5.2 氮及其化合物（第1课时）（分层作业）-【上好课】高一化学同步高效课堂（人教版2019必修第二册）

第五章 化学生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 课时作业 第一课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 基础达标 1．氮是各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，下列过程不属于氮的固定的是（ ） A．在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素 B．雷雨闪电时，大气中产生了一氧化氮 C．豆科农作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨 D．工业上由N2和H2合成氨 【答案】A 【解析】A．氮得固定是将游离态得氮转化成化合态得氮，氨气和二氧化碳合成尿素不属于氮得固定，A错误；B．雷雨闪电时，大气中产生了一氧化氮反应方程为N2+O2 2NO，属于氮的固定，B正确；C．豆科农作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨，将游离态的氮转化成了化合态的氮，属于氮的固定，C正确；D．工业合成氨是将氢气与氮气在高温高压催化剂的条件下合成氨气，属于氮的固定，D正确； 故选A。放电 2．下列关于氮气的说法中，正确的是（ ） A．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 B．氮分子中有三个共价键，在通常条件下化学性质稳定 C．1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中作氧化剂 【答案】B 【解析】A．N2不能在O2中燃烧，与O2在放电时反应生成NO，A错误；B．氮气的性质不活泼是因为含有氮氮三键，氮氮三键非常稳定，断裂时需要吸收大量的能量，所以氮气在通常条件下性质非常稳定，B正确C．N2与H2的反应是可逆反应，1molN2与3molH2不可能完全反应生成2molNH3，C错误；D．氮气中氮元素的化合价为零价，在化学反应中即可升高也可降低，即可作氧化剂，也可作还原剂，D错误；故选B。 3．我国科学家放大NO2身份识别，快速锁定大气污染“元凶”，快速检测NO2，助力北京冬奥会精准预报天气。下列有关NO2的说法错误的是（ ） A．NO2既有氧化性又有还原性 B．实验室用水吸收尾气中NO2 C．常温常压下NO2是红棕色气体 D．汽车尾气和硝酸厂废气都含有NO2 【答案】B 【解析】A项，NO2中N显＋4价，处于中间价态既有氧化性，又有还原性，说法正确；B项，水与NO2反应生成3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，NO有毒，污染空气，因此水不能完全吸收NO2，实验室用氢氧化钠溶液吸收NO2气体，反应为2NO2＋2NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O，说法错误；C项，常温常压下NO2是红棕色气体，说法正确；D项，汽车发动时产生电火花，空气中的氮气和氧气在电火花作用下生成NO，NO在空气中转化成NO2，说法正确。 4．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)： 下列说法正确的是（ ） A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B．若去掉装置C，对产品纯度无影响 C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D．E中碱石灰的作用是吸收尾气 【答案】C 【解析】A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸；B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响；C对，实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热D；D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。 5．运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是（ ） A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2 C．CO2和NO反应生成CO和NO2 D．NO和H2O反应生成H2和NO2 【答案】B 【解析】根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。 6．下氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（ ） A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO+2CON2+2CO2 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 【答案】A 【解析】A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为氮的化合物，不一定都是NH3，故A错误；B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，NaHCO3受热分解生成Na2CO3，故B正确；C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO+2CON2+2CO2，故C正确D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”也实现了不同价态的氮元素之间的转化，故D正确；故选A。 7．下列关于硫和氮及其化合物叙述正确的是（ ） A．空气中排放过量SO2会形成酸雨，酸雨的PH<7 B．SO2的漂白原理与Ca(ClO)2水溶液、H2O2和氯水三种物质不同 C．NO和NO2都是常见的酸性氧化物，可以造成酸雨 D．NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 【答案】B 【解析】A．因为空气中含有CO2，所以正常雨水也有很弱酸性，酸雨的PH<5.6，A错误；B．SO2的漂白原理为SO2与有色物质发生化合反应生成无色不稳定的物质，Ca(ClO)2水溶液、H2O2和氯水的强氧化性使有色物质褪色，漂白原理是不同的，B正确；C．NO不是酸性氧化物，是不成盐氧化物，C错误；D．NO与空气中O2易反应生成NO2，故NO不能再空气中稳定存在，D错误；故选B。 8．俗语，谚语是传统文化的重要组成部分．生活中“雷雨肥庄稼”“正月打雷麦谷堆”等包含的化学变化有；①N2转化成NO，②NO氧化，③NO2溶于水．最终空气中的氮气转化成植物需要的氮素营养．下列叙述错误的是（ ） A．若①中产物能量高于反应物能量，则它是吸热反应 B．①反应属于人工固氮过程 C．②反应中气体颜色由无色变为红棕色 D．③反应中，氧化剂，还原剂的质量比为1：2 【答案】B 【解析】A．若反应①中生成物能量高于反应物能量，则它是吸热反应，A正确；B．游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程为氮的固定，①反应属于自然固氮过程，不是人工固氮，B错误；C．②反应中NO被氧化为NO2，因此气体颜色由无色变为红棕色，C正确；D．③反应的方程式为3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，NO是还原产物，HNO3是氧化产物，因此氧化剂，还原剂的质量比为1：2，D正确；答案选B。 9．如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，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 【答案】C 【解析】在一定条件下，将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应， NO和O2全部溶于水时按照如下反应进行：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，由于气体与空气接触后立即变为红棕色，所以容器内残留气体为NO，那么与O2反应的NO气体为m－＝，NO和O2按照4∶3混合溶于水恰好全部溶解所以∶n＝4∶3，所以m∶n＝8∶3；C项正确。 10．氮是地球上含量丰富的元素。下列关于氮的化合物说法不正确的是（ ） A．NH3溶于水形成氨水呈碱性，但NH3是非电解质 B．图中呈现了三种固氮方式 C．“雷雨发庄稼”的原因是生成铵态氮肥 D．N2和O2在常温常压下不发生化学反应 【答案】C 【解析】A．NH3溶于水发生反应NH3+H2ONH3•H2O，NH3•H2O电离出氢氧根离子使溶液呈碱性，但NH3本身不能电离出氢氧根离子，是非电解质，故A正确；B．图中①是自然固氮，②是人工固氮，③是生物固氮，呈现了三种固氮方式，故B正确；C．“雷雨发庄稼”的原因是闪电使空气中的氮气转化一氧化氮，一氧化氮继续氧化为二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，进入土壤中成了含氮的硝酸根离子，即植物生长需要的硝态氮肥，故C错误；D．N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO，常温常压下不发生化学反应，故D正确；故选C。 11．氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是（ ） A．催化剂a降低了N2的键能，加快了反应速率 B．催化剂a作用下，N2和H2能100%转化为NH3 C．在催化剂b表面形成氮氧键时，涉及电子转移 D．两步反应都属于氮的固定 【答案】C 【解析】A．催化剂的反应机理为降低反应的活化能，进而加快反应速率，与键能无关，故A错误；B．氮气与氢气的反应为可逆反应，反应物不能完全转变为生成物，故B错误；C． 在催化剂b表面形成氮氧键时，N元素的化合价从-3价变为+2，伴随着电子的转移，故C正确；D．第1步反应属于氮的固定，第2步反应不是氮的固定，故D错误；答案选C。 12．硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为： ①2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O； ②NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O。 下列说法错误的是（ ） A．反应①、②均为氧化还原反应 B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1 C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中NO2与NO的体积之比可能大于1：1 D．反应②中，生成2 mol NaNO2共转移电子的物质的量为2 mol 【答案】D 【解析】A．反应①、②中均有元素化合价变化，均为氧化还原反应，故A正确；B．反应①中氧化产物NaNO3与还原产物NaNO2的物质的量之比为1：1，故B正确；C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中NO2与NO的体积之比可能大于1：1或等于1：1，故C正确；D． 反应②中，生成2 mol NaNO2共转移电子的物质的量为1 mol，故D错误；故选D。 能力提升 13．下列说法中，正确的是（ ） A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物 B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解 C．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 D．NO2是造成光化学烟雾的原因之一 【答案】D 【解析】A．二氧化氮和水反应生成硝酸和NO，不是酸性氧化物，故A错误；B．除去O2中混有的NO2，将混合气体通入水中，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO且NO又能与O2反应，除杂过程消耗氧气，故B错误C．NO2与溴蒸气都与氢氧化钠溶液反应生成无色溶液，不能用氢氧化钠溶液鉴别，但可用水鉴别，故C错误；D．二氧化氮可导致酸雨、光化学烟雾等，为大气污染物之一，故D正确；故选D。 14．海洋生物参与氮循环的过程如图所示。下列说法正确的是（ ） A．反应①②均为氧化还原反应 B．反应③④中的氮元素均被还原 C．反应③⑤均属于氮的固定 D．等质量的NO分别参与反应④和⑤，转移电子数之比为 【答案】D 【解析】A．铵根离子中氮元素为-3价，氨气分子中氮元素也为-3价，即①不属于氧化还原反应，A错误；B．N2H4中N为-2价，则反应③中N的化合价升高，即氮元素被氧化，NH2OH中N为-1价，则反应④中的氮元素的化合价降低，被还原，B错误；C．氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮，③、⑤都是将化合态的氮转化为游离态的氮，故不属于氮的固定，C错误；D．反应④为NO2-转化为NH2OH，N元素化合价由+3价降低到了-1价，转移电子数为4，反应⑤为NO2-转化N2，N元素化合价由+3价降低到了0价，转移电子数为3，故等量NO2-参与反应④与反应⑤，转移电子数之比为4：3，D正确；故答案为：D。 15．有a、b、c、d、e五种气体，现进行下列实验： 实验操作 实验现象 a和b混合 气体变成红棕色 c和d混合 产生白烟 d和e分别通入紫色石蕊溶液中 溶液都变成红色 b和e分别通入H2S溶液中 都产生淡黄色沉淀 则a、b、c、d、e分别是（ ） A．NO、O2、HCl、NH3、CO2 B．O2、NO、NH3、HCl、SO2 C．HCl、CO2、NH3、H2S、CH4 D．NO、O2、NH3、HCl、SO2 【答案】D 【解析】a和b混合，气体变成红棕色，说明是氧气和一氧化氮；c和d混合，产生白烟，说明是氨气和氯化氢；b和e分别通入H2S溶液中，都产生淡黄色沉淀，说明b为氧气，则a为NO，e为二氧化硫；d和e分别通入紫色石蕊溶液中，溶液都变成红色，说明是氯化氢和二氧化硫，则d为氯化氢，c为氨气，因此a、b、c、d、e五种气体分别为NO、O2、NH3、HCl、SO2，故D符合题意。综上所述，答案为D。 16．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得 硝酸，反应过程如图： N2NH3NONO2HNO3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是（ ） A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3 【答案】B 【解析】硝酸是氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误。 17．某化学兴趣小组用如图所示装置探究铜与浓硝酸的反应。下列说法错误的是（ ） A．合理控制注射器A可以实现甲处U形管内反应的发生与停止 B．若甲中反应生成的还原产物只有2.3g由NO2和N2O4组成的混合物，则甲中共有1.6g铜片参与反应 C．气体a和试剂b可选择O2和NaOH溶液 D．乙中可以观察到铜片逐渐溶解，说明发生了反应NO2+Cu+2H+==NO+Cu2++H2O 【答案】D 【解析】甲中通过注射器注入空气，浓硝酸与Cu反应生成NO2，生成的NO2进入乙中与水反应生成稀硝酸，稀硝酸与Cu反应生成NO，NO进入丙中，NO能与氧气反应生成NO2，气体a为氧气，丙中气体颜色由无色变为红棕色，最后丁中试剂b为NaOH溶液，用于吸收NO2、NO等。A．合理控制注射器A可实现浓硝酸是否与固定的Cu片接触，从而实现甲中反应的发生与停止，A正确；B．甲中反应生成的还原产物为2.3gNO2和N2O4的混合物，NO2和N2O4最简式都为NO2，且N化合价相同，2.3gNO2物质的量为0.05mol，则根据方程式Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O可知，共有0.025molCu参与反应，质量为1.6g，B正确；C．气体a可以为氧气，氧气与NO反应生成NO2，试剂b可以选择NaOH溶液，用于吸收NO2等气体，C正确；D．乙中NO2与水反应生成硝酸，硝酸与Cu反应生成NO、硝酸铜和水，这是两步反应，不能用选项中的离子方程式笼统地表示，D错误；故答案选D。 18．还原法可以将硝酸厂烟气中的大量氮氧化物(NOx)转化为无害物质。常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其转化过程如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．反应Ⅰ的离子方程式为 2Ce4+ + H2 = 2Ce3+ +2H+ B．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 2：1 C．反应过程中混合溶液内 Ce3+和 Ce4+的总数保持不变 D．该循环的总反应为：2NO+2H2N2+2H2O 【答案】B 【解析】A．根据分析，反应Ⅰ的离子方程式为：2Ce4+ + H2 = 2Ce3+ +2H+，A正确；B．根据分析，反应Ⅱ中Ce3+为还原剂，NO为氧化剂，则氧化剂与还原剂个数比为1：2，B错误；C．总方程式为2NO+2H2N2+2H2O，该反应过程中，Ce3+、Ce4+的总数不变，C正确；D．该循环的总反应为：2NO+2H2N2+2H2O，D正确；故选B。 19．小李同学利用下列装置探究NO与浓硝酸反应的实验，下列有关说法错误的是（ ） A．滴加稀硝酸前应先打开弹簧夹通入氮气一段时间 B．装置a中反应的还原产物是NO C．装置c中观察到液面上方呈红棕色，则该反应中n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2 D．装置d的目的是除去尾气，避免污染空气 【答案】C 【解析】实验装置中a为制备NO的装置，发生的反应为：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，装置c为探究NO与浓硝酸反应的装置，d为进行尾气处理，防止污染环境，据此分析解题。A．先打开弹簧夹通入氮气一段时间排除装置中的空气，故A正确；B．装置a中发生的反应为：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，还原产物为NO，故B正确；C．装置c中观察到液面上方呈红棕色，则发生的反应为NO+2HNO3=3NO2+H2O，该反应中n(氧化剂)∶n(还原剂)=2∶1，故C错误；D．NO和NO2均为污染空气的气体，装置d的目的是除去尾气，避免污染空气，故D正确；故选C。 20．氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题： （1）下列属于氮的固定的是___________(填序号)。 ①工业上N2和H2合成NH3 ②N2和O2放电条件下生成NO ③催化氧化生成NO 写出反应③的化学方程式___________。 （2）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如下图所示： NO2被吸收的离子方程式为___________。 （3）NSR(NOx储存还原)工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如下图所示。 通过BaO和的相互转化实现的储存和还原，写出NO、O2、BaO生成Ba(NO3)2的化学方程式___________________。 （4）CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下： 该反应中氧化产物为___________，当生成1mol时，转移电子___________mol。 【答案】（1）①② 4NH3+5O24NO+6H2O （2）2NO2+4HSO==N2+4SO+4H+ （3）2BaO+4NO+3O2=2Ba(NO3)2 （4）CO2     4 【解析】（1）固氮是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，N2和H2合成NH3，N2和O2放电条件下生成NO，符合固氮的定义，故答案为：①②；反应③NH3催化氧化生成NO和水的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O ； （2）NO2被吸收的反应物为NO2、NH4HSO3，二氧化氮中氮元素为+4价，生成物有氮气，所以亚硫酸氢根离子中硫被氧化成硫酸根离子，反应为2NO2+4HSO==N2+4SO+4H+； （3）由图示可知BaO和NOx反应生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质为BaO；储存时，氧化钡、一氧化氮和氧气反应生成Ba(NO3)2的化学方程式是2BaO+4NO+3O2=2 Ba(NO3)2； （4）过程Ⅰ氮氧键断裂，过程Ⅱ生成的化学键有碳氧键、氮氮键，CO与NO在Rh催化剂下反应生成CO2和N2，反应方程式为：2CO+2NO2CO2+N2，碳元素化合价升高，CO被氧化，氧化产物是CO2，氮元素从+2价降至0价，生成1molN2时，有2个氮原子变价，则转移电子4mol。 直击高考 21．硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是（ ） A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5 C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定 D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除 【答案】D 【解析】A．NO2是红棕色且有刺激性气味的气体，而SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；B．汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物，如NOx和CO等，B错误；C．氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误；D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除，如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理，D正确；故选D。 22．利用下图实验装置，探究NO与Cu能否发生氧化还原反应。下列说法错误的是（ ） A．①中溶液变蓝，产生气泡，Cu单质被氧化 B．装置④后面应该增加一个尾气处理装置 C．②中水的作用是除去和挥发出来的 D．实验开始时应先点燃酒精灯，再打开分液漏斗滴加稀硝酸 【答案】D 【解析】装置①中铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体，整个装置中残留有空气，NO能与O2反应NO2气体，并且硝酸具有挥发性，混合气体通过装置②中水吸收除去NO2和硝酸蒸气，通过装置③中浓硫酸干燥得到较为纯净的一氧化氮气体，加热条件下NO通入装置④中与Cu反应，根据氧化还原反应规律可知，若④中红色固体变黑，说明NO能氧化Cu生成N2和CuO，据此解答该题。A．①中铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮气体，溶液变蓝，铜化合价升高，被氧化，故A项正确；B．反应生成了N2，但尾气中仍含有一定量的NO气体，会造成环境污染，需进行尾气处理，故B项正确；C．硝酸具有挥发性，NO2和水反应生成硝酸和NO，②中的水可除去NO2和挥发出来的硝酸，故C项正确；D．实验开始时，应该先打开分液漏斗，硝酸和铜反应生成NO，排尽装置内的空气，可排除氧气的干扰，然后再点燃酒精灯进行实验验证，故D项错误；故本题选D。 23．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下： 已知：HNO2是一种弱酸，不稳定，易分解。NO+NO2+2OH-==2NO2-+H2O、2NO2+2OH-==NO2-+NO+H2O 下列说法不正确的是（ ） A．上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是使尾气中的NO、NO2被充分吸收 B．滤渣中主要成分Ca(OH)2可循环使用 C．生产中溶液需保持弱碱性 D．该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1，若n(NO):n(NO2)>1:1，则会导致产品中Ca(NO3)2含量升高 【答案】D 【解析】根据流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO3)2，过量的石灰乳以滤渣的形式存在，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水Ca(NO3)2。A．上述工艺吸收过程中，尾气从塔底进入，气体密度小，向上扩散，石灰乳从吸收塔顶部喷洒，与尾气中NO、NO2充分接触以吸收，A正确；B．石灰乳和硝酸工业尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO3)2，Ca(NO3)2易溶于水，而石灰乳中的氢氧化钙微溶于水，所以滤渣中主要成分为Ca(OH)2，可循环使用，B正确；C．在酸性环境下，Ca(NO3)2会与酸形成HNO2，HNO2是一种弱酸，不稳定，易分解出有害气体，所以生产中溶液需保持弱碱性，C正确；D．根据NO+NO2+2OH-==2NO2-+H2O，n(NO):n(NO2)=1:1，则恰好反应生成Ca(NO3)2，若NO2过量，则过量的NO2会与碱反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，反应产物中含杂质亚硝酸盐，会导致产品中Ca(NO3)2含量降低，D错误；答案选D。 24．工业或机动车尾气中的NOx会造成环境问题，可用多种方法脱除。 （1）碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含NO、NO2)，获得副产品。 ①等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，产物只有一种盐，反应的离子方程式为 。 ②若吸收时NO与NO2比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是 (填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （2）还原法：尿素水溶液热解产生的可去除尾气中的，流程如下： ①尿素中氮元素的化合价为 。 ②写出“催化反应”过程中NH3还原NO2的化学方程式 。 ③若氧化处理后的尾气中混有SO2，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂 中毒，降低NOx的去除率。试分析硫酸盐的产生过程 。 ④“催化反应”过程中需控制温度在250℃～380℃之间，温度过高，NOx的去除率下降，其原因可能是温度过高催化剂的活性降低和 。 【答案】（1） ①NO+NO2+OH- ==NO2-+H2O ②NaNO3 NO250~380℃ （2）①-3 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O 催化剂 ③SO2与O2、H2O反应生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或者NH4HSO4 ④温度升高，NH3催化氧化生成NO。 【解析】本题是尾气处理类的工业流程题，氧化处理后的尾气中含有二氧化氮和氧气，加入尿素后，利用尿素受热分解产生的氨气可以处理尾气中的氮的氧化物，催化反应后得到氮气和水，以此解题。 （1）①NO与NO2中氮元素化合价分别为+2、+4，等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，则生成NaNO2和水，反应的离子方程式为O+NO2+OH- ==NO2-+H2O； ②若吸收时NO与NO2比例控制不当，NO过量不影响生成物，NO2过量则和氢氧化钠生成亚硝酸钠和硝酸钠，故得到NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是NaNO3；NO和氢氧化钠不反应，故排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO； （2）①CO(NH2)2中碳元素+4价，氧元素-2价，氢元素+1价，设氮元素化合价为x，则4+(-2)+2x+1×4=0，解得x=-3； ②依据题意可知反应物为NO2和NH3，产物为N2和H2O。于是，方程式为； ③硫酸盐形成需要SO，而题目中混合气体含有的是SO2，因此可以推到形成SO的过程中存在将SO2氧化成SO3的过程。尿素水溶液热解和催化生成N2过程中均有H2O，可以将SO3转化成H2SO4。生成的H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。答案为：SO2与O2、H2O反应生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或者NH4HSO4； ④尾气中还含有氧气，温度升高，NH,和氧气有可能发生催化氧化反应生成NO，故答案为：温度升高，NH3催化氧化生成NO。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第五章 化学生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 课时作业 第一课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 基础达标 1．氮是各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，下列过程不属于氮的固定的是（ ） A．在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素 B．雷雨闪电时，大气中产生了一氧化氮 C．豆科农作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨 D．工业上由N2和H2合成氨 2．下列关于氮气的说法中，正确的是（ ） A．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 B．氮分子中有三个共价键，在通常条件下化学性质稳定 C．1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中作氧化剂 3．我国科学家放大NO2身份识别，快速锁定大气污染“元凶”，快速检测NO2，助力北京冬奥会精准预报天气。下列有关NO2的说法错误的是（ ） A．NO2既有氧化性又有还原性 B．实验室用水吸收尾气中NO2 C．常温常压下NO2是红棕色气体 D．汽车尾气和硝酸厂废气都含有NO2 4．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)： 下列说法正确的是（ ） A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B．若去掉装置C，对产品纯度无影响 C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D．E中碱石灰的作用是吸收尾气 5．运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是（ ） A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2 C．CO2和NO反应生成CO和NO2 D．NO和H2O反应生成H2和NO2 6．下氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（ ） A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO+2CON2+2CO2 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 7．下列关于硫和氮及其化合物叙述正确的是（ ） A．空气中排放过量SO2会形成酸雨，酸雨的PH<7 B．SO2的漂白原理与Ca(ClO)2水溶液、H2O2和氯水三种物质不同 C．NO和NO2都是常见的酸性氧化物，可以造成酸雨 D．NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 8．俗语，谚语是传统文化的重要组成部分．生活中“雷雨肥庄稼”“正月打雷麦谷堆”等包含的化学变化有；①N2转化成NO，②NO氧化，③NO2溶于水．最终空气中的氮气转化成植物需要的氮素营养．下列叙述错误的是（ ） A．若①中产物能量高于反应物能量，则它是吸热反应 B．①反应属于人工固氮过程 C．②反应中气体颜色由无色变为红棕色 D．③反应中，氧化剂，还原剂的质量比为1：2 9．如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，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 10．氮是地球上含量丰富的元素。下列关于氮的化合物说法不正确的是（ ） A．NH3溶于水形成氨水呈碱性，但NH3是非电解质 B．图中呈现了三种固氮方式 C．“雷雨发庄稼”的原因是生成铵态氮肥 D．N2和O2在常温常压下不发生化学反应 11．氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是（ ） A．催化剂a降低了N2的键能，加快了反应速率 B．催化剂a作用下，N2和H2能100%转化为NH3 C．在催化剂b表面形成氮氧键时，涉及电子转移 D．两步反应都属于氮的固定 12．硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为： ①2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O； ②NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O。 下列说法错误的是（ ） A．反应①、②均为氧化还原反应 B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1 C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中NO2与NO的体积之比可能大于1：1 D．反应②中，生成2 mol NaNO2共转移电子的物质的量为2 mol 能力提升 13．下列说法中，正确的是（ ） A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物 B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解 C．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 D．NO2是造成光化学烟雾的原因之一 14．海洋生物参与氮循环的过程如图所示。下列说法正确的是（ ） A．反应①②均为氧化还原反应 B．反应③④中的氮元素均被还原 C．反应③⑤均属于氮的固定 D．等质量的NO分别参与反应④和⑤，转移电子数之比为 15．有a、b、c、d、e五种气体，现进行下列实验： 实验操作 实验现象 a和b混合 气体变成红棕色 c和d混合 产生白烟 d和e分别通入紫色石蕊溶液中 溶液都变成红色 b和e分别通入H2S溶液中 都产生淡黄色沉淀 则a、b、c、d、e分别是（ ） A．NO、O2、HCl、NH3、CO2 B．O2、NO、NH3、HCl、SO2 C．HCl、CO2、NH3、H2S、CH4 D．NO、O2、NH3、HCl、SO2 16．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得 硝酸，反应过程如图： N2NH3NONO2HNO3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是（ ） A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3 17．某化学兴趣小组用如图所示装置探究铜与浓硝酸的反应。下列说法错误的是（ ） A．合理控制注射器A可以实现甲处U形管内反应的发生与停止 B．若甲中反应生成的还原产物只有2.3g由NO2和N2O4组成的混合物，则甲中共有1.6g铜片参与反应 C．气体a和试剂b可选择O2和NaOH溶液 D．乙中可以观察到铜片逐渐溶解，说明发生了反应NO2+Cu+2H+==NO+Cu2++H2O 18．还原法可以将硝酸厂烟气中的大量氮氧化物(NOx)转化为无害物质。常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其转化过程如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．反应Ⅰ的离子方程式为 2Ce4+ + H2 = 2Ce3+ +2H+ B．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 2：1 C．反应过程中混合溶液内 Ce3+和 Ce4+的总数保持不变 D．该循环的总反应为：2NO+2H2N2+2H2O 19．小李同学利用下列装置探究NO与浓硝酸反应的实验，下列有关说法错误的是（ ） A．滴加稀硝酸前应先打开弹簧夹通入氮气一段时间 B．装置a中反应的还原产物是NO C．装置c中观察到液面上方呈红棕色，则该反应中n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2 D．装置d的目的是除去尾气，避免污染空气 20．氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题： （1）下列属于氮的固定的是___________(填序号)。 ①工业上N2和H2合成NH3 ②N2和O2放电条件下生成NO ③催化氧化生成NO 写出反应③的化学方程式___________。 （2）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如下图所示： NO2被吸收的离子方程式为___________。 （3）NSR(NOx储存还原)工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如下图所示。 通过BaO和的相互转化实现的储存和还原，写出NO、O2、BaO生成Ba(NO3)2的化学方程式___________________。 （4）CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下： 该反应中氧化产物为___________，当生成1mol时，转移电子___________mol。 直击高考 21．硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是（ ） A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5 C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定 D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除 22．利用下图实验装置，探究NO与Cu能否发生氧化还原反应。下列说法错误的是（ ） A．①中溶液变蓝，产生气泡，Cu单质被氧化 B．装置④后面应该增加一个尾气处理装置 C．②中水的作用是除去和挥发出来的 D．实验开始时应先点燃酒精灯，再打开分液漏斗滴加稀硝酸 23．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下： 已知：HNO2是一种弱酸，不稳定，易分解。NO+NO2+2OH-==2NO2-+H2O、2NO2+2OH-==NO2-+NO+H2O 下列说法不正确的是（ ） A．上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是使尾气中的NO、NO2被充分吸收 B．滤渣中主要成分Ca(OH)2可循环使用 C．生产中溶液需保持弱碱性 D．该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1，若n(NO):n(NO2)>1:1，则会导致产品中Ca(NO3)2含量升高 24．工业或机动车尾气中的NOx会造成环境问题，可用多种方法脱除。 （1）碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含NO、NO2)，获得副产品。 ①等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，产物只有一种盐，反应的离子方程式为 。 ②若吸收时NO与NO2比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是 (填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （2）还原法：尿素水溶液热解产生的可去除尾气中的，流程如下： ①尿素中氮元素的化合价为 。 ②写出“催化反应”过程中NH3还原NO2的化学方程式 。 ③若氧化处理后的尾气中混有SO2，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂 中毒，降低NOx的去除率。试分析硫酸盐的产生过程 。 ④“催化反应”过程中需控制温度在250℃～380℃之间，温度过高，NOx的去除率下降，其原因可能是温度过高催化剂的活性降低和 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$