氮气
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．含氮化合物及其单质的“类别一价态”二维图如图，下列相关分析或预测错误的是
A．硝酸具有强氧化性
B．一定条件下，NH3能与NO2(氮的氧化物)发生反应
C．加热条件下，NH4Cl与熟石灰的固体混合物反应可制得NH3
D．N2→NO2→HNO3的转化均能一步实现
2．人工合成氨领域曾三次获诺贝尔奖。下图所示是一种新型人工固氮的原理。下列叙述正确的是
A．反应③是在水溶液中进行的
B．该转化过程中水做催化剂
C．该反应的总方程式是
D．反应①②③均为氧化还原反应
3．海洋生物参与氮循环过程如图所示(其它含氮物质不参与反应)。下列说法不正确的是
A．以上六种含氮微粒，一共呈现了氮的五种价态
B．反应①~⑤中只有1个非氧化还原反应
C．反应③中若N2H4与O2反应，则N2H4作还原剂
D．反应③和⑤若生成等质量的N2，转移的电子数一样多
4．下列说法错误的是
A．“雷雨发庄稼”是自然固氮
B．Na2O2可用作潜水艇供氧剂
C．铝热反应既可用于焊接钢轨，也可用于工业上冶炼铁
D．工业上生产玻璃和水泥使用到的共同原料有石灰石
5．下列说法正确的是
A．锂电池的负极是锂，电解质溶液可以是水溶液
B．液氨汽化时吸收大量的热，工业上可用液氨作制冷剂
C．氮的固定只有在高温、高压、有催化剂存在的条件下才能实现
D．氮氧化物与“光化学烟雾”、“臭氧空洞”、“温室效应”的形成有关
6．化学与生活、科技息息相关，下列说法正确的是
A．生活中用到的暖贴是以电解原理制成的
B．中国天眼传输信息用到的光纤材料的主要成分是高纯度的硅
C．氮气可用来代替稀有气体作焊接金属的保护气
D．考古出土的青铜剑表面有一层蓝色薄锈，薄锈的成分为CuO
7．氮是粮食作物生长必需的元素，20世纪初德国化学家哈伯在实验室首次利用氮气和氢气合成了氨：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ mol-1。从此人类进入了新的农业时代，化肥的使用大大提高了粮食产量。双催化剂“TM－LiH(TM表示过渡金属)”催化合成氨反应的原理示意如图：
下列说法正确的是
A．过程①中，N2分子断键变成N原子会释放能量
B．当1molN2参与反应，过程②中生成lmolLiNH
C．过程③中，没有化学键的断裂，只有化学键的形成
D．合成NH3总反应的原子利用率为100%，即反应物所有原子均被利用
8．氮在自然界中存在十分广泛，在生物体内亦有极大作用，是组成氨基酸的基本元素之一。下列说法错误的是
A．豆科植物的根瘤菌、夏天的闪电都能进行自然固氮
B．分子的结构稳定，活泼金属着水时，用灭火
C．实验室可将浓氨水滴在生石灰上来制取氨气
D．打开下图中的止水夹，挤压胶头滴管的胶头使少量水进入烧瓶，可以引发喷泉
9．下列关于氮的固定的说法错误的是
A．氮的固定包括人工固氮和自然固氮
B．工业合成氨属于人工固氮
C．自然固氮中氮元素被氧化
D．氮的的固定中参与元素至少有两种
10．下列转化属于氮的固定的是
A．工业以氮气为原料合成氨 B．工业以氨气为原料合成硝酸
C．NO与反应生成和水 D．植物从土壤中吸收转化为氨基酸
二、判断题
11．N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2。(__)
12．取用少量白磷时，应在水中切割白磷，剩余的白磷立即放回原试剂瓶中。(___________)
13．豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮。(__)
14．N2在高温条件下与O2发生化学反应生成NO2 。(________)
15．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸。(_______)
三、解答题
16．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：
已知：实验室用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
(1)仪器k的名称是 。
(2)从图中选择制取气体的合适装置：氮气 、氢气 。
(3)实验室制取氨的化学方程式是 。
(4)如图是某学生设计收集氨的几种装置，其中可行的是 。
(5)用甲装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入甲装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是： ，锥形瓶中还可观察到的现象是： 。
(6)写出甲装置中氨催化氧化的化学方程式： 。
17．某化学实验小组同学利用以下装置制备氨，并探究氨的性质(部分仪器已略去)。
请回答：
(1)用装置B收集氨时，由于氨气的密度 空气的的密度(填“大于”或“小于”)，所以氨的进气口是 (选填“a”或“b”)。
(2)打开装置B中的活塞c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨具有的性质是 。
(3)该实验能够形成喷泉的原因是 。
(4)为防止环境污染，以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨的是_______(填序号)。
A． B． C． D．
(5)写出一条属于氮的固定的化学反应方程式 。
18．氮化钙有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于电子工业、新型陶瓷工业等领域。部分理化性质如下表：
性质 颜色、状态 熔点 特性
具体描述 常温下为棕色固体 1195 空气中会被氧化，遇水强烈水解，产生刺激性气味气体
工业上利用单质钙在氮气流中，控制温度450℃，可制得氮化钙。实验室模拟工业制备氮化钙，并对氮化钙纯度进行测定，实验方案如下：
Ⅰ.制备：
(1)A处产生，请写出A中反应的化学方程式 。工业上一般采用 (填具体做法)制取。
(2)装置的连接顺序为A→ (注：以上所有装置都能用到)。
(3)实验开始时，先启动A处反应，一段时间后再点燃B处酒精灯，其原因是 。
(4)制备过程中D处导管必须始终插入水中，目的是①便于观察的流速；② 。
Ⅱ．纯度测定(已知摩尔质量为，所含的杂质不与水反应，氨气极易溶于水，不溶于煤油。)
方案一：称取氮化钙样品2.4g，按图1所示装置进行实验，发现B装置增重0.51g。
(5)该样品中氮化钙的质量分数为 。
方案二：取与方案一同质量的样品，改用图2装置进行纯度测定，倾斜Y型管，将蒸馏水倒入样品管中，充分反应后测量气体体积。
(6)方案二测得的氮化钙纯度为95％左右，试分析方案一测得的氮化钙纯度偏低的原因 。
参考答案：
1．D
【详解】A．HNO3中N元素为+5，具有强氧化性，故A选项正确；
B．一定条件下，NH3能与NO2(氮的氧化物)发生归中反应，产物是氮气和水，故B选项正确；
C．熟石灰为Ca(OH)2，加热条件下，NH4Cl与Ca(OH)2的固体混合物反应可制得NH3，同时生成CaCl2和H2O，故C选项正确；
D．N2→NO2需要两步才能实现，第一步生成NO，然后第二步才能到NO2，因此N2→NO2→HNO3的转化不能一步实现，故D选项错误。
故选D选项。
2．C
【详解】A．锂与水反应，反应③是电解制，在水溶液中电解得不到单质，故A错误。
B．虽然反应②有水参加反应③有水生成，但二者的量不同，水是反应物，不是催化剂，故B错误。
C．由图知①反应为：，②反应为：，③反应为：，由①×2+②×4+③×3可得，故C正确；
D．反应②是与水生成氨气和，为水解反应，不是氧化还原反应，故D错误。
故选C选项。
3．D
【详解】A．、NH3、N2H4、NH2OH、N2、化合价分别为-3、-3、-2、-1、0、+3，一共呈现了氮的五种价态，A正确；
B．反应①～⑤中只有反应①中氮元素的化合价没变，属于非氧化还原反应，其他4个反应氮元素的化合价均发生改变，属于氧化还原反应，B正确；
C．反应③中N2H4生成N2，氮的化合价从-2价升高到0价，N2H4作还原剂，被氧气氧化，C正确；
D．生成等量N2(取1mol)时，反应③中N2H4生成N2，失去电子数的物质的量为2mol [0-(-2)]=4mol，而反应⑤中生成N2，得到电子数的物质的量为1mol [(+3)-0)]2=6mol，反应⑤转移的电子数目比反应③多，D错误；
故选D。
4．C
【详解】A. 雷雨过程发生的主要化学反应有：N2+O2=2NO，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，HNO3与土壤中的弱酸盐反应生成硝酸盐，农作物吸收NO3 中化合态的N元素，其中第一个反应是将游离态的氮转化为化合态氮，属于自然界固氮作用，故A正确；
B. 过氧化钠(Na2O2)能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，所以可用作潜水艇的供氧剂，故B正确；
C. 铝热反应以铝粉和氧化铁为主要反应物的发热反应，铝粉激烈氧化，燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达3000℃以上使反应产生的铁单质以液态形式存在，可用于焊接钢轨；各种金属对氧的化学亲和力大小各不相同，与氧亲和力较大的金属能够把与氧亲和力较小的金属从它的氧化物中还原出来。铝在足够高的温度下，与氧有很强的化学亲和力，它可以从很多重金属的氧化物中夺取氧，而把重金属还原出来，可用于工业上冶炼高熔点的金属，但是工业上炼铁是用高温下焦炭还原氧化铁的方法，故C错误；
D. 生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，生产水泥以黏土和石灰石为主要原料，工业上生产玻璃和水泥使用到的共同原料有石灰石，主要成分为CaCO3，故D正确；
答案选C。
5．B
【详解】A．锂的化学性质活泼，会与水发生反应，故电解质溶液不可以是水溶液，故A错误；
B．由于液氨汽化时吸收大量的热，因此工业上可用液氨作制冷剂，故B正确；
C．氮的固定分为自然固氮和人工固氮，自然固氮不需要高温或高压条件，如豆科植物的根瘤菌固氮，故C错误；
D．“温室效应”的形成主要与二氧化碳有关，故D错误；
故选B。
6．C
【详解】A．暖贴是以原电池原理制成的，A错误；
B．中国天眼传输信息用到的光纤材料的主要成分是二氧化硅，B错误；
C．N2分子中2个N原子形成共价三键，分子中2个N原子结合牢固，一般情况下性质稳定，因此可用来代替稀有气体作焊接金属的保护气，C正确；
D．薄锈的成分为碱式碳酸铜，化学式为Cu2(OH)2CO3，D错误；
故合理选项是C。
7．D
【详解】A．N2分子断键变成N原子会吸收能量，A项错误；
B．双催化剂“TM—LiH(TM表示过渡金属)”吸收氮气，将LiH转化为LiNH，化学方程式为：N2+2LiH=2LiNH，即1molN2参与反应，过程②中生成2molLiNH，B项错误；
C．过程③中，LiNH与氢气反应，生成LiH与NH3，则存在化学键的断裂和形成，C项错误；
D．合成氨时，属于化合反应，则合成NH3总反应的原子利用率为100%，即反应物所有原子均被利用，D项正确；
答案选D。
8．B
【详解】A．自然固氮是自然界中把氮元素固定在化合物中的过程，豆科植物的根瘤菌、夏天的闪电都能进行自然固氮，故A正确；
B．镁和氮气会反应生成，故B错误；
C．浓氨水滴在生石灰上，会放热使氨气逸出，可以制取氨气，故C正确；
D．氨气极易溶于水，可以用来做喷泉实验，故D正确；
故选B。
9．C
【详解】A. 根据氮的固定条件不同分为人工固氮和自然固氮，故A正确；
B. 工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故B正确；
C. 自然固氮是游离态氮转化为化合态的氮，氮元素可能被氧化，也可能被还原，故C错误；
D. 氮的固定是游离态的氮转化为含氮化合物的过程，参与元素至少有两种，故D正确；
故选C。
【点睛】本题考查氮的固定以及氮的固定的分类方面的知识，注意根据空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，称为氮的固定，分为人工固氮和自然固氮。
10．A
【分析】氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素的过程，即将氮气转化为含氮化合物，据此解答。
【详解】A．工业上合成氨以制取氮肥，是将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素的过程，属于氮的固定，故A正确；
B． 工业以氨气为原料合成硝酸的反应为：氨气被氧化为NO、NO被空气氧化为NO2，NO2和H2O反应生成HNO3和NO，是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故B错误；
C． NO与反应生成和水，是氮的化合态之间的反应，不属于氮的固定，故C错误；
D． 植物从土壤中吸收转化为氨基酸，是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故D错误；
答案选A。
11．正确
【解析】略
12．正确
【详解】由于白磷易自燃，故取用少量白磷时应在水中切割白磷，剩余的白磷立即放回原试剂瓶中，避免白磷自燃；正确。
13．错误
【解析】略
14．错误
【详解】N2在高温条件下与O2反应生成NO，故该说法错误。
15．正确
【详解】氮气分子中氮氮叁键比较稳定，化学性质不活泼，氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸，故正确。
16． 分液漏斗 A C 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O d 氨气的氧化反应是放热反应 有红棕色气体生成(或有红棕色气体、白烟生成) 4NH3+5O2 4NO+6H2O
【分析】实验室模拟合成氨和氨催化氧化，首先实验室用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气，应选择液液加热装置，则制取氮气的装置应选择A，实验室制取氢气一般用非氧化性酸与活泼金属反应，则制备氢气的实验装置为C，制取的氢气和氮气通入甲装置中混合和，在铂丝红热状态下作催化剂二者化合生成氨气，甲装置中导气管通入到液面以下用来控制通入气体的流速，确保氢气和氮气充分反应，据此分析解答。
【详解】(1)根据仪器k的构造，名称是分液漏斗；
(2)结合分析，实验室用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气，应选择液液加热装置，则制取氮气的装置应选择A，实验室制取氢气一般用非氧化性酸与活泼金属反应，则制备氢气的实验装置为C；
(3)实验室用氯化铵晶体与氢氧化钙固体混合加热制取氨，化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O；
(4)氨气密度比空气小，易溶于水且与水反应，可用排空气法收集纯净的氨气，
a．空气中含有少量水分，装置易发生氨气与空气对流，导致收集的氨气不纯，故a不可行；
b．装置处于密封状态，集气瓶中的杂质气体无法排出，不能收集氨气，故b不可行；
c．氨气易溶于水，故c不可行；
d．由短导管口通入氨气，由氨气密度比空气小，氨气在上方，杂质气体从长导管排出，故d可行；
答案选d；
(5)用甲装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入甲装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是氨气的氧化反应是放热反应；氨的催化氧化反应产物是一氧化氮和水，一氧化氮极易与空气中的氧气变为二氧化氮，二氧化氮为红棕色，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸会和氨水反应生成硝酸铵(白烟)，则锥形瓶中还可观察到的现象是有红棕色气体生成(或有红棕色气体、白烟生成)
(6)氨气与空气中的氧气在Pt作催化剂加热条件下反应生成一氧化氮和水，氨催化氧化的化学方程式：4NH3+5O2 4NO+6H2O。
17．(1) 小于 a
(2)氨气极易溶于水，氨水呈碱性
(3)氨气溶于水，烧瓶内的压强降低，外面的大气压压着水沿着导管上升，形成喷泉
(4)BD
(5)N2+O22NO
【分析】氨气的实验室制法是用固体氯化铵和固体氢氧化钙加热，氨气密度比空气小，易溶于水生成一水合氨，水溶液显碱性。
【详解】（1）氨气的相对分子质量为17，空气的平均相对分子质量为29，同温同压下两种气体密度之比等于分子量之比，因此氨气密度比空气小，收集氨气用向下排空气法，这个装置收集氨气应该长导管进入短导管出来空气，氨气进气口是a；
（2）氨气溶于水与水反应生成一水合氨，一水合氨具有碱性，能使酚酞变红色；
（3）由于氨气极易溶于水，造成烧瓶内压强降低，外面大气压把水沿导管压入烧瓶中形成喷泉；
（4）氨气极易溶于水，因此收集氨气要有防倒吸装置。A装置不能吸收氨气，装置是密封的，氨气不能进入，B、D装置有防倒吸作用，可以吸收氨气，C没有防倒吸装置，易发生倒吸，答案选BD；
（5）氮的固定是把游离态的氮转化为化合态，就是把单质N2转化为化合态的氮的化合物，如N2和O2在放电时生成NO，方程式为N2+O22NO。
18．(1) 分离液态空气法
(2)C→B→C→D
(3)排除装置中的氧气，防止Ca和与氧气反应
(4)隔绝空气中的氧气氧气进入硬质玻璃管跟Ca和反应
(5)92.5％
(6)方案一中氨气未能全部被吸收会导致样品中氮化钙含量测定结果偏低
【分析】本实验利用实验制备的N2来探究Ca与N2的反应，由于空气中会被氧化，遇水强烈水解，产生刺激性气味气体，故需采用干燥纯净的N2才行，所以装置A为N2的发生装置，反应原理为：，然后将产生的N2经过C装置进行干燥，再进入B装置与Ca发生反应，反应原理为：3Ca+N2Ca3N2，在经过装置C防止空气中的水蒸气进入B装置中，最后接D装置形成液封，以观察N2的流速和防止空气中的O2通过导管进入B装置中氧化Ca和Ca3N2，据此分析解题。
【详解】（1）A处产生，即(NH4)2SO4和NaNO2，根据氧化还原反应配平可得A中反应的化学方程式为：，空气中含有大量的N2，故工业上一般采用分离液态空气法制取，故答案为：；分离液态空气法；
（2）由分析可知，装置A为N2的发生装置，反应原理为：，然后将产生的N2经过C装置进行干燥，再进入B装置与Ca发生反应，反应原理为：3Ca+N2Ca3N2，在经过装置C防止空气中的水蒸气进入B装置中，最后接D装置形成液封，以观察N2的流速和防止空气中的O2通过导管进入B装置中氧化Ca和Ca3N2，故装置的连接顺序为：A→C→B→C→D，故答案为：C→B→C→D；
（3）实验开始时，先启动A处反应，先通一段时间的N2，将装置中的空气排空以后再点燃B处酒精灯，以防止Ca和与氧气反应，故答案为：排除装置中的氧气，防止Ca和与氧气反应；
（4）制备过程中D处导管必须始终插入水中，目的是①便于观察的流速；由于Ca和Ca3N2易被氧化，故②隔绝空气中的氧气氧气进入硬质玻璃管跟Ca和反应，故答案为：隔绝空气中的氧气氧气进入硬质玻璃管跟Ca和反应；
（5）从实验装置图可知，B装置增重的质量就是产生的NH3的质量，根据反应方程式可知：Ca3N2+6H2O=3Ca(OH)2+2NH3↑，n(Ca3N2)=n(NH3)==0.015mol，该样品中氮化钙的质量分数为=92.5%，故答案为：92.5%；
（6）由于方案一的圆底烧瓶和导管中含有部分NH3未被浓硫酸吸收，而方案二这部分气体和排出的空气是等体积的，故不存在这样的问题，导致方案二测得的氮化钙纯度为95％左右，即方案一测得的氮化钙纯度偏低，故答案为：方案一中氨气未能全部被吸收会导致样品中氮化钙含量测定结果偏低。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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