5.2.1 氮及氮的氧化物 同步练习 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019） 必修第二册

氮及氮的氧化物 (分值:70分) A级　合格过关练 选择题只有1个选项符合题意 (1~8题,每题4分,共32分) (一)氮气与氮的固定和循环 1.下列属于氮的固定的是 (　　) 雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO NH4Cl和Ca(OH)2反应生成NH3 豆科作物把含氮化合物转变为蛋白质 将氨转化为硝酸,再转化为其他含氮化合物 2. 自然界的氮循环如图所示,下列说法错误的是 (　　) 氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式 氧元素参与了氮循环 ①中N2与O2反应直接生成NO2,NO2与水反应生成HNO3 ②中的合成氨反应中N2为氧化剂 3.下列关于N2的叙述中正确的是 (　　) N2是一种无色且易溶于水的气体 在雷雨天,空气中的N2和O2可直接反应生成NO2 在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中,N2作还原剂 一定条件下,N2与H2合成NH3属于氮的固定 4.自然界中时刻存在着氮的转化。实现氮按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题,如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图: 下列叙述正确的是 (　　) NH3→NO属于氮的固定 在催化剂a作用下,N2发生了氧化反应 N2很稳定,不支持任何物质的燃烧 催化剂a、b表面均有非极性共价键的断裂 (二)一氧化氮和二氧化氮 5.病毒学研究证实,一氧化氮对SARS病毒有直接的抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是 (　　) 一氧化氮是一种红棕色的气体 常温常压下,一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到 一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集 6.下列有关NO2的说法中正确的是 (　　) NO2能与水反应生成硝酸,在反应中NO2只是还原剂 除去O2中混有的NO2,可将混合气体通过水,将NO2溶解 NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液,溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2,得橙色溶液的为溴蒸气 在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2 7.下列关于氮的氧化物的说法中正确的是 (　　) 氮的氧化物都是酸性氧化物,都是大气污染物 氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性 NO2有毒,可由N2与O2反应直接制备 可以用排空气法收集NO2 8.将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒,充分反应后,最后剩余4 mL气体,则原混合气体中NO的体积为 (　　) 1 mL 3 mL 5 mL 7 mL 9.(10分)如图为雷雨时节,雨水中硝酸的形成过程。回答下列有关问题: (1)(2分)图中物质X为　　　　　　(填化学式),转化①、②、③中属于氮的固定的是　　　　　　　　　　　　。 (2)(4分)NO2与水蒸气反应生成稀硝酸的化学方程式为　　　　　　　　　　　　;  该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　　。  (3)(2分)俗话说“雷雨发庄稼”,一些植物的根可以将空气中的N2转化为NH3,与雨水中的HNO3反应,形成氮肥。这种氮肥加热至230 ℃分解,产生两种常温下无污染的气体,该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　。 (4)(2分)将容积为50 mL,充满O2和NO2气体的试管倒扣在装满水的水槽中,试管内液面上升,最终有5 mL气体剩余,假设反应前后试管内气体压强和温度均不变,则反应前试管内O2和NO2的体积比可能为　　　　　　　　(写出所有可能的答案)。  B级　素养培优练 (10~13题,每题4分,共16分) 10.如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为 (　　) 1∶1 5∶7 7∶5 4∶3 11.NH3可消除NO的污染,反应方程式为6NO+4NH35N2+6H2O。现有1 mol NO与NH3的混合物充分反应,若还原产物比氧化产物多1.4 g,则下列判断中正确的是 (　　) 原混合物中NO与NH3的物质的量之比一定为3∶7 有0.6 mol NH3被氧化 生成还原产物2.8 g 原混合气体中含氨气为0.2 mol或0.7 mol 12.如图所示,在注射器里吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2,夹住弹簧夹,让内外大气压相同,观察现象。下列叙述不正确的是 (　　) 可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色 可观察到注射器的活塞缓缓向左移动 最终剩余气体体积约为12 mL 所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L-1 13.在同温同压下,将等体积混合而成的四组气体: ①NO2+O2、②NO2+NO、③HCl+N2、④SO2+O2,分别通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,如图所示。待试管内液面稳定后,剩余气体的体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体的体积最小的是 (　　) V1 V2 V3 V4 14.(12分)汽车尾气中常含有CO、NOx等气体,为减轻污染,一般汽车都加装了“催化转化器”,可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理,设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。 (1)(2分)装置Ⅲ的主要作用为　　　　　　　　　　　　。 (2)(2分)停止加热,打开活塞K,放入适量氧气时,装置Ⅱ中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  (3)(2分)该套装置的不完善之处是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。   (4)(2分)汽车尾气中含有CO和NOx,消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成两种无毒的气体,其中一种是单质,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　。  (5)(4分)工业上常用纯碱液来吸收NOx,有关反应的化学方程式为2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2、NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收,则a、b应满足的关系为　　　　　　。Na2CO3溶液的物质的量浓度为　　　　　　 mol·L-1。  氮及氮的氧化物 1.A　[雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO,游离态氮元素变为了化合态氮元素,故A符合题意;B、C、D项均不是游离态氮元素变为化合态氮元素,不属于氮的固定,故不符合题意。] 2.C　[自然固氮和人工固氮是固氮的主要方式,A正确;从图中可知氧元素参与了氮循环,B正确;①中N2与O2反应直接生成NO,而不是NO2,C错误;②中的合成氨反应中N2转变成NH3,N元素化合价由0变成-3,化合价降低,N2为氧化剂,D正确。] 3.D　[N2是难溶于水的气体;在雷雨天,空气中的N2和O2在雷电作用下可直接反应生成NO;在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中,N2得电子做氧化剂;N2与H2生成NH3属于氮的固定。] 4.D　[把游离态的氮转化为氮的化合物,称为氮的固定,NH3→NO不属于氮的固定,故A错误;在催化剂a作用下,N2→NH3,氮元素化合价从0降低至-3,发生了还原反应,故B错误。] 5.C　[NO是无色气体,不溶于水,易与O2化合生成NO2,在放电的条件下N2与O2化合生成NO。] 6.D　[NO2能与水反应生成硝酸,在反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,A错误;除去O2中混有的NO2,将混合气体通过水,NO2溶解的同时又生成新的杂质NO,且NO又能与O2反应,B项错误;NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液反应均得无色溶液,所以NaOH溶液无法鉴别NO2与溴蒸气,故C项错误。] 7.D　[氮的氧化物均会对大气产生污染,NO、NO2不是酸性氧化物,A项错误;N2O5中氮元素为最高价,只有氧化性,B项错误;N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,不能直接生成NO2,C项错误;收集NO2能用排空气法,因为NO2不与空气成分反应,且密度比空气大,D项正确。] 8.A　[NO、NO2混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒中,NO和水不反应,NO2气体发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,根据方程式可知:每反应消耗3体积NO2,反应产生1体积NO,反应后气体体积减少2体积。现在气体体积减少了10 mL-4 mL=6 mL,则混合气体中NO2的体积V(NO2)=×6 mL=9 mL,则混合气体中含有NO的体积V(NO)=10 mL-9 mL=1 mL。] 9.(1)O2　① (2)3NO2+H2O2HNO3+NO　1∶2 (3)2NH4NO3O2↑+2N2↑+4H2O (4)7∶18或7∶43 解析　(1)氮气和氧气放电条件下合成一氧化氮,故X为O2;氮的固定为游离态的氮变为化合态的氮的过程,故属于氮的固定的为①。(2)二氧化氮和水生成硝酸和一氧化氮,反应方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO;该反应中3 mol二氧化氮中有2 mol生成硝酸,作还原剂,有1 mol生成一氧化氮,作氧化剂,故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)氨气和硝酸生成氮肥硝酸铵,加热分解生成两种无污染的气体氮气和氧气,故化学方程式为2NH4NO3O2↑+2N2↑+4H2O。(4)若NO剩余,则首先发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,然后剩余的二氧化氮继续反应3NO2+H2O2HNO3+NO,最终NO是5 mL,则剩余的NO2是15 mL。所以另外35 mL气体是NO2和O2按照体积比4∶1进行反应,其中28 mL是二氧化氮,7 mL是氧气,所以二氧化氮共计43 mL,氧气7 mL,则O2和NO2的体积比为7∶43;若O2剩余,剩余O2 5 mL,则另外45 mL气体是NO2和O2按照体积比4∶1进行反应,其中36 mL是二氧化氮,9 mL是氧气,所以二氧化氮共计36 mL,氧气14 mL,则O2和NO2的体积比为7∶18。 10.A　[4NO2+O2+2H2O4HNO3、4NO+3O2+2H2O4HNO3,V(NO2)=V(NO),n(NO2)=n(NO),则生成的HNO3的物质的量相等,溶液的体积也相同,故两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度相等。] 11.D　[由方程式6NO+4NH35N2+6H2O可知,6 mol NO被还原得到3 mol还原产物N2,4 mol NH3被氧化得到2 mol氧化产物N2,相差1 mol N2,若还原产物比氧化产物多1.4 g,即0.05 mol N2,则相当于0.3 mol NO和0.2 mol NH3反应。由题意可知NO和NH3的总物质的量为1 mol,则其中一种过量,所以有两种情况:0.3 mol NO和0.7 mol NH3或0.2 mol NH3和0.8 mol NO,故原混合物中NO与NH3的物质的量之比为3∶7或4∶1,A错误;由以上分析可知,有0.2 mol NH3被氧化,B错误;还原产物的物质的量为0.15 mol,即4.2 g,C错误;原混合气体中含氨气为0.2 mol或0.7 mol,D正确。] 12.D　[NO遇空气中氧气生成NO2,NO2为红棕色气体,NO2溶于水生成NO,气体由红棕色变为无色,A项正确;由4NO+3O2+2H2O4HNO3可知,O2消耗完,NO有剩余,剩余气体体积为(20-8) mL=12 mL,C项正确;可观察到注射器活塞缓缓向左移动,B项正确;没有注明状态,无法计算硝酸浓度,D项错误。] 13.A　[假设每种气体的体积都是a,试管的容积为2a,气体减少的体积等于试管内液体的体积。①根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,NO2完全反应,剩余气体是O2,剩余O2的体积为a-;②根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知,生成NO的体积为,所以剩余气体是NO,其体积为;③氮气和水不反应,氯化氢极易溶于水,所以剩余气体的体积为a;④SO2溶于水时,可与水反应生成H2SO3,H2SO3不稳定,易分解,该反应是可逆反应,O2和水不反应,故剩余气体的体积大于a。综上所述,剩余气体的体积最小的是①。] 14.(1)检验CO是否转化为CO2　(2)出现红棕色气体 (3)无尾气处理装置　(4)2xCO+2NOxN2+2xCO2　(5)a∶b≥1∶1或a≥b　 解析　(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂和加热的条件下转化为氮气和二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,所以装置Ⅲ的主要作用是检验CO是否转化为CO2。(2)由于有部分一氧化氮没有转化为氮气,向装置中通入氧气时,装置Ⅱ中一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮,因此装置Ⅱ中的现象为出现红棕色气体。(3)由于尾气中仍残留未反应的一氧化氮和一氧化碳,所以该装置的不完善之处是无尾气处理装置。(4)依据题意和元素守恒可知,该反应的化学方程式为2xCO+2NOxN2+2xCO2。(5)依据反应2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2、NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2可知,二氧化氮和一氧化氮的物质的量之比应大于或等于1∶1,气体才会反应完全。与二氧化氮和一氧化氮反应的碳酸钠的物质的量为 mol,与二氧化氮单独反应的碳酸钠的物质的量为 mol,所以碳酸钠的物质的量浓度为 mol·L-1。 学科网（北京）股份有限公司 $$