8 课时精练(七) 氮的固定-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（苏教版2019）

课时精练(七)　氮的固定 (本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！) [基础达标练] 1．氮气的用途也很广泛，下列不属于氮气用途的是(　　) A．合成氨制作氮肥 B．充入灯泡作保护气 C．液氮可作制冷剂 D．医疗上可作为危重病人的急救气 D　[氮气与氢气合成氨能用于制作氮肥、氮气充入灯泡作保护气、液氮蒸发吸热用作制冷剂属于氮气的用途；氮气不具有帮助呼吸的性质，医疗上不可作为危重病人的急救气，故选D。] 2．(2022·福建师范大学附属中学下学期期中)下列关于氮气的说法中正确的是(　　) A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸 B．N2＋3H22NH3，该反应用于工业合成氨 C．生物固氮是指生物从土壤中吸收含氮养料 D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，氮气作还原剂 A　[A.氮气是空气的主要成分之一，在正常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，故A正确；B.工业合成氨的反应方程式为N2＋3H22NH3，故B错误；C.生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气转化为含氮的化合物的过程，故C错误；D.在反应3Mg＋N2Mg3N2中，氮元素化合价降低，氮气作氧化剂，故D错误；选A。] 3．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是(　　) A．氮的氧化物都是酸性氧化物 B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 C．NO与H2O反应生成HNO3 D．只能用排水法收集NO D　[NO不能与碱溶液反应，属于不成盐氧化物，A项错误；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B项错误；NO与水不反应，C项错误。] 4．(2022·盐城市伍佑中学下学期学情调研)近年来，利用半导体光催化实现还原氮气制备氨气引起全世界极大关注。下图是在半导体光催化的作用下，N2被光催化材料捕获进而被还原实现“N2→NH3”的转化示意图。下列说法正确的是(　　) A．此方法不属于人工固氮技术 B．由转化示意图可知，氮气化学性质很活泼 C．该反应过程中有共价键的断裂和形成 D．该反应的化学方程式N2＋3H22NH3 C　[A.该方法是通过人工将氮气转化为氨气，属于人工固氮技术，A错误；B.氮气结构式为：N≡N，氮氮三键键能很大，不易断裂，氮气常温下十分稳定，B错误；C.该反应过程中有N≡N、O－H键断裂，N－H、O==O键生成，C正确；D.由图可知，氮气和水在半导体光催化的作用下生成氨气和氧气，方程式为：2N2＋6H2O4NH3＋3O2，D错误；故选C。] 5．按下图进行实验，试管内装有12 mL NO，然后间歇而缓慢地通入8 mL O2，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．试管内气体为无色的NO C．试管内气体为无色的O2 D．试管内液面上升至充满整个试管 B　[试管内装有12 mL NO，然后间歇而缓慢地通入8 mL氧气，依据反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，知NO过量，反应后剩余NO的体积为12 mL－8 mL×＝ mL，即试管内气体为无色的NO。] 6．关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是(　　) A．两种气体都是无色有毒的气体，且都可用水吸收以消除对空气的污染 B．二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸 C．两种气体都具有强氧化性，因此都能够使品红溶液褪色 D．两种气体溶于水都可以与水反应，且只生成相应的酸 B　[A中二氧化氮为红棕色气体；B中二氧化氮跟水反应，生成了硝酸，硝酸氧化亚硫酸生成硫酸，能得到两种常用的强酸；C中二氧化硫的漂白原理不是利用强氧化性，二氧化硫也不具有强氧化性；D中二氧化氮跟水反应，还生成了一氧化氮，故选项B符合题意。] 7．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是(　　) ①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　 ④N2→NO　⑤N2→NH3 A．① B．②⑤ C．④ D．③④ C　[①N2→NO2不能一步完成，②③NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂，故选C。] 8．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的体积比为(　　) A.1∶2 B．2∶5 C．3∶7 D．无法确定 C　[设原混合气体中含NO x mol，则含NO2 (1－x) mol，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3得x＋＝0.4，x＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝x∶(1－x)＝0.3∶(1－0.3)＝3∶7。] 9．为有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验。按图组装好实验装置，并检查装置的气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。 (1)打开止水夹a，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶中。关上止水夹a，观察到的现象是_____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________， 原因是___________________________________________________________。 (2)然后轻轻摇动烧瓶，烧瓶中观察到的现象是________________，产生此现象的原因是____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (3)若最后烧瓶中充满了水，则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为________(同温同压下)，用化学方程式说明你是如何计算的__________________________________________ __________________________________________________________________________。 解析：　(1)无色的NO能与O2反应生成红棕色的NO2。(2)轻轻摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以烧瓶中的红棕色气体又变为无色，因为烧瓶内气体的量减少，引起烧瓶内气体的压强减小，所以烧杯内的水会倒吸入烧瓶中，使烧瓶中液面上升。(3)发生的反应为①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则当NO与氧气的体积之比为4∶3时，完全溶于水。 答案：　(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色　发生反应2NO＋O2===2NO2 (2)烧瓶中红棕色气体又变为无色，烧杯中的水倒吸至烧瓶中(或烧瓶中液面上升)　发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)4∶3　发生的反应为①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，当NO与氧气的体积之比为4∶3时，完全溶于水 [能力提升练] 10．(2022·凌源市三校下学期联考)某化学兴趣小组利用如图装置进行下列操作：一支注射器中吸入45 mL NO2，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，充分振荡后，打开弹簧夹，快速吸入15 mL由N2和O2组成的混合气体[其中V(N2)∶V(O2)＝4∶1]后夹上弹簧夹，充分振荡后，注射器中剩余气体的成分及气体总体积分别为(所有气体均处于常温常压下)(　　) A．NO和N2，23 mL B．NO2和N2，45 mL C．NO和N2，45 mL D．NO，23 mL A　[NO2与水发生了反应：3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，45 mL NO2反应生成15 mL NO，吸入15 mL由N2和O2组成的混合气体[其中V(N2)∶V(O2)＝4∶1]，则N2的体积为15 mL×＝12 mL，O2体积为15 mL×＝3 mL，发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，3 mL O2消耗4 mL NO，则剩余NO为(15－4) mL＝11 mL，N2难溶于水，则剩余气体为NO和N2，总体积为11＋12＝23 mL，故选A。] 11．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．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 C　[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， A错误；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，B错误；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，C正确；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，D错误。] 12．(2022·白城市第一中学下学期期中)将气体体积分别为V1 mL、V2 mL、V3 mL的NO、NO2、O2混合于一支大试管中，将此大试管倒立于水槽中，最终大试管内充满水。则V1、V2、V3之比可能是(　　) A．3∶4∶5 B．5∶1∶4 C．4∶2∶3 D．3∶2∶6 B　[根据同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，有NO、NO2、O2混合于一支大试管中，将此大试管倒立于水槽中，最终大试管内充满水，即三种气体恰好完全反应生成HNO3，根据氧化还原反应中得失电子总数相等可知，n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)，即3V(NO)＋V(NO2) ＝4V(O2)，据此分析解题。A.3×3＋4≠5×4，A不符合题意；B.5×3＋1＝4×4，B符合题意；C.4×3＋2≠3×4，C不符合题意；D.3×3＋2≠6×4，D不符合题意；故答案为B。] 13．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： (1)一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________。 (2)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______________________________________________________； 滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是____________(填化学式)。 (3)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___________________________________________； 若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2的含量升高。 (4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为____________________________________________________。 解析：　(1)若NO与NO2反应生成新的氧化物，必然是NO中N的化合价升高被氧化，NO2中N的化合价降低被还原，生成的新的氧化物中N的化合价应该介于＋2和＋4之间，为＋3价，据此写出反应方程式：NO＋NO2N2O3。(2)气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有Ca(OH)2微溶于水，所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。(3)当n(NO)＞n(NO2)时，NO过剩；当n(NO)＜n(NO2)时，NO2过剩，剩余的NO2与Ca(OH)2反应生成Ca(NO2)2和Ca(NO3)2。(4)依据化合价升降守恒，NO生成NO时氮元素化合价降低，则反应中NO中氮元素的化合价也有升高，可能生成NO或NO2，但在水溶液中NO2会与水反应生成NO，所以最终产物为NO，据此写出离子方程式：3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O。 答案：　(1) NO＋NO2N2O3。 (2)使尾气中的NO、NO2被充分吸收　 Ca(OH)2 (3)排放气体中NO含量升高 (4) 3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O 14．氮化镁(Mg3N2)在工业上具有非常广泛的应用。某化学兴趣小组用镁与氮气反应制备Mg3N2并进行有关实验。实验装置如下所示： 已知：①氮化镁常温下为浅黄色粉末，极易与水反应。 ②亚硝酸钠[NaNO2]和硫酸铵[(NH4)2SO4]制取氮气的反应剧烈放热，产生氮气的速度较快。 ③温度较高时，亚硝酸钠会分解产生O2等。 回答下列问题： (1)仪器b的名称是________，写出装置A中发生反应的化学方程式____________________________________________________________________________。 (2)反应开始时先点燃A处酒精灯，目的是___________________________________。 (3)装置C中为饱和硫酸亚铁溶液，作用是____________________________________。 (4)加热至反应开始发生，需移走A处酒精灯，原因是_________________________。 (5)E处发生的化学方程式为___________________________________________________ __________________________，将产生的浅黄色粉末加入水中，产生刺激性气味的气体和一种白色沉淀，该反应的化学方程式为____________________________________。 解析：　 (1)根据仪器构造可判断仪器b的名称是圆底烧瓶，装置A中发生反应的化学方程式为2NaNO2＋(NH4)2SO42N2↑＋Na2SO4＋4H2O。 (2)由于装置中含有空气，氧气能与镁反应生成氧化镁，则反应开始时先点燃A处酒精灯，目的是排尽装置内的空气。 (3)由于温度较高时，亚硝酸钠会分解产生氧气，而氧气与镁发生反应，因此装置C中为饱和硫酸亚铁溶液可以除去氧气。 (4)由于亚硝酸钠和氯化铵制取氮气的反应剧烈放热，产生氮气的速率较快，移走A处酒精灯，能避免温度过高，造成亚硝酸钠会分解产生氧气。 (5)E处氮气和镁反应生成氮化镁，则发生的化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2，将产生的浅黄色粉末加入水中，产生刺激性气味的气体和一种白色沉淀，气体是氨气，沉淀是氢氧化镁，该反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。 答案：　(1)圆底烧瓶　2NaNO2＋(NH4)2SO42N2↑＋Na2SO4＋4H2O (2)排尽装置内的空气 (3)吸收O2 (4)该反应剧烈放热 (5)3Mg＋N2Mg3N2　 Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ 学科网（北京）股份有限公司 $$