸铵，属于离子化合物，故答案为：离子；
(4)物质B为红棕色气体，为NO2，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为3NO2+H2O=2H++2+NO，反应中氮元素化合价+4价变化为+5价和+2价，3mol二氧化氮反应电子转移总数2mol，当反应消耗3.36L (标准状况) 物质B时，B的物质的量==0.15mol，转移电子的物质的量为=0.1mol，故答案为：3NO2+H2O=2H++2+NO；0.1mol。
12．(1) SO2、SO3、N2O5 NH3
(2)2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
(3)3Cl2 + 8NH3 = 6NH4Cl + N2
(4)4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑
(5)4NH3 + 6NO5N2 + 6H2O
解析：（1）从物质分类的角度看，图中的物质有NO和NO2、N2O5、HNO3、NH3、NH4NO3、SO2、SO3、H2O、H2SO4、(NH4)2SO4等，属于酸性氧化物的有SO2、SO3、N2O5；溶于水溶液呈碱性的是NH3。
（2）实验室利用氯化铵固体和氢氧化钙固体混合共热制取NH3，化学方程式为：2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O。
（3）用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气，若漏气则有白烟，即浓氨水分解生成的NH3与Cl2反应生成NH4Cl，反应的化学方程式： 3Cl2 + 8NH3 = 6NH4Cl + N2。
（4）由于浓硝酸见光易分解，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，化学方程式：4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑。
（5）氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成N2、H2O等对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为：4NH3 + 6NO5N2 + 6H2O。
三、计算题
13． HNO3中+5价的氮 硝酸铜 1
解析：由化学方程式可知，反应中，铜单质中铜元素化合价升高被氧化，铜做还原剂，硝酸铜为氧化产物，浓硝酸中氮元素化合价降低被还原，浓硝酸做氧化剂，二氧化氮为还原产物。
（1）在该反应中，铜单质中铜元素化合价升高被氧化，铜做还原剂，硝酸铜为氧化产物，浓硝酸中+5价的N的化合价降低被还原，浓硝酸做氧化剂；
（2）在该反应中，铜做还原剂，浓硝酸做氧化剂，电子转移的数目为2e-，则电子转移的方向和数目为；
（3）由化学方程式可知，1mol铜参加反应有2mol硝酸被还原，32g铜的物质的量为=0.5mol，则被还原的硝酸的物质的量为0.5mol×2=1mol。
14． 3Cu2O+14H++2NO3-=6Cu2++2NO↑+7H2O 0.025 mol 0.005 mol 0.005 mol
解析：硝酸与Cu、Cu2O和CuO组成的混合物恰好反应，生成Cu(NO3)2与NO，根据n=计算NO的物质的量，根据n=c·V计算硝酸的物质的量，根据氮元素守恒可知n[Cu(NO3)2]=[n(HNO3)-n(NO)]，根据电子转移守恒有2n(Cu)+2n(Cu2O)=3n(NO)，据此计算n(Cu2O)，再根据铜元素守恒可知n(CuO)=n[Cu(NO3)2]-n(Cu)-2n(Cu2O)，根据m=n·M计算Cu2O与CuO的质量，进而计算二者的物质的量。
(1)HNO3具有强氧化性，与Cu2O反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O，反应的的离子方程式为：3Cu2O+14H++2NO3-=6Cu2++2NO↑+7H2O。
(2)标准状况下224 mL NO的物质的量n(NO)=0.224 L÷22.4 L/mol=0.01 mol，HNO3与Cu、Cu2O、CuO反应产生的Cu(NO3)2和NO、H2O，根据N元素守恒，可知n[Cu(NO3)2]=[n(HNO3)-n(NO)]，n(HNO3)=6 mol/L ×0.01 L=0.06 mol，n(NO)= 0.01 mol，所以反应产生的硝酸铜的物质的量n[Cu(NO3)2]=(0.06 mol-0.01 mol)÷2=0.025 mol。
(3)根据电子转移守恒有2n(Cu)+2n(Cu2O)=3n(NO)，原混合物中有0.01 mol Cu，0.01 mol×2+2n(Cu2O)=3×0.01mol，解得n(Cu2O)=0.005 mol；根据铜原子守恒可知CuO的物质的量n(CuO)=0.025 mol-0.01 mol-0.005 mol×2=0.005 mol。
四、实验题
15．(1)分液漏斗 平衡气压，使浓硫酸顺利流下
(2)
(3) C
(4)亚硫酸钠晶体 蒸发浓缩、冷却结晶
(5)亚硫酸钠被空气中的氧气氧化 先加入过量的硝酸钡溶液，再过滤，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀产生，则产品中含有氯离子
【分析】本实验以Cu和浓硫酸反应制备SO2，故装置A中发生的反应为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O，将产生的SO2通入到盛有饱和食盐水的三颈瓶中，再通入NH3，即可发生反应：2NaCl+H2O+2NH3+SO2=Na2SO3+2NH4Cl，据此分析解题。
解析：（1）由实验装置图可知，仪器a的名称为分液漏斗，导气管b的作用是平衡气压，使浓硫酸顺利留下；
（2）由分析可知，装置A中发生的化学反应的化学方程式为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O；
（3）实验室制氨气是用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热来制备，故采用固固加热装置，故氨气的发生装置可以选择下图中的C，反应的化学方程式为：；
（4）由题干图示各物质的溶解度曲线图，可知亚硫酸钠晶体的溶解度随温度变化不明显，且在40℃左右时最大，NH4Cl的溶解度随温度变化增大明显，故取出装置B中的溶液，蒸发浓缩，趁热过滤可得亚硫酸钠晶体，然后过滤得到滤液主要为NH4Cl溶液和亚硫酸钠的混合溶液，故将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得另一产物NH4Cl；
（5）由于Na2SO3具有较强的还原性，已被空气中的氧气氧化为Na2SO4，故产品中可能混有少量和杂质，由于本混合物中同时含有Cl-和，二者均能与Ag+生成白色沉淀，需先用硝酸钡来除去后再来检验Cl-，故实验检验产品中含有的的实验方法：取少量样品于试管中，加入适量水溶解，先加入过量的硝酸钡溶液，再过滤，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀产生，则产品中含有氯离子。
16． 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O 4NO2＋2H2O＋O2=4HNO3 吸收多余的氨气和水 通入浓NaOH溶液 气球膨胀 3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 硝酸利用率低 产生污染物氮氧化物
【分析】本实验为模拟工业制取HNO3的设计装置，主要经过NH3的制取，NH3的催化氧化，最后制取HNO3，据此分析回答问题。
解析：(1)装置B为NH3的催化氧化，反应的化学方程式为NH3＋5O2 4NO＋6H2O；
(2)装置E中为NO变成NO2后与水的反应，化学方程式为4NO2＋2H2O＋O2=4HNO3；
(3)因装置B中反应物NH3过量，并且还有水生成，所以浓H2SO4的作用是吸收多余的氨气和水；
(4)过量的NO2需要用NaOH溶液吸收，故处理尾气的方法为通入浓NaOH溶液；
(5)无水氯化钙与NH3反应，气体减少，压强减小，导致烧瓶内压强小于外界大气压，故可以观察到的现象是气球膨胀；
(6)①铜屑与稀硝酸主要生成NO，化学反应方程式为3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
②过程中硝酸的浓度下降到一定程度后不发生反应，且会生成氮氧化物污染空气，所以两个缺点是硝酸利用率低、产生污染物氮氧化物；
五、元素或物质推断题
17． 2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2 +H+= 取少量H样品放入试管中，加入NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明含有
【分析】C、D在光照下发生反应，又由题意得它们是非金属单质，可得二者是H2和Cl2，则I是HCl，I和J反应得到铵盐可知J是NH3，H是NH4Cl，从而可确定C是Cl2，D是H2，E是N2。由化合物G的焰色反应为黄色，可知G为钠盐，又由题意得B是非金属单质，可是B是O2，A是Na，则F是Na2O2，G是Na2CO3，据此解答。
解析：（1）由上面的推导过程可得F是Na2O2，含有离子键和非极性键，其电子式为；
（2）Na2O2 和CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2，Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的HCl溶液生成碳酸氢钠，反应的离子方程式是CO32－+H+＝HCO3－；
（3）H是NH4Cl，其中的阳离子是NH4+，电子式为；铵盐能与强碱反应放出氨气，则检验方法是：取少量H样品放入试管中，加入NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明含有