7.1 氮的固定（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

氮与社会可持续发展 专题7 第一单元 氮的固定 学习目标 重点难点 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其氧化物的主要性质。 2.认识氮及其氧化物在生产中的应用和对生态环境的影响。 3.体会化学科学在解决人类社会面临的粮食危机中所发挥的重要作用。 重点 1.氮分子的微观结构及性质。 2.一氧化氮和二氧化氮的性质。 难点 1.“雷雨发庄稼”的原理。 2.二氧化氮的化学性质。 目录 新知探究(一)——氮分子的结构与性质 新知探究(二)——氮的固定 课时跟踪检测 新知探究(三)——一氧化氮和二氧化氮 4 氮分子的结构与性质 新知探究(一) 1.氮分子的结构 氮气分子的电子式为 ,结构式为 。 2.物理性质 色、味、态 密度 溶解性 毒性 色、 味、_____ 比空气的_____ _____ _____ ︰N︙︙N︰ N≡N 无 无 气体 略小 难溶 无毒 3.化学性质 破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量,所以氮气分子很 。 (1)与氧气反应: 。 (2)与氢气反应: 。 (3)与金属镁反应:N2+3Mg Mg3N2。 [微点拨]　金属镁在空气中燃烧可以与氧气、氮气、二氧化碳反应得到氧化镁、氮化镁、碳。 稳定 N2+O2 2NO N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)在自然界中只有氮的游离态。( ) (2)N2的电子式为N︙︙N。( ) (3)N2在化学反应时只能作氧化剂。( ) (4)氮元素有负化合价、正化合价和零价,因而常温下,N2既能与氧气反应,又能与H2反应。( ) [题点多维训练] × × × × 2.下列关于氮气的说法错误的是 (　　) A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气 B.N2+O2 2NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C.N2在空气中约占的质量比为 D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中,N2作氧化剂 √ 解析:N2很稳定,常用作保护气;在高温下,N2与O2反应产生NO,NO有毒且易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染;N2在空气中的体积含量约为;N2与金属、H2反应时作氧化剂。 3.N2是空气的重要组成部分,因此有科学家依据蒸汽机的原理,设计制造出液氮蒸汽机,即利用液态氮的蒸发来驱动机车,从而达到环境保护的目的,其原理主要依据是 (　　) A.液氮的沸点为-195.8 ℃,远低于常温 B.N2在空气中燃烧放热 C.N2的化学性质很稳定 D.N2在空气中的体积分数为78% √ 解析:液氮的沸点很低,常温下极易汽化,体积膨胀时可驱动机车转动,此过程中不产生污染物,保护了环境,跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关,故选A。 4.下列关于N2的说法错误的是 (　　) A.N2化学性质稳定 B.N2不能支持任何物质的燃烧 C.N2既能作氧化剂又能作还原剂 D.实验室可用排水法收集氮气 √ 解析:N2分子中含有N≡N键,键能较大,很难被破坏,因此常温下性质稳定,故A正确;金属镁可以在氮气中燃烧,生成二氮化三镁,故B错误;N2可以跟活泼金属以及氢气反应,化合价由0价变为-3价,N2作氧化剂,N2还可以和氧气反应生成一氧化氮,化合价由0价变为+2价,N2作还原剂,故C正确;N2难溶于水,故实验室可以用排水法收集氮气,故D正确。 5.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去): (1)装置A、B中可依次加入　　　 　、　　　　。  (2)装置C的作用是　　　　　　　　　。 NaOH溶液 浓硫酸 除去空气中的氧气 (3)装置D中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　。  (4)装置E中碱石灰的作用是______________________________。  (5)实验时应先加热C,还是先加热D? N2+3Mg Mg3N2 吸收空气中的水蒸气和二氧化碳 实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D。 氮的固定 新知探究(二) 1.概念:将空气中 的氮转化成 叫作氮的固定,简称 。 游离态 含氮化合物 固氮 2.氮的固定的方式 (1)自然固氮 生物 固氮 自然界中的一些微生物种群(如豆科植物的根瘤菌)将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物,约占自然固氮的90% 高能 固氮 通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物,约占自然固氮的10%。 实例:“雷雨发庄稼” 利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理: 、 、_________________________ N2+O2 2NO 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO (2)人工固氮 ①合成氨的反应原理(用化学方程式表示): 。  ②工业操作流程 将氮气和氢气的混合气体在较高温度下加压后送到 中进行反应,达到平衡后,分离出氨,再将未反应的氮气、氢气送回 循环使用。 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1 合成塔 合成塔 ③合成氨的意义 为植物生长提供足够的氮肥,缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。 [微点拨]　氮气生成氮的化合物的过程都属于氮的固定,从化合价角度来看,固氮过程中氮气可能被氧化也可能被还原。 3.自然界的氮循环 (1)意义:氮循环是自然界中一种重要的循环,对生态系统的调节起着重要的作用。 (2)过程 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定,是化学变化。( ) (2)“雷雨发庄稼”是自然固氮的主要形式。( ) (3)NO在空气中易被氧化为NO2,此过程属于氮的固定。( ) [题点多维训练] √ × × √ 2.(2024·哈尔滨期中检测)下列反应不属于氮的固定的是 (　　) A.工业上利用氮气和氢气合成氨气 B.高温或光照时,浓硝酸受热分解 C.雷雨时,空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮 D.豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物 解析:利用氮气和氢气合成氨气属于氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定,故A错误;浓硝酸受热分解属于一种含氮化合物变为另外一种氮的化合物,不属于氮的固定,故B正确;氮气和氧气反应生成一氧化氮属于自然固氮,故C错误;豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物属于自然固氮,故D错误。 √ 3.生物固氮是指 (　　) A.生物从土壤中吸收含氮养料 B.豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质 C.将氨转变成硝酸及其他氮的化合物 D.生物将空气中的氮气转变成含氮化合物 解析:生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气转化为含氮化合物的过程。土壤中含有的N、N,被植物吸收合成植物所需的物质,是氮的化合物转化为氮的化合物,A不符合题意;根瘤菌将含氮化合物转化为蛋白质,是氮的化合物转化为氮的化合物,B不符合题意;将氨转变成硝酸及其他氮的化合物,是氮的化合物转化为氮的化合物,C不符合题意;生物将氮气转化为含氮化合物,符合生物固氮的定义,D符合题意。 4.合成氨在工农业生产中占有重要地位。下列说法正确的是 (　　) A.催化剂可加快氨的合成 B.氨气可用浓硫酸干燥 C.H2来源于空气的液化分离 D.合成氨的反应为吸热反应 √ 解析:催化剂可加快氨的合成反应速率,A正确;氨气与硫酸反应,所以氨气不可用浓硫酸干燥,B错误;空气的主要成分为氮气与氧气,液化分离无法得到氢气,C错误;合成氨反应为化合反应,反应是放热反应,D错误。 5.自然界中局部氮循环如图,请回答下列问题。 (1)上图含氮物质的各步转化中,属于氮的固定的是　　　(填数字序号)。  ①② 解析:工业上,氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下反应生成氨气,氨气在亚硝化细菌催化下氧化生成亚硝酸盐,继续被氧化为硝酸盐,硝酸盐在反硝化细菌作用下生成氮气,氮气在植物根瘤菌作用下转变成有机氮,有机氮氨化后转变成氨气。(1)①~⑥各步转化中,属于氮的固定的是①②。 (2)NH3是氮循环中的重要物质,工业合成氨反应的化学方程式为 　。 解析:氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下反应生成氨气,反应的化学方程式为N2+3H2 2NH3。 N2+3H2 2NH3 (3)硝化过程中氮元素被　 (填“氧化”或“还原”)。  解析:硝化过程中氨气中-3价的氮元素化合价变化为N、N中的+3价、+5价,氮元素的化合价升高,失电子被氧化,发生氧化反应。 氧化 一氧化氮和二氧化氮 新知探究(三) 导学设计 1.在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器。 根据实验可以得出NO的哪些性质? 提示:无色气体,不溶于水。 2.打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。 实验现象:气体变为红棕色,再振荡后气体又变为无色,同时注射器的活塞向内移动。 (1)根据上述实验,能得出NO、NO2的什么性质? 提示:NO易被O2氧化为NO2,NO2为红棕色,易溶于水,发生反应的化学方程式为2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (2)实验室如何收集NO、NO2? 提示:NO:排水法;NO2:向上排空气法。 1.NO、NO2性质的比较 [系统融通知能] 物质 NO NO2 色、态、味 无色、无味的气体 红棕色、有刺激性气味的气体 水溶性 微溶于水 易溶于水 与氧气反应 2NO+O2===2NO2 不反应 与水反应 不反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO (自身氧化还原) 氧化性 有氧化性,但通常情况下表现出还原性 强氧化性,在溶液中生成硝酸,能氧化、I-、Fe2+等离子 对环境的影响 有毒,大气污染物之一 有毒,大气污染物之一 续表 [微思考] 如何除去NO气体中的NO2? 提示:把气体通入水中。 2.氮的氧化物溶于水的计算 (1)反应原理 ①3NO2+H2O===2HNO3+NO ②2NO+O2===2NO2 由化学方程式①×2+②得 ③4NO2+O2+2H2O===4HNO3 由化学方程式①×2+②×3得 ④4NO+3O2+2H2O===4HNO3 (2)计算类型 ①NO2气体:NO2气体溶于水时仅涉及反应(1)①,剩余气体为NO。 ②NO2和O2的混合气体:NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应(1)③。 x= 0<x< x= x> 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO2过量又发生反应(1)①,剩余NO ③NO和O2的混合气体:NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应(1)④。 x= 0<x< x= x> 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO过量并剩余 [典例]　将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中,再通入0.4 mol O2,充分反应后,整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为多少? [答案]　3∶7 [解析]　设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1-a)mol NO2,根据4NO+3O2+2H2O ===4HNO3和4NO2+O2+2H2O===4HNO3可得a+=0.4,所以a=0.3,V(NO)∶V(NO2)=3∶7。 |思维建模|氮的氧化物溶于水常用的计算方法 　 (1)得失电子守恒法 对于“NO+NO2+O2+H2O”型,当反应后,无气体剩余,则N均被氧化为+5价(存在于HNO3中),O被还原为-2价(存在于HNO3中),得失电子情况:NO2-e-→HNO3,NO-3e-→HNO3,O2+4e-→HNO3。根据得失电子守恒知,n(NO2)+3n(NO)=4n(O2)。因实际应用中,气体的量通常用体积表示,由阿伏加德罗定律的推论知,同温同压下气体的体积之比等于气体的物质的量之比,故又有V(NO2)+3V(NO)=4V(O2)。 (2)原子守恒法 4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,4NO2+O2+2H2O===4HNO3、4NO+3O2+2H2O===4HNO3都与N2O5+H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体通入水中时利用混合气体中N、O的原子个数比进行分析判断: N(N)∶N(O) 1.在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为 (　　) ①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mL A.①②　　B.②③　　C.③④　　D.①④ [题点多维训练] √ 解析:首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。若剩余的2 mL气体是O2,则V(NO2)=×(12-2)mL=8 mL,则混合气中的V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的2 mL气体是NO,则混合气中的V(O2)=(12 mL-2 mL×3)×=1.2 mL。 2.如图所示,将相同条件下的m mL NO和n mL O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留 mL的气体,该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　) A.3∶2 B.2∶3 C.8∶3 D.3∶8 √ 解析:在相同条件下,将m mL NO和n mL O2同时通入倒立于水中且盛满水的试管中,充分反应,NO和O2全部溶于水时的反应为4NO+3O2+2H2O===4HNO3,由于剩余气体与空气接触后立即变为红棕色,所以试管内残留的气体为NO,那么与O2反应的NO气体的体积为m mL- mL= mL,NO和O2按照物质的量之比4∶3混合溶于水时恰好全部反应,所以∶n=4∶3,则m∶n=8∶3。 3.现有等体积混合而成的4组气体:①NO、NO2,②HCl、N2,③NO2、O2,④Cl2、SO2。将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中,试管内水面上升的高度关系为 (　　) A.④>②>③>① B.④>③>②>① C.②>③>①>④ D.③>②>①>④ √ 解析:①二氧化氮和水能反应生成硝酸和一氧化氮:3NO2+H2O ===2HNO3+NO,一氧化氮和水不反应,根据化学方程式知,气体减少的体积是二氧化氮的,二氧化氮占混合气体的,所以试管内气体减少的体积为混合气体总体积的,故水面上升的高度为混合气体总体积的;②氯化氢极易溶于水,氮气和水不反应,所以混合气体减少的体积为混合气体总体积的,故水面上升的高度为混合气体总体积的; ③二氧化氮和氧气、水能反应生成硝酸:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,根据化学方程式知,氧气剩余,参加反应的氧气的体积为氧气总体积的,二氧化氮全部参加反应,所以混合气体减少的体积为混合气体总体积的,故水面上升的高度为混合气体总体积的;④氯气和二氧化硫、水能发生氧化还原反应生成氯化氢和硫酸:Cl2+SO2+2H2O===2HCl+ H2SO4,且这两种物质极易溶于水,根据化学方程式知,这两种物质完全反应,没有气体剩余,所以水充满整支试管;因此试管内水面上升的高度关系为④>③>②>①,答案选B。 4.NO、NO2、O2按照一定比例通入水中,能被完全吸收,无剩余气体,若NO、NO2、O2的气体体积分别为a、b、c,则a∶b∶c可能为 (　　) A.1∶5∶2 B.2∶5∶1 C.5∶1∶2 D.5∶2∶1 √ 解析:发生的反应为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,4NO+3O2+2H2O ===4HNO3,根据得失电子守恒可知3n(NO)+n(NO2)=4n(O2)。NO、NO2、O2的气体体积比为1∶5∶2,物质的量之比为1∶5∶2,则1×3+5=2×4,A符合;NO、NO2、O2的气体体积比为2∶5∶1,物质的量之比为2∶5∶1,则2×3+5≠1×4,B不符合;NO、NO2、O2的气体体积比为5∶1∶2,物质的量之比为5∶1∶2,则5×3+1≠2×4,C不符合;NO、NO2、O2的气体体积比为5∶2∶1,物质的量之比为5∶2∶1,则5×3+2≠1×4,D不符合。 课时跟踪检测 (选择题第1~10小题每小题3分,第13小题5分,本检测满分60分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 1.下列叙述与氮元素的循环无关的是 (　　) A.工业合成氨的过程是固氮的过程 B.自然界中,氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物 C.为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂,常用氮气作保护气 D.电闪雷鸣的雨天,N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 解析:工业合成氨的过程是将游离态的氮转化为化合态的氮,属于固氮过程,符合氮的循环,故A不选;自然界中,蛋白质腐败后生成氨,符合氮的循环,故B不选;用氮气作保护气,讲的是氮气的用途,而不是氮的循环过程,所以不符合氮的循环,故C选;在电闪雷鸣的雨天,N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收,符合氮的循环,故D不选。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2.氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义,有些氮的转化是从氮气转化为含氮的化合物,有些转化发生在含氮的化合物之间。下列过程中,以游离态的氮为原料,最终产生含氮的化合物的是 (　　) A.汽车尾气中的氮氧化物形成酸雨 B.硝化细菌的硝化过程 C.动物尸体腐烂 D.豆科植物的根瘤菌固氮 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:氮氧化物形成酸雨是其与水反应生成硝酸的过程,故A不符合题意;硝化细菌的硝化过程是将氨或铵盐转化成硝酸盐,故B不符合题意;动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程,故C不符合题意;豆科植物的根瘤菌固氮是在固氮酶的作用下将氮气转化为含氮的化合物的过程,故D符合题意。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 3.在水体中部分含氮有机物的循环如图所示。图中属于氮的固定的是 (　　) A.③ B.④ C.⑤ D.⑥ 解析:将游离态的氮(即氮气)转化为化合态的氮(即氮的化合物)的过程,叫作氮的固定,分析转化关系图可知,属于氮的固定的是⑤,故选C。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 4.下列反应属于氮的固定的是 (　　) ①N2和H2在一定条件下反应生成NH3 ②雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO ③NH3经过催化氧化生成NO ④NH3和HNO3反应生成NH4NO3 A.①③ B.②④ C.③④ D.①② 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:N2和H2在一定条件下反应生成NH3,是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,属于氮的固定,故①正确;雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO,是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,属于氮的固定,故②正确;NH3经过催化氧化生成NO是氮的化合态之间的转化,不属于氮的固定,故③错误;NH3和HNO3反应生成NH4NO3是氮的化合态之间的转化,不属于氮的固定,故④错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 5.下列关于NO的叙述正确的是 (　　) A.NO是一种红棕色气体 B.NO和NO2都属于酸性氧化物 C.NO难溶于水,可以用排水法收集 D.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:NO是一种无色气体,A错误;酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物,反应为非氧化还原反应,NO不与碱反应,NO2和碱发生氧化还原反应,二者均不属于酸性氧化物,B错误;NO难溶于水且不与水反应,可以用排水法收集,C正确;常温常压下,NO能与空气中的氧气直接化合生成NO2,D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 6.在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示: 下列说法不正确的是(　　) A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化 B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应 C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2 D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:由题图可知,该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2。该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2,故C、D正确;由总反应方程式可知,该转化过程中有N、O、C三种元素的化合价发生变化,故A正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,故B错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 7.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的可能是什么气体 (　　) A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是O2与N2的混合气体 C.可能是NO与NO2的混合气体 D.只能是NO2一种气体 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 解析:若为N2与NO2的混合气体,由于N2不溶于水,最后试管内不可能充满水,A不正确;O2与N2均为无色气体,且两种气体都不易溶于水,试管倒扣在水中后,试管内的水面不可能上升,B不正确;若为NO与NO2的混合气体,试管倒扣水中后,由于NO2与水反应而使水面上升,再通入O2,发生反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,最终试管内完全被水充满,C正确,D不正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 8.在一大试管中装入10 mL NO倒立于水槽中,然后向其中缓慢通入6 mL O2(气体体积均在相同条件下测定),下面有关实验最终状态的描述,正确的是 (　　) A.试管内气体呈红棕色 B.试管内气体呈无色,是1 mL NO C.试管内气体呈无色,是2 mL O2 D.试管内液面上升 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:根据4NO+3O2+2H2O===4HNO3可知,V(NO)∶V(O2)>4∶3时,NO有剩余。经计算可知,NO剩余2 mL,O2被完全吸收,试管内液面上升,因NO无色,则试管内气体呈无色,故选D。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 9.以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出): 下列说法正确的是(　　) A.上述反应未涉及人工固氮 B.合成氨工业中使用催化剂能使氮气的转化率提高 C.生产尿素过程中,理论上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比为2∶1 D.合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:合成氨步骤涉及人工固氮,A不正确;催化剂只能加快反应速率,不能提高转化率,B不正确;根据尿素的化学式CO(NH2)2可知,理论上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比为2∶1,C正确;合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了提高原料的利用率,D不正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 10.标准状况下,将4.48 L NO2和NO组成的混合气体通入100 mL水中,气体体积缩小为2.24 L。假设液体的体积不变,则下列说法不正确的是 (　　) A.所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0 mol·L-1 B.剩余气体中氮元素与氧元素的质量比为7∶8 C.原混合气体中NO2和NO的体积比为1∶1 D.反应过程中转移的电子总数约为0.1×6.02×1023 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析:NO2与H2O反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,已知气体体积缩小为2.24 L,则原混合气体中含有3.36 L NO2和1.12 L NO,二者体积比为3∶1,C项不正确;3.36 L NO2的物质的量为0.15 mol,由化学方程式可知反应生成0.1 mol HNO3,其物质的量浓度为1.0 mol·L-1,A项正确;剩余气体为NO,其中氮元素与氧元素的质量比为7∶8,B项正确;该反应生成0.1 mol HNO3时,转移0.1 mol电子,个数为0.1×6.02×1023,D项正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 11.(12分)实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气,如图所示。发生反应的化学方程式为NaNO2+NH4Cl===NaCl+N2↑+ 2H2O,反应放热。试回答: 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (1)装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是　　。  A.防止NaNO2饱和溶液蒸发 B.保证实验装置不漏气 C.使NaNO2饱和溶液容易滴下 解析:装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管是为了保证NaNO2饱和溶液容易滴下。 C 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (2)B部分的作用是　　　。  ①冷凝　②冷却氮气　③缓冲氮气流 解析:该反应产生的N2中混有水蒸气,B部分的作用是冷凝除去水蒸气。 ① 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (3)加热前必须进行的一个操作步骤是_______________________ 　　　　　　　 。加热片刻后,应立即移去酒精灯以防反应物冲出,其原因是。  解析:根据实验室制N2的原理知该反应为放热反应,且较剧烈,加热片刻后,应立即移去酒精灯以防反应物冲出。 检查装置气密性 本反应 为放热反应,且反应较剧烈 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (4)收集N2前,必须进行的步骤是(用文字说明)　　　 　　　　　。收集N2不适宜的方法是　 (填写编号)。  ①用排空气法收集在集气瓶中　②用排水法收集在集气瓶中　 ③直接收集在球胆或塑料袋中 解析:N2的相对分子质量(28)和空气(29)相近,故不能用排空气法收集。 将系统内空气排净 ① 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.(13分)氮氧化物会严重污染大气,所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下: ①NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O ②2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O (1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　。  1∶1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (2)下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的是　　(填字母)。  A.加快通入尾气的速率 B.采用气、液逆流的方式吸收尾气 C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 BC 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (3)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　　。  (4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N,反应的离子方程式为　 。  NaNO3 NO 3HClO+2NO+H2O===3Cl-+2N+5H+ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 高阶思维训练(选做题) 13.(2024·咸阳秦都区阶段检测)开发常压旋转滑行弧实现高效固氮具有广阔的应用前景,原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 A.N2和O2在光照或风能作用下直接生成NO2 B.该过程涉及2种能量转化形式 C.该固氮过程均发生氧化还原反应 D.上述过程包括4NO+3O2+2H2O===4HNO3 √ 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析:氮气和氧气在放电条件下生成NO,不能生成NO2,故A错误;根据图示可知,该过程涉及太阳能、风能、电能、化学能间的转化,能量转化形式大于2种,故B错误;固氮过程中NH3与HNO3结合生成NH4NO3时无元素化合价变化,不涉及氧化还原反应,故C错误;根据图示可知,题中过程包括4NO+3O2+2H2O===4HNO3,故D正确。 $$