06第20講含氮化合物的轉化及應用【答案】作業手冊

第20講含氮化合物的轉化及應用1.D[解析]氮的固定指將N2轉化為氮的化合物,反應①將N2轉化為NO,屬于氮的固定,反應②屬于自然固氮,A正確;由圖示知,氮循環過程中涉及氫、氧元素,B正確;反應④是O2將NH3氧化為NO3-,N元素化合價由-3價升高到+5價,則生成1molNO3-失去8mol電子,失去的電子被O2得到,根據轉移電子關系O2~4e-,可知得8mol電子需要2molO2,C正確;反應③中NO轉化為NO3-,N的化合價升高,氮元素被氧化,反應⑤中NO3-轉化為N22.C[解析]部分含氮物質的分類與相應化合價關系如圖所示,分析價態和物質分類得到,a為NH3,b為N2,c為NO,d為NO2,e為HNO3。氨氣和氧氣在催化劑、加熱條件下反應生成NO和水,NH3可經催化氧化生成NO,A正確;N2中氮元素化合價為0價,可以升高,也可以降低,既可被氧化,也可被還原,B正確;NO2與水反應生成HNO3和NO,C錯誤;“雷雨發莊稼”:氮氣先與氧氣在閃電條件下反應生成NO,繼續被氧化為二氧化氮,再與水反應生成硝酸,包括N2→NO→NO2→HNO3的轉化,D正確。3.A[解析]由N元素的化合價及物質所屬類別,可確定a為N2、b為NO、c為NO2、d為HNO3、e為NH3、f為銨鹽、g為硝酸鹽。工業制硝酸的基礎是氨的催化氧化,即NH3→NO,而a為N2,則N2→NO的轉化不是工業制硝酸的基礎,A不正確;既屬于g(硝酸鹽)又屬于f(銨鹽)的鹽為NH4NO3,它含氮量較高,可用作氮肥,B正確;NO、NO2是大氣污染物,利用汽車中的三元催化器,可促進尾氣中NO、NO2與CO作用,生成N2和CO2,C正確;實驗室中,檢驗NH4+時,常用銨鹽與強堿在加熱條件下反應,通過檢驗反應產生的NH3以驗證NH4+4.A[解析]自然界“雷雨發莊稼”的第一步是將空氣中的氮氣轉化為NO,工業生產硝酸是氨氣經催化氧化得到NO,NO被氧化為NO2,NO2和水反應最后得到硝酸,A項錯誤;氮的固定是指將N2轉化為含氮化合物的過程,其中氮的固定包括自然固氮、人工固氮,B項正確;氨氣作為重要的工業原料可以制備化肥和純堿等大宗化學品,C項正確;氮元素在自然界中既有游離態又有化合態,多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”,D項正確。5.D[解析]汽車尾氣的主要污染物有CO、NO等,N2不是污染物,A錯誤;由圖可知,NO、O2、CO在催化劑表面反應生成CO2和N2,NO、O2是氧化劑,N2是還原產物,B錯誤;NO與空氣中O2相遇即可發生反應生成NO2,不需要催化劑,C錯誤;NO、O2、CO在催化劑表面反應生成CO2和N2,結合守恒規律寫出化學方程式:2NO+O2+4CO4CO2+N2,D正確。6.B[解析]甲是N2,與H2化合生成NH3;反應Ⅴ是侯氏制堿法,丁是NaHCO3,受熱分解生成Na2CO3;NH3發生催化氧化生成NO,NO與O2反應生成NO2,NO2溶于水生成HNO3,HNO3和NH3反應生成NH4NO3,即乙是NO,丙是NO2。甲、乙、丙三種物質中都含有氮元素,A正確;反應Ⅳ為3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化劑和還原劑均是NO2,B錯誤;NaHCO3分解生成的CO2可以循環利用,C正確;Ⅴ中發生反應:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,D正確。7.C[解析]吸收硝酸工業尾氣的石灰乳不能用澄清石灰水替換,因為石灰水中溶質太少,不能很好地吸收尾氣,故A正確;為使尾氣中NOx被充分吸收,尾氣與石灰乳采用氣液逆流,使得接觸面積增大,能充分吸收,故B正確;反應過程中有①NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O、②4NO2+2Ca(OH)2Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,若尾氣中,n(NO2)∶n(NO)<1∶1,說明一氧化氮比二氧化氮多,則尾氣中NO含量較多,以反應①為主,產品中Ca(NO2)2含量更多,但當n(NO2)∶n(NO)>1∶1時,NO2含量較多,產品中Ca(NO3)2含量升高,故C錯誤;Ca(NO2)2在酸性溶液中分解,亞硝酸根離子發生氧化還原反應即歧化反應,其離子方程式為3NO2-+2H+NO3-+2NO↑+H2O,故D8.B[解析]裝置Ⅰ中加入NaOH溶液吸收SO2,裝置Ⅱ中加入Ce4+,酸性條件下,NO和Ce4+發生氧化還原反應,生成NO2-、NO3-,裝置Ⅲ(電解槽)中陽極發生反應:Ce3+-e-Ce4+,Ce4+從陽極口流出回到裝置Ⅱ循環使用,陰極得到S2O42-,裝置Ⅳ中NO2-被氧氣氧化為NO3-,NO3-與氨氣反應生成硝酸銨。由分析可知,NO不和NaOH反應,裝置Ⅰ中加入NaOH溶液的作用是吸收SO2,不能吸收NO,A錯誤;NO2-中心原子N的價層電子對數為2+12×(5+1-2×2)=3,NO3-中心原子N的價層電子對數為3+12×(5+1-3×2)=3,NO3-和NO2-中心原子N都是sp2雜化,NO3-中N原子上沒有孤電子對,NO2-中N原子上含有1個孤電子對,孤電子對越多,鍵角越小,則鍵角大小:NO2-<NO3-,B正確;裝置Ⅲ(電解槽)中陽極發生反應:Ce3+-e9.D[解析]根據反應Ⅰ和反應Ⅱ可知,NO和NO2體積比為1∶1時吸收率遠大于2∶1,故曲線Ⅰ表示NO和NO2體積比為1∶1的混合氣體吸收率的變化,A正確;當NaOH濃度高于1.25mol·L-1時,吸收率下降的原因可能是NaOH溶液黏稠度過高,不利于氮氧化物氣體的吸收,B正確;向NO和NO2體積比為2∶1的混合氣體中通入少量O2,O2可以將NO氧化為NO2,可提高氮氧化物的吸收率,C正確;將1molNO和3molNO2混合氣體通入足量NaOH溶液中完全吸收,由反應Ⅰ和Ⅱ可知,所得溶液中n(NaNO2)n10.(1)2H2O22H2O+O2↑d(2)3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O(3)a(4)缺少尾氣處理裝置[解析](1)由題給條件和實驗裝置圖可知,裝置A是制備氧氣的裝置,裝置B是制備氨氣的裝置,裝置A的圓底燒瓶中發生反應的化學方程式為2H2O22H2O+O2↑。裝置E可以使氨氣和氧氣充分混合,a正確;觀察裝置E中氣泡的速率可以控制通入氨氣和氧氣的體積比,b正確;裝置E還可以平衡裝置內的壓強,c正確;因為氨氣極易溶于水,所以錐形瓶中液體不能是飽和食鹽水,d錯誤。(2)H中NO2和H2O反應生成HNO3:3NO2+H2O2HNO3+NO,銅與稀硫酸不反應,溶液呈藍色,說明銅與硝酸發生了反應:3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。n(H2SO4)=0.15L×1mol·L-1=0.15mol,n(H+)=0.15mol×2=0.3mol,n(SO42-)=0.15mol,根據上述反應和題目要求,可知3SO42-~3Cu2+~8H+~2NO3-,故需要H+和NO3-分別為0.4mo