氮族元素及其化合物试题 高考化学考前专项复习（含解析）

氮族元素及其化合物
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．常温常压下，在四支相同的试管中，分别装入等物质的量混合的两种气体。混合气体具体组成如下表，将四支试管迅速同时倒立于水槽中，至液面稳定后，水面上升高度由大到小正确的是
试管编号 1 2 3
混合气体组成 NO2、O2 NO、O2 NH3、N2
A．1＞2＞3 B．2＞1＞3 C．3＞1＞2 D．2＞3＞1
2．下列关于氮及其化合物的说法正确的是
A．是酸性氧化物 B．易液化，常用作制冷剂
C．能与反应生成无色气体 D．、均为大气污染气体，都可用水来吸收处理
3．下列物质中，N元素的化合价为+5的是
A．N2 B．HNO3 C．N2O4 D．NH4Cl
4．3.2g铜与30mL8mol L-1硝酸充分反应，硝酸的还原产物仅为NO和NO2，反应后溶液中含有amolH+，下列说法正确的是(气体均换算成标准状况下，不考虑硝酸的挥发)
A．所得NO的物质的量为(0.5a-0.02)mol B．反应后的溶液中不存在NO
C．生成NO2的体积为(0.16+1.5a)L D．该反应中Cu作还原剂，被还原
5．下列对物质或离子的检验,结论正确的是(　　)
A．将气体通入澄清石灰水，有白色沉淀生成,证明气体为CO2
B．将气体通入水中能使酚酞变红，则气体为NH3，NH3为碱
C．加入KSCN溶液,溶液变红，证明原溶液含有Fe3+
D．加入BaCl2溶液,生成的沉淀不溶于盐酸，证明原溶液含有SO42-
6．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，对密闭容器中的反应：
。 400℃、30MPa下n(NH3)和n(H2)
随时间变化的关系如图，下列叙述错误的是
A．点a的正反应速率比b点的大
B．点c处反应还未达到平衡
C．点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n(N2)不一样
D．其他条件不变，500℃下反应至t1时刻， n(H2)比图中d点的值大
7．下列方案设计、现象和结论均正确的是
方案设计 现象和结论
A 往溶液中加入适量铜粉 铜粉溶解，溶液变蓝，说明Fe比Cu活泼
B 用洁净的玻璃棒蘸取某无色溶液，在酒精灯火焰上灼烧 火焰出现黄色，说明溶液中含有Na元素
C 取溶液于试管中，加入足量NaOH溶液，试管口放一张湿润的红色石蕊试纸 试纸没有变蓝，说明溶液中没有
D 向淀粉溶液中滴加稀硫酸，水浴加热，冷却后直接加入碘水 溶液没有变蓝，说明淀粉已水解完全
A．A B．B C．C D．D
8．常温下，下列物质难溶于水的是
A． B．NO C． D．
9．设NA为阿伏加 德罗常数的数值。下列说法正确的是（ ）
A．常温常压下， 1L0.1mol·L-1硝酸铵溶液中的氮原子数为0.2NA
B．标准状况下，6.0gNO和2.24LO2混合，所得气体的分子数为0.2NA
C．1mol有机物中最多有6NA个原子在一条直线上
D．1mol甲基（）所含的电子数为7NA
10．某兴趣小组设计了如下图所示的装置制备，下列说法正确的是
A．装置A无需加热，滴入浓硝酸就能发生反应
B．装置B中铜的作用是提高NO的生成率
C．装置C中装的药品可以是碳酸钠固体
D．装置E中的酸性溶液的主要作用是吸收生成的
二、判断题
11．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O。( )
12．HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成。(_______)
13．铵盐加热均易分解产生。( )
14．NH4HCO3受热易分解，因而可用作氮肥。(__)
15．实验室用图装置制取少量氨气。(_______)
三、解答题
16．地球上的氮元素对动植物有重要作用，其中氨的合成与应用是当前的研究热点。
(1)人工固氮最主要的方法是Haber-Bosch法。通常用以铁为主的催化剂在400~500℃和10~30MPa的条件下，由氮气和氢气直接合成氨。写出反应的化学方程式 。
(2)如图所示为实验装置模拟工业生产制备少量硝酸。
①实验室制取氨气的化学方程式是 ；检验氨气的方法为 。
②实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700℃以上，由此可知该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)，反应的化学方程式是 。
③B中试剂为 ，NaOH溶液的作用是 。
④控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。当比例不合适时，A中不仅有红棕色气体产生，还伴有白烟。欲使氨气尽可能完全转化为硝酸，理论上n(NH3)：n(O2)的最佳比例为 。
17．根据氨气还原氧化铜的反应，可设计测定铜元素相对原子质量Ar（Cu） (近似值)的实验。先称量反应物氧化铜的质量m(CuO)，反应完全后测定生成物水的质量m(H2O)，由此计算Ar（Cu）。为此，提供的实验仪器及试剂如下(根据需要可重复选用，加入的NH4C1与Ca(OH)2的量足以产生使CuO完全还原的氨气)：
请回答下列问题：
(1)氨气还原炽热氧化铜的化学方程式为 ；
(2)从所提供的仪器及试剂中选择并组装本实验的一套合理、简单的装置，按气流方向的连接顺序为(用图中标注的导管口符号表示)a→ ；
(3)在本实验中，若测得m(CuO)=ag，m(H2O)=bg，则Ar（Cu）= ；
(4)在本实验中，使测定结果Ar（Cu）偏大的是 (填序号)；
①CuO未完全起反应 ② CuO不干燥
③CuO中混有不反应的杂质 ④碱石灰不干燥
⑤NH4C1与Ca(OH)2混合物不干燥
(5)在本实验中，还可通过测定 和 ，或 和 达到实验目的。
18．硫脲 []是一种有机含硫化合物，用于制造药物、染料、树脂等。某实验小组用与(石灰氮)合成硫脲并探究其性质。
已知：①硫脲为白色晶体，易溶于水。在时转变成。
②酸性：。
回答下列问题：
(1)制备溶液，所用装置如图：
①使装置a中反应发生的操作为 ：装置b中盛放的试剂是 。
②装置c中的长直导管的作用是 。为了利于的生成，三颈烧瓶中通入 (填“能”或“不能”)过量。
③装置d的作用是 。
(2)制备硫脲：将与溶液混合，加热至时，可合成硫脲，同时生成一种常见的碱。合适的加热方式是 ；该反应的化学方程式为 。
(3)探究硫脲的性质：
①取少量硫脲溶于水并加热，设计实验验证有生成。
方法1：加入浓溶液，有放出。检验该气体的方法为 。
方法2：加入某种试剂，溶液变红色。该试剂所含的阳离子是 (填离子符号)。
②可用酸性溶液滴定硫脲，已知被还原为，被氧化为、及，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 。
参考答案：
1．B
【详解】将四支试管迅速同时倒立于水槽中，至液面稳定后，水面上升高度与消耗的气体物质的量成正比。
试管1中发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，两种气体的体积之比为1：l，根据方程式知，有的气体发生反应，所以水充满试管的；
升高2中发生反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，两种气体的体积之比为1：1，根据方程式可知：有的气体发生反应，所以水充满试管的；
试管3中NH3完全被吸收，N2不溶于水，两种气体的体积之比为1：1，有的气体发生反应，所以水充满试管的，
所以水面上升高度由大到小顺序是2＞1＞3，故合理选项是B。
2．B
【详解】A．酸性氧化物的定义是与碱反应生成盐和水的氧化物，NO2与碱反应生会发生氧化还原反应，不是酸性氧化物，故A错误；
B．NH3易液化，在气化时会吸收大量热，用作制冷剂，故B正确；
C．NO与O2反应生成的NO2为红棕色，故C错误；
D．NO难溶于水，不能用水吸收，故D错误；
故选B。
3．B
【详解】试题分析：A．N2是单质，化合价为0，A错误；B．HNO3中氮元素是+5价，B正确；C．N2O4中氮元素是+4价，C错误；D．NH4Cl中氮元素是—3价，D错误，答案选B。
考点：考查氮元素化合价判断
4．A
【分析】3.2gCu的物质的量n(Cu)=，30mL8mol·L-1硝酸中含有溶质的物质的量n(HNO3)=8mol·L-1×0.03 L=0.24mol，Cu与HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、NO和H2O，反应后溶液中含有a molH+，则溶液中还剩amolHNO3。反应过程中转移电子的物质的量n(e-)=2n(Cu)=0.1mol。假设反应产生NO2、NO的物质的量分别是x、y，则根据电子守恒得x+3y=0.1mol①，根据N元素守恒得0.05×2+a+x+y=0.24mol②，联立①②解得x=(0.16-1.5a)mol， y=(0.5a-0.02)mol。
【详解】A．根据分析，生成的NO的物质的量为(0.5a-0.02)mol，A正确；
B．反应后溶液中含有a molH+，则溶液中还剩amolHNO3，同时Cu与HNO3反应生成Cu(NO3)2，因此反应后的溶液中含有NO，B错误；
C．根据分析，生成的NO2的物质的量为(0.16-1.5a)mol，其标况下的体积为22.4×(0.16-1.5a)L，C错误；
D．该反应中Cu作还原剂，被氧化，D错误；
故选A。
5．C
【详解】A.将气体通入澄清石灰水，有白色沉淀生成，该气体可能为CO2，也可能为SO2，A错误；
B.将气体通入水中能使酚酞变红，则气体为碱性气体NH3，氨气溶于水反应产生的一水合氨电离产生了OH-，因此不能说NH3为碱，B错误；；
C.加入KSCN溶液，溶液变红，是由于Fe3+与SCN-反应产生红色的络合物Fe(SCN)3，因此可以证明原溶液含有Fe3+，C正确；
D.加入BaCl2溶液，生成的沉淀不溶于盐酸，说明原溶液可能含有SO42-、Ag+等离子，D错误；
故合理选项是C。
6．C
【详解】A．a点浓度大于b点，点a的正反应速率比b点的大。
B．c点H2浓度在减小，NH3的浓度在增大，点c处反应还未达到平衡
C．点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n(N2)相同，两点均处于平同一平衡状态。
D．其他条件不变，500℃下反应至t1时刻，温度升高，平衡逆向移动，n(H2)比图中d点的值大。
答案C。
7．D
【详解】A．铜粉溶解，溶液变蓝，因为2+Cu=2FeCl2+CuCl2，无法说明Fe比Cu活泼，A错误；
B．玻璃棒成分中含硅酸钠，灼烧时焰色反应为黄色，无法判断溶液中是否含钠元素，B错误；
C．因为氨气在水中溶解度大，检验，加入NaOH，加热，然后在试管口放一张湿润的红色石蕊试纸，C错误；
D．向淀粉溶液中滴加稀硫酸，水浴加热，冷却后直接加入碘水，溶液没有变蓝，说明淀粉已水解完全，D正确；
故答案选D。
8．B
【详解】常温下，CO2、NO2、SO3均能溶于书， NO难溶于水，B符合题意，故选B。
9．A
【详解】A．硝酸铵的物质的量n=cV=0.1mol/L×1L=0.1mol，而1mol硝酸铵中含2molN原子，故0.1mol硝酸铵中含0.2mol氮原子即0.2NA个，故A正确；
B．6gNO的物质的量为0.2mol，标况下2.24L氧气的物质的量为0.1mol，而NO和氧气恰好完全反应生成0.2molNO2，但反应后生成的NO2中存在平衡：2NO2 N2O4，导致分子数减少，故最终所得的分子数小于0.2NA个，故B错误；
C．苯环为平面结构，双键为平面结构(双键碳与其相连的碳原子有夹角)、三键为直线结构，甲基为四面体结构，所以最多有4个原子共线(1、2、3、4或a、b、c、4)，，故C错误；
D．1mol甲基（）所含的电子数为9NA，故D错误；
综上所述答案为A。
10．B
【分析】制备NaNO2并对其性质作探究，由实验装置可知，A中发生，B中稀释挥发的硝酸和将生成的二氧化氮转化为NO，C中固体干燥剂干燥NO，并除去可能混有的酸雾，D中发生2NO+Na2O2═2NaNO2，E中高锰酸钾吸收尾气NO，以此解答该题。
【详解】A．装置A中发生，需要加热，故A错误；
B．二氧化氮在B中与水反应生成硝酸，硝酸与Cu反应生成NO，故装置B中铜的作用是提高NO的生成率，故B正确；
C．为保证制得的亚硝酸钠的纯度，应除去二氧化碳、水等杂质，则C装置中盛放的试剂可以是氢氧化钠固体，不能选碳酸钠固体，故C错误；
D．E装置的作用是利用高锰酸钾溶液的强氧化性氧化吸收有毒气体一氧化氮，吸收有毒的NO气体，避免污染空气，反应的离子方程式为：3+4H++5NO=3Mn2++5+2 H2O，故D错误；
故选：B。
11．错误
【详解】HNO3具有强氧化性，Fe(OH)2具有还原性，二者会发生氧化还原反应产生Fe3+、NO、H2O，反应的离子方程式应该为：3Fe(OH)2+10H++=3Fe3++NO↑+8H2O，故答案为错误。
12．正确
【分析】HNO3→NO中N的价态降低，可用还原剂实现转化，NO→NO2中N的价态升高，可用氧化剂实现转化，据此分析解答。
【详解】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、2NO+O2=2NO2；均可实现一步转化，原题干描述正确。
13．错误
【详解】铵盐受热都能分解，但不是都能生成氨气。 比如硝酸铵，在较低的温度下慢慢分解可得到NH3和硝酸，NH4NO3加热到190℃时分解生成一氧化二氮和水，加热到300℃左右时分解生成氮气、硝酸和水，如果加热温度达到480℃～500℃或NH4NO3受到撞击，分解生成氮气、氧气、水，发生爆炸，故错误。
14．错误
【解析】略
15．错误
【详解】实验室用氯化铵和氢氧化钙固体在加热条件下反应制取氨气，但二者反应后的产物中含有水，加热的试管口应向下倾斜，防止水倒流炸裂试管，故错误。
16．(1)N2+3H22NH3
(2) Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O 用湿润的红色石蕊试纸，试纸变蓝(或者用蘸有浓盐酸玻璃棒靠近，产生白烟) 放热 4NH3+5O24NO+6H2O 水 吸收尾气 1：2
【分析】在催化剂作用下，氨和氧气发生反应生成NO，NO和氧气反应生成NO2，NO2溶于水生成硝酸和NO，最后用NaOH溶液进行尾气处理。
【详解】（1）在以铁为主的催化剂、400~500℃和10~30MPa的条件下，由氮气和氢气直接合成氨，反应的化学方程式为：N2+3H22NH3。
（2）①实验室用氯化铵和氢氧化钙固体在加热条件下制取氨气，反应的化学方程式为：Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。氨气是碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，也能和挥发性酸如盐酸生成白色固体小颗粒从而看到白烟，所以可以用湿润的红色石蕊试纸靠近氨气，试纸变蓝(或者用蘸有浓盐酸玻璃棒靠近氨气，产生白烟)。
②实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700℃以上，由此可知该反应是放热反应，生成物是NO和水，反应的化学方程式是4NH3+5O24NO+6H2O。
③生成的NO和水反应生成硝酸和NO：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以B中试剂为水，从B中逸出的气体有NO，NO遇到空气会生成NO2，NO和NO2都有毒，不能随意排放，所以NaOH溶液的作用是吸收尾气。
④欲使氨气尽可能完全转化为硝酸，需要控制氨气和氧气的比例，使氨气和氧气在水中最终都转化为硝酸。氨气中氮元素的化合价从-3价升高到硝酸中的+5价，1molNH3失去8mol电子，氧气中氧的化合价从0价降低到-2价，1molO2得到4mol电子，根据电子守恒，需要氨气和氧气的物质的量之比为1：2。
17． 2NH3+ 3CuO3Cu + 3H2O + N2 a→ e→ b→ e -16 ①③ m(CuO) m(Cu) m(Cu) m(H2O)
【详解】（1）氨气具有弱还原性，在加热条件下可以被氧化铜氧化，生成物为氮气、铜和水，反应的化学方程式为2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2；
（2）因为需要测定反应后生成物水的质量，所以必需保证通入的氨气是纯净干燥的，由于浓硫酸可以与氨气反应，因此只能通过碱石灰进行干燥，再通入氧化铜进行反应，最后再通入碱石灰吸收反应生成的水，以测得生成水的质量，所以正确的顺序为a→e→b→e；
（3）根据反应方程式2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2可知，氧化铜和水的物质的量相等，所以有以下关系式：=，解得Ar(Cu)=－16；
（4）由（3）可知得Ar(Cu)=－16，①若CuO未完全起反应，说明b偏小，结果偏大；②若CuO不干燥，说明a偏小，b偏大，结果偏低；③若CuO中混有不反应的杂质，说明b偏小，结果偏大；④若碱石灰不干燥，说明氨气干燥不彻底，b偏大，结果偏低；⑤若NH4C1与Ca（OH）2混合物不干燥，但只要氨气干燥彻底，对结果不影响；故答案为①③；
（5）根据反应方程式2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2可知，也可以通过测定m（CuO）和m（Cu）或m（Cu）和m（H2O）来达到实验目的，故答案为m（CuO）和m（Cu）或m（Cu）和m（H2O）。
18．(1) 打开装置a、b之间的活塞 饱和溶液 平衡气压，避免三颈烧瓶内压强过大 不能 用于观察是否过量
(2) 水浴加热
(3) 将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，证明有放出(合理答案均可)
【分析】a为启普发生器，目的是制备二氧化碳，产生的气体通入饱和碳酸氢钠溶液，除去二氧化碳中的氯化氢，然后将纯净的二氧化碳通入c中发生反应得到，然后通入d中可以观察二氧化碳是否过量，若过量则石灰水变浑浊，过量的二氧化碳用e装置的NaOH溶液来吸收。
【详解】（1）a为启普发生器，若要反应发生，则需要盐酸与石灰石接触，故打开装置a、b之间的活塞；
CO2(HCl)，用水吸收HCl，CO2在饱和溶液中溶解度最小，所以用饱和溶液除去CO2中的HCl；
装置c中的长直导管使得装置内外压强相等，所以作用为：平衡气压，避免三颈烧瓶内压强过大；
已知酸性：，若CO2过量，则会将转化为，故答案为不能；
澄清石灰水用来检验二氧化碳，当澄清石灰水浑浊时，CO2过量，所以答案为：用于观察是否过量；
（2）加热温度为，所以加热方式为水浴加热；反应物为和，生成物为和强碱，所以化学方程式为：；
（3）检验氨气的试剂为湿润的红色石蕊试纸，若生成氨气，则红色石蕊试纸变蓝，故答案为：将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，证明有放出(合理答案均可)；
，若溶液中含有，则溶液变红， 故答案为；
已知被还原为，被氧化为、及，则发生的反应的离子方程式为：，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为。
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