专题7氮与社会可持续发展 综合评价 练习（含答案） 2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2

专题7　氮与社会可持续发展　综合评价
姓名________　学号________
单项选择题(本题包括13小题，每题3分，共计39分)
阅读下列材料，回答1～3题。
含氮化合物应用广泛。肼(H2N—NH2)又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。叠氮酸(HN3)是一种弱酸，可通过亚硝酸氧化肼获得。硝酸是一种易挥发的液体，硝酸和纤维素可发生酯化反应制备硝酸纤维。工业上利用NH3催化氧化生成NO，反应为4NH3＋5O24NO＋6H2O，将NO进一步氧化，用水吸收制备HNO3。
1 (2024宿迁期末)下列有关含氮微粒的说法正确的是(　　)
A. N2H4中只含极性共价键
B. N2结构式为N≡N
C. HN3属于离子化合物
D. NH3易液化，是因为NH3与H2O之间能形成氢键
2 (2024宿迁期末)下列说法正确的是(　　)
A. N2与O2形成的NO属于酸性氧化物
B. HN3与NaOH反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O
C. 用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硝酸有白烟产生
D. NH3催化氧化时，每生成0.1 mol NO，转移电子的数目为6.02×1023
3 (2024宿迁期末)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A. N2性质稳定，可用作食品保护气
B. NH3极易溶于水，常用作制冷剂
C. NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥
D. 浓硝酸有强氧化性，可用于制备NH4NO3
4 (2024常州联盟月考)用氨水检验Cl2管道泄漏的原理为8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2。下列说法不正确的是(　　)
A. N元素位于元素周期表中第2周期ⅤA族
B. NH3的结构式为
C. NH4Cl为离子化合物
D. N2的电子式为
5 (2023连云港期中)用NaOH溶液吸收处理氮氧化物，主要反应为NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O、2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，在指定条件下，下列微粒间的转化能够实现的是(　　)
A. NH3N2 B. NO2NO
C. HNO3NO D. SO2SO
6 (2024苏州期末)实验室制取NH3并进行尾气处理的装置如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
甲　　　乙
A. 试管中发生反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
B. 干燥管中盛装的固体可以是碱石灰
C. 可以使用湿润的红色石蕊试纸检验NH3是否集满
D. 虚线框内应选用乙装置进行尾气处理
7 (2023南京五中月考)自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，下图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图。下列叙述正确的是(　　)
　
A. N2→NH3、NH3→NO均属于氮的固定
B. 在催化剂a作用下，N2发生了氧化反应
C. 催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂
D. 使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量
8 (2024徐州期末)下列有关半导体光催化电解还原N2制备NH3的说法错误的是(　　)
A. 该过程属于氮的固定过程
B. 该反应可说明氧化性：N2>O2
C. 生成0.1 mol NH3时转移0.3 mol电子
D. 水分子一侧发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
9 (2023徐州期中)图中的每一方格中表示有关的一种反应物或生成物，其中A、C、D、E为无色气体，F为红棕色气体。下列说法不正确的是(　　)
A. F与水的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B. 用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口可以检验C气体是否收集满
C. M可能是纯净物或混合物
D. D在一定条件下可与C发生置换反应
10 (2024无锡江阴期末)叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚，易溶于水，常用于汽车安全防护袋的气源。尿素法制备水合肼(N2H4·H2O，强还原性)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图。下列说法不正确的是(　　)
A. NaN3中存在离子键和共价键
B. 吸收塔中发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
C. 反应器1中加料方式为向含NaClO的吸收液中加入MnSO4并缓慢加入尿素
D. 反应器2中加入无水乙醚的作用是降低NaN3的溶解度，有利于NaN3晶体析出
11(2023盐城射阳中学月考)用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，部分工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　)
A. 采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
B. 加快通入尾气速率可提高NO、NO2的去除率
C. 吸收时主要反应的化学方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
D. 若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高
12 (2024南通期末)氮肥厂高浓度氨氮(NH和NH3·H2O)废水可通过下列步骤实现回收、处理。
步骤Ⅰ：向废水中加入石灰乳，调节pH至9，升温至30 ℃，通入空气。
步骤Ⅱ：微生物在弱碱性、有氧条件下，实现硝化过程：NH→NO→NO。
步骤Ⅲ：向硝化后的废水中加入CH3OH，实现反硝化过程：NO→NO→N2。
下列说法正确的是(　　)
A. 步骤Ⅰ中，加入石灰乳后NH浓度增大
B. 步骤Ⅰ中，“升温至30 ℃，通入空气”可降低氨氮浓度
C. 步骤Ⅱ中，发生反应：NH＋3O22NO＋4H＋＋2H2O
D. 步骤Ⅲ中，利用了CH3OH的氧化性
13(2023南通期末)工业上常采用NaOH溶液吸收工业尾气中的NO和NO2，其原理如下：
反应Ⅰ：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；
反应Ⅱ：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
NaOH溶液浓度越大，黏稠度越高。控制其他条件不变，将NO和NO2体积比为1∶1、2∶1的混合气体分别通过体积相同、浓度不同的NaOH溶液后，氮氧化物吸收率变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A. 曲线Ⅰ表示体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化
B. 当NaOH浓度高于1.25 mol/L时，吸收率下降的原因可能是NaOH黏稠度过高，不利于氮氧化物气体的吸收
C. 向体积比为2∶1的NO和NO2混合气体中通入少量O2，可提高氮氧化物的吸收率
D. 将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液中完全吸收，所得溶液中＝2
非选择题(本题包括4小题，共计61分)
14 (15分)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O)。
(1) 设计装置A的目的是____________________________________________
______________________________________________________________________，
为达此目的应进行的操作是________________________________________；装置A中发生反应的化学方程式是____________________________________。
(2) 在(1)中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热，观察到装置B中的现象是____________________________________；装置B中反应的离子方程式是________________________________________。
(3) 装置E、F的作用是__________________________________________，为达到此目的，操作方法是________________________________________。
(4) 装置D的作用是________________________________________________。
15 (14分)(2024连云港期末)水合肼(N2H4·H2O)是重要的化工原料。水合肼的沸点约为118 ℃，与氨水(NH3·H2O)相似，其水溶液显弱碱性，具有强还原性，易被氧化生成N2。某探究小组利用尿素与NaClO反应制取水合肼的原理为CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO===Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl。实验装置如图所示。
(1) ①水合肼溶液呈碱性的原因：__________________________________(用化学用语表示)。
②反应过程中需控制温度，同时将a中溶液缓慢滴入三颈烧瓶，仪器a中盛装的溶液是________(填字母)。
A. NaOH和NaClO溶液
B. CO(NH2)2溶液
若滴速过快则会导致产品产率降低，其可能原因是______________________。
(2) 工业上还可以用NH3和NaClO溶液反应制取水合肼，写出该反应的化学方程式：_______________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(3) 实验室用如图装置制取氨气，固体b可以选用多种物质，最佳选项为________(填字母)。
A. 熟石灰
B. MnO2
C. NaOH
D. NH4Cl
(4) 测定样品中水合肼含量：称取样品10.00 g，加入适量NaHCO3固体，加水配成500 mL溶液，取25.00 mL该溶液置于锥形瓶中，用0.100 0 mol/L I2溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。已知：N2H4·H2O＋4NaHCO3＋2I2===N2↑＋4CO2↑＋4NaI＋5H2O。实验测得消耗I2溶液的平均值为20.00 mL。计算样品中水合肼N2H4·H2O的质量分数。(写出计算过程)
16 (17分)(2024泰州期末)工厂烟气(主要污染物NO)直接排放会造成空气污染，需处理后才能排放。“纳米零价铁 H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO。
(1) NO的氧化：在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将烟气中的NO氧化。
①X催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO的机理如图所示，则Y为________，纳米零价铁的作用是_______________________________________。
②写出酸性条件下，NO与HO·反应的离子方程式：_______________________
________________________________________。
③H2O2与Y反应可实现X再生，同时产生HO2·，写出HO2·的电子式：________________，此时H2O2作________剂。
④NO脱除率随温度的变化如图所示。温度高于120 ℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是__________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 纳米铁粉也可用于去除废水中的硝态氮(以NO表示)，可大致分为2个过程，反应原理如图所示。研究发现，在纳米铁粉总量一定时，水中的溶解氧过少或过多均不利于硝态氮的去除。解释水中溶解氧过多，硝态氮去除率下降的原因：___________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
17 (15分)(2024无锡江阴期末)烟气中的主要含氮污染物有NO2、NO，烟气脱硝是指去除氮氧化物的过程，从而大大减少对环境的污染。
(1) 碱液吸收脱硝法
用NaOH溶液吸收烟气，主要反应如下：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O；2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O。
①下列措施一定能提高NaOH溶液吸收烟气中NO和NO2效率的有________(填字母)。
A. 降低通入烟气的速率 B. 气、液逆流吸收烟气 C. 水浴加热NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________(填化学式，下同)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是____
________________________________________________________________。
(2) 络合脱硝法
六氨合钴溶液中的[Co(NH3)6]2+能络合烟气中的NO和O2，形成的两种络合物在溶液中极易发生反应，实现NO的脱除。在吸收液中加入活性炭可有效催化[Co(NH3)6]2+的再生，维持溶液脱除NO的能力，原理如图所示。写出上述络合脱硝法总反应的离子方程式：_______________________________________________。
(3) 氧化脱硝法
利用ClO2氧化脱硝过程发生的反应如下：5NO＋2ClO2＋H2O===5NO2＋2HCl、2NO2＋H2O===HNO2＋HNO3。随着ClO2溶液初始浓度的增加，脱硝时从溶液中逸出的NO2却随之增加。研究表明，溶液中的ClO2不能吸收NO2，且在一定程度上阻碍水对NO2的吸收。
①设计实验验证ClO2对水吸收NO2有抑制作用：分别取等体积的蒸馏水和一定浓度ClO2溶液，____________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________(NO2的浓度由仪器直接测定)。
②其他条件相同，当NO烟气中含有SO2时，用ClO2溶液处理烟气的实验结果如图所示。脱硝处理含SO2的NO烟气时逸出的NO2明显减少，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
专题7　氮与社会可持续发展 综合评价
1. B　N2H4中有N—H极性共价键和N—N非极性共价键，A错误；N2共用三对电子，结构式为N≡N，B正确；叠氮酸(HN3)是一种弱酸，为共价化合物，C错误；NH3易液化，是因为NH3与NH3之间能形成氢键，D错误。
2. C　NO属于不成盐氧化物，A错误；HN3是一种弱酸，故与NaOH反应的离子方程式为HN3＋OH－===H2O＋N，B错误；浓氨水和浓硝酸都有挥发性，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硝酸时，有白烟产生，C正确；NH3催化氧化转化为NO，1 mol NH3转移5 mol电子，每生成0.1 mol NO，转移电子的数目为3.01×1023，D错误。
3. A　N2可用作食品保护气，因为其性质稳定，A正确；液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂，B错误；NH4HCO3中含有植物所需的N元素，可用作氮肥，C错误；浓硝酸与氨气反应制备NH4NO3，利用了HNO3的酸性，D错误。
4. D　N2的电子式为N N，D错误。
5. A　NH3中N元素化合价为－3，NO2中N元素化合价为＋4，NH3、NO2发生归中反应生成N2和H2O，A正确；NO2和H2O反应生成HNO3和NO，B错误；浓硝酸在光照条件下生成NO2、O2、H2O，C错误；二氧化硫和过量氨水反应生成亚硫酸铵，D错误。
6. D　NH3易溶于水，要有防倒吸措施，虚线框内应选用甲装置进行尾气处理，D错误。
7. D　氮的固定是指氮由游离态转变为化合态，N2→NH3的反应为氮的固定，但NH3→NO的反应没有氮气参与，不属于氮的固定，A错误；在催化剂a作用下，氮元素化合价降低被还原，氮气发生还原反应，B错误；催化剂a的表面发生了非极性共价键的断裂，没有发生极性共价键的断裂，C错误；使用催化剂a、b可增大反应速率，能提高单位时间内生成物的产量，D正确。
8. B　游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，A正确；该反应是在特定条件下发生的氧化还原反应，不是自发进行的氧化还原反应，不能说明氧化性N2>O2，B错误；由得失电子守恒可知，生成0.1 mol NH3时转移0.3 mol电子，C正确；H2O―→O2，电极上发生失电子的反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D正确。
9. A　依据题给信息推出，A为CO2，B为H2O，C为NH3，D为O2，E为NO，F为NO2，G为HNO3，M为(NH4)2CO3或NH4HCO3或二者的混合物，C正确；NO2与水的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，A错误；可用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口检验NH3是否收集满，B正确；一定条件下，O2可与NH3发生置换反应生成N2和H2O，D正确。
10. C　水合肼是在反应器1中生成的，已知水合肼有强还原性，可被NaClO氧化，故反应生成的水合肼不能置于NaClO氛围中，反应器1加入的NaClO的量不能过多，应该向尿素中加入MnSO4并缓慢加入含NaClO的吸收液，C错误。
11. B　采用气液逆流接触可以使气体与石灰乳充分接触，有利于尾气中NO、NO2的充分吸收，A正确；加快通入尾气速率，尾气与石灰乳接触时间短，不利于提高NO、NO2的去除率，B错误；石灰乳吸收硝酸工业的尾气中的NO、NO2生成Ca(NO2)2，根据得失电子守恒，吸收时主要反应的化学方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O，C正确；NO与Ca(OH)2不反应，若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高，D正确。
12. B　步骤Ⅰ中，加入石灰乳，NH与OH－反应生成NH3·H2O，NH浓度减小，A错误；升温至30 ℃，通入空气，有利于NH3逸出，可降低氨氮浓度，B正确；在弱碱性环境中不能生成H＋，C错误；步骤Ⅲ中，NO→NO→N2，N元素被还原，利用了CH3OH的还原性，D错误。
13. D　根据反应Ⅰ和反应Ⅱ可知，体积比为1∶1时吸收率远大于2∶1时，故曲线Ⅰ表示体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化，A正确；当NaOH浓度高于1.25 mol/L时，吸收率下降的原因可能是NaOH黏稠度过高，不利于氮氧化物气体的吸收，B正确；向体积比为2∶1的NO和NO2混合气体中通入少量O2，O2可以将NO氧化为NO2，可提高氮氧化物的吸收率，C正确；将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液中完全吸收，所得溶液中＝3，D错误。
14. (1) 利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰　打开K，当装置C中澄清石灰水变浑浊时，关闭K　CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O　(2) 产生无色气泡，溶液变为蓝色　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
(3) 验证无色气体为NO　将装置F中的空气推入装置E中
(4) 吸收尾气，防止污染空气
15. (1) ①N2H4·H2O N2H＋OH－
②A　水合肼具有强还原性，易被氧化生成N2
(2) 2NH3＋NaClO===N2H4·H2O＋NaCl　(3) C
(4) 解：n(I2)＝0.100 0 mol/L×20×10-3 L＝2×10-3 mol，
N2H4·H2O　～　2I2
1　　　　　　　2
n(N2H4·H2O)　2×10-3 mol
则25.00 mL溶液中，n(N2H4·H2O)＝1×10-3 mol，500 mL溶液中含2×10-2 mol N2H4·H2O，m(N2H4·H2O)＝2×10-2 mol×50 g/mol＝1.00 g，10.00 g 样品中w(N2H4·H2O)＝×100%＝10%
16. (1) ①FeCl3或Fe3+　
纳米零价铁与HCl溶液反应产生FeCl2
②NO＋3HO·===NO＋H2O＋H＋
③　　还原
④H2O2的分解速率随温度的升高而加快，H2O2的浓度减小，NO脱除率降低
(2) 水中溶解氧过多，会将Fe2+氧化成Fe3+，导致Fe2+浓度降低，不利于硝态氮去除
17. (1) ①B　②NaNO3　NO
(2) 2NO＋O2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
(3) ①在相同时间内以相同的流速向两份溶液中通入NO2，比较逸出NO2的浓度，若通过蒸馏水逸出的NO2浓度较小，则说明ClO2对NO2的吸收有抑制作用
②ClO2溶液中的部分ClO2与SO2发生反应，溶液中剩余的ClO2浓度减小，减弱了ClO2对水吸收NO2的阻碍作用，逸出的NO2明显减少