课时规范练12 氮的循环一、选择题:本题共11小题,每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021北京101中学统练)氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,大气土壤中氮元素转化如图所示,下列说法不正确的是( )A.将N2转化为化合物的过程称为固氮B.无机物与有机化合物中的氮元素可相互转化C.硝化细菌将N转化为N可能需要O2参与D.在硝化细菌、反硝化细菌作用下氮元素均发生氧化反应2.下列说法正确的是( )A.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒相互靠近,有白烟产生B.向浓硝酸中插入红热的炭,产生红棕色气体,证明炭可与浓硝酸反应生成NO2C.NH4Cl中含有少量的I2,可通过加热的方法除去D.常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化3.汽车发动机在稀燃和富燃条件下交替进行,将尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下:下列说法错误的是( )A.稀燃过程中,Pt做催化剂,NO与氧气反应生成NO2B.稀燃过程中,NO2与BaO反应可能生成NO和Ba(NO3)2C.富燃过程中,Pt催化下NO2被CO还原的反应为2NO2+4CON2+4CO2D.富燃过程中,还原产物为N2和CO24.如图,试管中充满NO2,现向其中缓慢通入O2,用水吸收NO2(假设每次通入的O2能完全反应)。下列说法正确的是( )\nA.当试管内溶液的pH不再变化时,说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)B.当试管内气体不是红棕色时,说明NO2全部转化为HNO3C.水槽内的水改为稀盐酸,有利于吸收NO2D.水槽内的水改为稀NaOH溶液,有利于吸收NO25.NH3是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图)。下列有关表述正确的是( )A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥B.NO2与水反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1C.NH3和NO2在一定条件下可发生氧化还原反应D.利用上述关系制取NaHCO3的操作为向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2、NH3,然后过滤得到NaHCO36.(2021山东日照联考)如图是含氮化合物及单质的“价—类”二维图,结合二维图和氧化还原反应原理的基本规律,下列相关分析或预测错误的是( )A.硝酸具有较强的氧化性,可用稀硝酸清洗“银镜实验”后的试管B.在一定条件下NO、NO2均能和NH3发生反应,可用氨气处理氮氧化物C.可加热NH4NO3和Ca(OH)2制备氨气D.联氨(N2H4)可以被亚硝酸(HNO2)氧化生成氢叠氮酸(HN3)7.(2021山东济宁期末)已知水合肼(N2H4·H2O)有毒且不稳定,具有强还原性和强碱性。实验室用NaClO碱性溶液与尿素[CO(NH2)2]水溶液在40℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110℃继续反应可以制得水合肼,装置如图所示。下列说法不正确的是( )\nA.分液漏斗中盛装尿素水溶液B.三颈烧瓶中反应的离子方程式为ClO-+CO(NH2)2+2OH-Cl-+N2H4·H2O+CC.球形冷凝管的作用是冷凝回流减少水合肼的挥发D.反应完全后,分离出水合肼的实验操作为减压蒸馏8.(2021辽宁朝阳一模)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质,设计了如图所示装置。下列说法错误的是( )A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaOB.乙装置中的干燥剂可以是碱石灰C.丙中发生的反应是4NH3+5O24NO+6H2OD.若戊中观察到紫色石蕊溶液变红,则说明已制得HNO39.已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气,并用氮气制备Ca3N2,Ca3N2具有较强还原性,遇水发生水解反应。下列说法错误的是( )A.①中发生反应的化学方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2OB.③、⑥中依次盛装的试剂可以是浓硫酸、碱石灰C.③中盛放的试剂可以是酸性FeCl2溶液D.实验结束,取⑤中的少量产物置于试管中,加适量蒸馏水,可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝10.(2021北京石景山区期末)某实验小组发现在相同温度下,铁与不同密度的硝酸反应时,还原产物有所不同,该小组的实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )A.硝酸的密度越大,其还原产物越多\nB.当硝酸的密度小于dg·mL-1时,还原产物始终以NO为主C.还原产物中NO的分布分数随硝酸密度的增大而增大D.硝酸的密度为dg·mL-1时,足量的铁与硝酸发生的主要反应为2Fe+6HNO32Fe(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O11.某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异,设计了如图所示的实验装置。下列说法不正确的是( )A.反应开始前通入过量的CO2气体,目的是排除装置内的空气B.A中的离子方程式为Cu+2N+4H+Cu2++2NO2↑+2H2OC.当B中0.03mol铜粉被氧化时,B中产生的NO气体大于0.02molD.C装置中装入一定量的水进行尾气处理二、非选择题:本题共1小题。12.(2021北京房山区期末)某兴趣小组探究溶液中NaNO2与KI的反应。【查阅资料】①NaNO2常温下比较稳定,在一定条件下可将碘离子氧化为碘单质,同时被还原为NO。②HNO2常温下不稳定,分解产生NO和NO2。【实验探究】实验ⅠⅡ操作3滴0.01mol·L-1NaNO2溶液①1mL0.01mol·L-1KI溶液图示淀粉碘化钾试纸现象无明显现象有微小无色气泡,溶液变为蓝色(1)NaNO2溶液显弱碱性,用离子方程式说明原因 。 (2)实验Ⅰ无明显现象的原因是 。 (3)根据实验Ⅱ现象,甲同学认为NaNO2将I-氧化为碘单质,请写出该反应的离子方程式: 。 (4)乙同学认为,上述现象不足以证明NaNO2将碘离子氧化,追加以下实验:实验操作现象\nⅢ有大量气泡和紫色泡沫产生,液面上方气体变为红棕色,溶液呈紫黑色实验Ⅲ能够证明是NaNO2将碘离子氧化的证据是 。 解释实验Ⅱ中液面上方气体未变色的原因 。 (5)探究实验Ⅲ中红棕色气体的来源。来源1:HNO2分解产生NO和NO2来源2:在产生NO后再被空气氧化生成NO2。【设计实验】利用5mL注射器,吸取1mL0.2mol·L-1NaNO2溶液和1mL0.2mol·L-1KI溶液及少量淀粉的混合溶液,针头朝上排尽空气后,吸入少量稀硫酸并迅速将针头插入橡皮塞(如右图所示)。收集证据:若 (填写实验操作及现象),则证明红棕色气体来源2正确。 【实验结论】在酸性条件下,NaNO2可将碘离子氧化为碘单质,同时被还原为NO。参考答案课时规范练12 氮的循环1.D 解析将N2转化为化合物的过程称为固氮,有自然固氮和人工固氮两种方式,A正确;由题图知,无机物与有机化合物中的氮元素可相互转化,B正确;按质量守恒定律及氧化还原反应规律可知:氮元素的化合价由-3价升高到+5价,发生氧化反应,所以硝化细菌将N转化为N可能需要O2参与,C正确;在反硝化细菌作用下,硝酸根转变为氮气,氮元素化合价降低,发生还原反应,D不正确。2.D 解析浓氨水易挥发出NH3,浓硫酸难挥发,故不能产生白烟,A错误;向浓硝酸中插入红热的炭,产生红棕色气体,可能是炭与浓硝酸反应生成NO2,也可能是硝酸受热分解生成NO2,B错误;NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,I2受热易升华,遇冷时NH3和HCl重新生成NH4Cl,I2凝华,所以不能用加热的方法除去,C错误;常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化,表面生成致密的氧化物,D正确。3.D 解析稀燃过程中,NO和O2在Pt表面反应生成NO2,Pt做催化剂,A正确;稀燃过程中,NO2与BaO反应生成Ba(NO3)2,该过程NO2被氧化,根据氧化还原反应规律推知,NO2可能被还原生成NO,B正确;富燃过程中,NO2与CO、CxHy等在Pt催化下反应生成N2、CO2和H2O,C正确;富燃过程中,还原产物为N2,氧化产物为CO2,D\n错误。4.D 解析试管中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,根据NO2→HNO3,c(HNO3)=,故试管内溶液的pH始终不变,A错误;根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO,当试管中气体不是红棕色时,不能说明NO2全部转化为HNO3,B错误;NO2与稀盐酸不反应,C错误;NO2与NaOH溶液能够发生反应:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,水槽内的水改为稀NaOH溶液,有利于吸收NO2,D正确。5.C 解析NaHCO3不是化肥,A错误;NO2与H2O反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,B错误;制NaHCO3时是向饱和NaCl溶液中依次通入NH3和CO2,D错误。6.C 解析硝酸中的氮元素为+5价,为氮元素的最高正价,稀硝酸具有强氧化性,能将银氧化,A正确;由题图可知NO、NO2在一定条件下均能和NH3发生归中反应,产物是氮气和水,则氨气可用于处理氮氧化物,B正确;NH4NO3加热易爆炸,因此不能加热硝酸铵和Ca(OH)2制备氨气,C错误;联氨(N2H4)中氮元素的化合价为-2价,亚硝酸(HNO2)中氮元素的化合价为+3价,二者可以反应生成氮元素价态处于二者之间的氢叠氮酸(HN3),D正确。7.A 解析生成产物水合肼有强还原性,而NaClO具有强氧化性,所以要严格控制NaClO的用量,防止过多将水合肼氧化,故A错误;次氯酸根和尿素在碱性条件下反应,根据得失电子守恒得到反应的离子方程式为ClO-+CO(NH2)2+2OH-Cl-+N2H4·H2O+C,故B正确;为防止水合肼的挥发,用球形冷凝管进行冷凝回流,故C正确;因为水合肼不稳定,因此反应完全后,分离出水合肼的实验操作为减压蒸馏,故D正确。8.A 解析甲中浓氨水用于制备氨气,经过干燥后在丙中发生氨气的催化氧化反应,因此甲中需要同时提供氨气和氧气,则X可以为过氧化钠,丙中氨气、氧气在催化作用下发生反应生成一氧化氮,一氧化氮可被氧化生成二氧化氮,过量的氧气与二氧化氮在戊中可生成硝酸,己为尾气吸收装置。甲装置需要提供氨气和氧气,如果甲装置中的固体是NaOH或CaO,只能提供氨气,不能提供氧气,X应为过氧化钠等,A错误;乙用于干燥氨气、氧气,可用碱石灰干燥,B正确;加热条件下,氨气与氧气在催化条件下反应生成一氧化氮,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,C正确;戊中观察到紫色溶液变红,说明生成了酸性物质,可以说明二氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸,D正确。9.B 解析由题干可知,装置①为制备氮气的装置,饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水,反应的化学方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,A正确。Ca3N2遇水发生水解,所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应,装置④应为干燥装置,可选用浓硫酸作干燥剂;装置⑥中也应装有干燥剂,防止空气中的水蒸气进入,装置⑥中可盛放碱石灰,B错误。装置中含有氧气,可利用装置③除去装置中的氧气,可盛放酸性氯化亚铁溶液,C正确。实验结束后,装置⑤中有生成的Ca3N2,Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和\nCa(OH)2,NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D正确。10.D 解析硝酸的密度越大,其浓度越大。由题图可知,随着硝酸的密度逐渐增大,还原产物的种类逐渐减少,A错误;由题图可知,硝酸的密度在a~dg·mL-1之间时,还原产物以NO为主,当硝酸的密度小于ag·mL-1时,还原产物以N为主,B、C均错误;由题图可知,硝酸的密度为dg·mL-1时,还原产物NO和NO2的分布分数相等,即二者的物质的量之比为1∶1,足量铁与HNO3反应生成Fe(NO3)2、NO、NO2和H2O,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式:2Fe+6HNO32Fe(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O,D正确。11.D 解析研究铜与浓、稀硝酸反应的差异,先利用二氧化碳将装置中的空气排出,防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化,滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮,在B中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO、3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,C中收集到NO气体,最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO2气体,目的是排除装置内的空气,A正确;A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+2N+4H+Cu2++2NO2↑+2H2O,B正确;B中发生3NO2+H2O2HNO3+NO、3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,因此当B中0.03mol铜粉被氧化时,B中产生的NO气体大于0.02mol,C正确;NO不溶于水,C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理,D错误。12.答案(1)N+H2OHNO2+OH-(2)弱碱性条件下N氧化性弱,不能将I-氧化为I2(3)2N+2I-+4H+I2+2NO↑+2H2O(4)产生大量气泡在液面上方变为红棕色(生成了NO) 有微小的气泡产生,可能生成的NO较少,生成的NO2较少,观察不到气体变色现象(5)注射器内生成无色气体,取下橡皮塞,吸入少量空气后气体变为红棕色
