专题7 第一单元 氮的固定-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中化学必修第二册（苏教版2019)

专题7 氮与社会可持续发展 第一单元氮的固定 提优点：1.氮分子的结构；2.氮气的性质与用途；3.氮的固定； 4.N0和NO,的性质；5.合成氨的反应原理 第1关练速度 为准，你的时间 C.NO2可由N2与O2反应直接制备 1.(2023·江苏苏州高一检测)氮是各种生物 D.NO2既有氧化性也有还原性 4.(2023·山西临汾高一期中)某气体可能 体生命活动不可缺少的重要元素，氮的循环 为生物体提供氨元素。下列过程不属于氮 含NONO2、N2中的一种或几种，将盛满一定 量此气体的集气瓶倒扣入水中（如图甲），最 的固定的是 ( 终集气瓶内有气体剩余（如图乙），则原气体 A.氨气和硫酸反应制取铵态氮肥 B.工业上利用氮气和氢气合成氨气 C.镁在氮气中燃烧生成氨化镁 气体 D.根瘤菌将空气中的氮气转化为含氨化合物 2.(2023·江苏响水中学高一期末)N2是空气 的重要组成部分，液氮蒸汽机是利用液态氮 A.一定含有NO2 B.一定含有NO 的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目 C.一定不含NO D.一定含有N2 的。关于氨元素和氮气，下列叙述错误的是 5.(2022·湖南邵阳高一期末）将盛有 ( 12mLN0,和0，混合气体的量筒倒立于水槽 A.氮元素位于元素周期表的第二周期VA族 中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原 B.N,的结构式：N=N 混合气体中0，的体积和剩余的2mL气体可 C.自然界中的N主要以N,的形式存在于空 能分别是 () 气中 A.1.2mL,N0 B.2.4mL,02 D.N2化学性质不活泼，可用作金属Mg冶炼 C.3.5mL,02 D.4 mL,NO 6.(2023·江苏淮安高一检测)如图所示的氮循 的保护气 环是生态系统物质循环的重要组成部分。 3.(2023·山西朔城一中月考)下列有关N0,的 6 说法正确的是 大气中氧气 () 12 A.N02有毒，但因其易溶于水且与水反应，所 NH、NE NO..NO. 以不属于大气污染物 动植物蛋白 B.NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中， (1)请写出氨原子的结构示意图： 溶液显红棕色 (2)下列说法中错误的是 (填字母)。 专题7学霸035 A.图中①和②的转化过程属于氨的固定 C.NH3、N02、CO2 D.NH3、NO、CO, B.③和④的转化说明含氮有机物和含氨无机9.(2023·浙江景宁中学高一月考)柴油发动机 物可以相互转化 在工作过程中会产生氮的氧化物，在尾气处 C.发生⑤转化的过程中，氮元素被氧化 理环节，加入尿素C0(NH2)2可有效减少氮 D.⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程， 氧化物的排放，相关反应如下：2C0(NH2)2+ 该过程无助于弥补人工固氨对氮循环造成 6N0催化剂2C0,+5N,+4H,0,下列说法不正 的影响 确的是 () (3)氮循环过程中发生的反应之一可表示 A.该反应中氧化产物和还原产物物质的量之 为NH+20,鞘化细菌 NO5+2H+H,0,该反 比为2：5 应中每生成1 mol NO转移的电子数目是 B.常温下NO遇空气会变成红棕色 还原剂是 在标准状况下 C.该反应每消耗1 mol NO转移2mol电子 消耗的氧气体积为 D.氮气和氧气在高温条件下发生反应是汽车 尾气中氨氧化物的主要成因 第2关练准确率 淮确率> ，你做对 10.(2023·山东聊城高一期末)海洋生物参与 7.(2023·湖南湘潭高一期末)随着新能源汽车 氮循环的过程如图所示。下列说法正确的 的普及，传统的燃油汽车要想发展，必须解决 是 ( ) CO、NO等所引发的污染问题。为此科学家 NH,OH、 NH 4④ NO 提出在排气管内设置催化剂，使污染气体转 细胞 ooxooxxodoooo 000 0000a0 化为大气成分后再排出（反应过程如下）。以 2 000 000000 周质 D 5 下判断错误的是 NH 3 N,H N 燃油 空气 NO,C0催化 ② →N2+X A.反应①、②、④均为氧化还原反应 火花塞放电 ① B.反应③、④中的氮元素均被还原 A.将燃油净化后使用，可减少NO、C0的排放 C.反应③和⑤均属于氮的固定 B.加热、使用合适的催化剂均能加快反应 D.等质量的NO,分别参与反应④和⑤，转 速率 移电子数之比为4：3 C.CO、NO都不是酸性氧化物 11.（2022·福建莆田高一月考)(1)某化学学 D.反应②的化学方程式为2C0+2NO 习小组为探究NO2和S02的反应，进行如下 催化剂N,+2C0, 实验（如图所示）。 千燥的S0 8.(2023·江苏南通高一月考)无色的混合气体 气体 甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种， 玻璃片 抽出 有红棕色 千燥的NO 玻璃片 体产生 将100mL甲气体经过图中实验的处理，结果 气体 得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体 利 的组成为 ①图甲两集气瓶中 (填“上”或 ) 甲一 “下”)瓶颜色深。 气体 显红 ②图乙中的反应现象为 足量Na,D 棕色 ③图丙中“有红棕色气体产生”说明S0, A.NH3NO2、N2 B.NO、C02、N 和NO,反应的产物中有 说明NO2 必修第二册·SJ学霸036 在该反应中表现 性。 A.过程中存在H发生氧化反应转化为H ④由图乙和图丙中的现象写出NO2和S02 原子 反应的化学方程式： B.该过程中，氮分子中N=N键断裂产 (2)某课外活动小组探究镁与NO,的反应。 生N原子 已知镁与C02反应如下：2Mg+C02 C.在催化剂作用下，N2与H原子反应可能 点燃2MgO+C。 生成N,H4和NH3两种产物 ①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路 D.与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法 对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg 会消耗大量电能，没有研究价值 与N02反应的化学方程式： 13.利用石灰乳和硝酸工业的尾气（含N0 ②设计实验验证猜测（用于连接玻璃管的乳 NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广 胶管均内衬锡纸)。 泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下： 石灰乳 弹簧 硝酸工业 的尾气→吸收 过滤 +无水CaNO) N0,+ 气体排款 滤渣 特种不锈 钢钢板 (1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收（尾 资料信息：2NO,+2 NaOH NaNO,+ 气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部 NaN02+H20。 喷淋)，其目的是 I.装置A中的试剂是 0 :滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是 Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是 (填化学式)。 (2)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比 Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤是 接近1：1。 (填标号)。 若排放的尾气中NO含量升高，则NO a.通入N02 b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯 和NO2物质的量之比 (填序号，下 d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹 同)；若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升 簧夹 高，则NO和NO,物质的量之比 第3关练思维宽度 难度级别：★☆☆☆ ①=1：1 ②>1：1 12.(2023·江苏盐城高一期中)最近科学家研 ③<1：1 ④无法判断 究了一种在酸性介质中利用电解原理进行 (3)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液 电化学固氮的方法，反应机理如图，氨气在 中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO, 催化剂电极表面产生。下列说法正确的是 据此信息，某同学所写的反应的离子方程式 为2NO2+2H*=N02↑+N0↑+H20,你同 意吗？ (填“同意”或“不同意”)， 表示吸附 如不同意，请说明你的理由： 在催化剂 表面 催化剂电极 专题7学霸037应，故该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量。(2)根据 生成2m©lNO,指的都是正反应方向，不能判断反应是否达到了 反应过程中，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，反应 平衡，D错误。(3)反应为吸热反应，故进行到10mi时吸收能 2H,(g)+02(g)一2H20(g)中吸收总能量为436kJ×2+496kJ= 量；根据N20,(g)一2N02(g),反应每生成2mlN02,吸收 1368J:释放的总能量为463kJ×4=1852kJ:故反应过程中释 56.9kJ的热量，则图像中生成0.4mol·L1×2L=0.8mmlN02,吸 放能量为484kJ,则生成1m0H20(g)释放能量为242kJ. -×100% (3)根据两极特点及电池的总反应判断正极材料是石墨或比铁不 收热量2.76：N,0,的转化率为0.6-0.4)m: 0.6mal,L-1 活泼的金属，负极材料为铁。(4)根据正极特点，化合价降低得电 33,3%。 子，发生还原反应，判断氧化银作正极：根据异性相吸原理判所钾 16.(1)02+41+4H一2H20+2L2(2)秒表（或计时器）、温度计 离子向正极移动，故向氧化银一极移动：负极失去电子发生氧化 (3)淀粉溶液(4)①>②60(5)2保持溶液总体积不变 反应，化合价升高，根据总反应书写负极电极反应式为Z+ (6)其他条件不变时，升高温度或者增大反应物的浓度，反应速率 20H-2e=Zn(0H)2a 均增大 15.(1)0.02mol·L1·min<(2)b、dAB(3)吸收22.76 解析：(1)酸性灯溶液在空气中被氧化成碘单质，氧气被还原 33.3% 为H,0。(2)为了记录时间和测定准确的温度，实验中用到的计 解析：(1)由图像可知，N,04和N02的浓度变化之比等于化学计 量仪器除量简外，还需要秒表（或计时器）、温度计。(3)反应产 量数之比，故开始浓度减小的为N204,浓度增大的为N02,故前 生碘单质，淀粉遇璃变蓝，可用来指示反应，则滴加的指示剂名称 10mim内用。(N,0,)表示的化学反应速率为 是淀粉溶液。(4)①已知温度每升高10℃，反应速率增大为原来 (0.6-0.4)malL0.02mlL1,min;图中e点N,0,的 的2倍，则40℃的时间为30℃的一半，则1应为120s,而 10 min emol·L1的KI溶液反应80s就显色，则c>0.5:②50℃的时间 浓度增大，NO2的浓度减小，故反应逆向进行，故（正）<（逆）。 (2)达到平衡时，（正）=（逆），各物质的浓度不变，故为b、d 为30℃的 T÷,表中2=240sx手=605。(5)控制溶液的，总体积 1 点：N20,的体积分数不变，即浓度不再变化，故反应达到了平衡， 相同，则实验和实验道的溶液体积相同，2=2，实验中加入蒸 A正确：恒温恒容时，反应为气体体积变化的反应，故压强不变则 馏水的目的是保持溶液总体积不变。(6)通过实验I、Ⅱ，本小组 反应达到了平衡，B正确：w(N,0,)=2(N02)时，未知反应方向 得出的实验结论为其他条件不变时，升高温度或者增大反应物的 不能判断反应是否达到了平衡，C错误；消耗1molN20,的同时 浓度，反应速率均增大 专题7 氮与社会可持续发展 4HN03和3NO2+H20=2HN03+N0,设混合气体中02的体积为 第一单元 氮的固定 。彩余的气体有两种可能：()若剩0，则=(2l 第1关（练速度） 1,A解析：氨气和硫酸反应制取铵态氮肥，氮元素从化合物到化合 x)=2mL,解得x=4mL,B、C项不正确。(2)若剩NO,则Vg= 物，A符合题意：工业上利用氮气和氢气合成氨气，氯元素从单质 (12ml)-4]=2mL,解得x=1.2mL,A项正确，D项 转化为化合物，B不符合题意：镁在氨气中燃烧生成氯化镁，氯元 正确 素从单质转化为化合物，C不符合题意：根宿菌将空气中的氮气转 化为含氯化合物，氮元素从单质转化为化合物，D不符合题意。 6.(1)t025 (2)D(3)8NANH44.8L 2.D解析：N2会与金属Mg反应生成氮化镁，不可用作金属Mg治 炼的保护气，D项错误。 解析：由图可知，大气中的氨气发生还原反应①生成氨气和铵根离 3.D解析：NO2有毒，属于大气污染物，故A错误：NO,为红棕色气 子，发生氧化反应②生成亚硝酸根离子和硝酸根离子，反应③为动 体，将NO2通入水中，得到的硝酸溶液无色，B错误；NO2不能 植物蛋白转化为氨气和铵根离子，反应④为亚硝酸根离子和硝酸 由N2与02反应直接制备，N2与02在放电或高温条件下反应生 根离子转化为动植物蛋白，反应⑤为氨气和铵根离子发生氧化反 成NO,C错误；NO2中N为+4价，处于中间价态，既能降低也能升 应转化为亚硝酸根离子和硝酸根离子，亚硝酸根离子和硝酸根离 高，NO2既有氧化性也有还原性，D正确。 子发生还原反应⑥转化为氮气。(1)氮原子的核电荷数为7，核外 4.A解析：甲到乙过程液面上升，一定含有与水反应的气体， 有2个电子层，最外层电子数为5，原子的结构示意图为+7 N0,NO2,N2中只有N02与水能发生反应，则气体中一定有NO2: 综上所述A正确。 (2)A.由分析可知，①和②的转化过程都是游离态的氮元素转化为 5.A解析：解题依据的化学反应原理为4N02+02+2H20 化合态的氨元素的过程，属于氮的周定，故正确：B.由分析可知，反 必修第二册·SJ学霸16 应③为动植物蛋白转化为氨气和铵根离子，反应④为亚硝酸根离 4MgO+N2②I.NaOH溶液Ⅱ，吸收NO2,避免污染环境收 子和硝酸根离子转化为动植物蛋白，则③和④的转化说明含氨有 集N2Ⅲ.badc 机物和含氨无机物可以相互转化，故正确：C.由分析可知，反应⑤ 解析：(1)①NO2星红棕色，S02为无色气体，故下瓶气体颜色深： 为氢气和铵根离子发生氧化反应转化为亚硝酸根离子和硝酸根离 2N0,有氧化性，能被S02还原为N0,气体变为无色：③“有红棕 子，反应中氨元素被氧化，故正确：D.由分析可知，亚硝酸根离子 色气体产生”说明S02和NO2反应的产物中有NO,N0遇空气被 和硝酸根离子发生还原反应⑥转化为氨气，该过程有助于弥补人 氧化成NO2,S02与NO2的反应中NO2体现了氧化性：④NO2 工固氯对氮循环造成的影响，故错误。(3)由化学方程式可知，反 和S02反应的化学方程式为N0,+S0,一N0+S0,。(2)①由题 应中氨元素的化合价升高被氧化，伎根离子是反应的还原剂，硝酸 意分析可知，Mg与NO2发生置换反应，反应的化学方程式为 根离子是氧化产物，反应生成1ml硝酸根离子，电子转移的数目 4Mg+2N0,点整4ME0+N2:②1.由反应2N0,+2NaOH 为1mol×8xN,moI=8W,,氧元素的化合价降低被还原，氧气是 NaNO2+NaNO2+H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用 反应的氧化剂，由得失电子数目守恒可知，标准状况下消耗的氧气 是除去N2中混有的NO2:Ⅱ.干燥管的作用是吸收NO2,避免污 体积为1mx受x224L·m48L 染环境，装置B是利用排水法收集N2的装置：Ⅲ，正确的实验操 第2关（练准确率） 作步骤是：打开弹簧夹→通人NO(排尽装置中的空气)一→当硬质 玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹→点燃酒精灯。 7.A解析：燃油经过火花塞放电生成的N0主要是空气中的N2和 02生成的，C0主要是燃油不完全燃烧生成的，因此将燃油净化不 第3关（练思维宽度） 12.C解析：H转化为H,化合价降低，发生还原反应，A错误：N2生 能减少NO、C0的排放，A错误：影响反应速率的外因有温度、压 强、浓度、催化剂等，加热、使用合适的催化剂均能加快反应速率，B 成了NH,但是没有产生N原子，B错误：在反应过程中可能生 成N2H4和NH3,C正确：与传统工业合成氨法比较，电化学固氮 正确：酸性氧化物是能与水作用只生成酸、或与碱作用只生成一种 法不需要高温、高压，条件比较温和，具有研究价值，D错误。 盐和水的氧化物，C0和N0均为不成盐氧化物，C正确：由流程可 知，反应②是C0和N0生成N2和C02的反应，化学方程式为 13.(1)使尾气中的N0、N02被充分吸收Ca(0H)2(2)②③ (3)不同意二氧化氯能与水发生反应，产物中不可能生成二氧化氨 2C0+2N0堡化剂N2+2C02,D正确。 解析：由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气（含NO、NO2)反应， 8.D解析：无色气体一定不含NO2,可排除选项A、C,最后几乎无气 生成C(NO2)2,过量的石灰乳存在于滤渣中。(1)工艺中采用气 体剩余，则不含氯气，可排除选项B,分析可知，可能含N、 液逆流接触吸收，其目的是使尾气中的NO、NO,与石灰乳充分接 N0、C02o 触，N0、NO2被充分吸收；滤渣的主要成分是Ca(0H)2 9.A解析：该反应中C0(NH2)2中-3价的氮化合价升高到0价得到 (2)若n(NO):n(N02)>1:1,则一氧化氮过量，排放的尾气 氧化产物氯气，若参加反应的C0(NH2)2是2mol时生成氯气 中N0含量升高：若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量，二 2ml,N0中+2价的氨化合价降低到0价得到还原产物氮气，若参 氧化氯可与石灰乳反应生成Ca(N0,)2,产品中Ca(NO3)2含量升 加反应的N0是6ml得到氮气是3mol,所以氧化产物和还原产物 高。(3)若离子方程式为2N02+2H一N02↑+N0↑+H20,二 物质的量之比为2：3，A错误：常温下N0遇空气会生成红棕色的二 氧化氮能与水发生反应，产物中不可能生成二氧化氨，故不同意 氧化氮，B正确：N0中+2价的氯化合价降低到0价，所以该反应每 该同学书写的离子方程式。 消耗1 mol NO转移2mol电子，C正确：氮气和氧气在高温条件下发 生反应生成氮的氧化物，是造成汽车尾气污染的主要成因，D正确。 第二单元重要的含氮化工原料 10.D解析：反应①：NH→N,,N的化合价没有发生变化，不属于 第1课时氨气 氧化还原反应：反应②：NH2OH+N2H4,N的化合价由-1价降低 第1关（练速度） 为-2价，存在化合价变化，属于氧化还原反应：反应④：NO 1.D解析：氨气易液化得到液氨，液氨汽化时会吸收热量，降低周围 →NH20H.N的化合价由+3价降低为-1价，存在化合价变化，属 的温度，常用作制冷剂，A正确：浓氨水的溶液中存在如下平衡关 于氧化还原反应，故A错误：反应③：N2H+N2,N的化合价由-2 系：NH+H20一NH,·H20一NH+OH,将浓氨水加人碱石 价升高为0价，N被氧化，反应④：NO,→NH2OH,N的化合价由 灰中，氧化钙与水反应生成氢氧化钙以及氢氧化钠溶解时均放出 +3价降低为-1价，N被还原，故B带误：氮的固定是游离态的氮 热量，使溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡会向左移动，反应放出 转化为化合态的氢，因此反应③、⑤不是氯的固定，故C错误：反 的热量使氨气逸出，则可以用浓氨水和碱石灰制取少量氨气，B正 应④：NO→NH2OH,N的化合价由+3价降低为-1价，降低4价， 确；NH,的水溶液中，一水合氨能电离出自由移动的离子，溶液能 反应⑤：N0→N2,N的化合价由+3价降低为0价，降低3价，转 导电，C正确：氨气具有还原性，在催化剂作用下与氧气发生催化 移电子数之比为4：3，故D正确。 氧化反应生成一氧化氮，一氧化氢与氧气反应生成二氧化氮，二氧 11.(1)①下②两气体混合后.颜色由红棕色变为无色③N0 化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，则氨催化氧化制硝酸是利用 氧化④N0,+S0,一N0+S0,(2)①4Mg+2N0,点增 了NH的还原性，D错误。 参考答案学霸17