5.2.1 氮气和氮氧化物 讲义 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 氮气和氮氧化物 ( 钠及其化合物 ) 一、氮气与氮的固定 1．氮元素 氮的位-构-性 一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 氮在自然界中的存在 2．氮气 氮分子的结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应 化学性质 ①金属镁：N2+3MgMg3N2，氮气表现氧化性； ②氢气：N2+3H22NH3，氮气表现氧化性； ③氧气：N2+O22NO，氮气表现还原性。 3．氮的固定 概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 自然固氮 高能固氮（雷雨天气N2转化为NO） 生物固氮（豆科植物的根瘤菌固氮） 人工固氮 工业合成氨 仿生固氮（某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用） 自然界中氮的循环 【课堂小练1】 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．下列说法中，正确的是（ ） A.N2和O2在放电的条件下会直接生成NO B.氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键 C.氮的固定中氮元素一定被氧化 D.工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮 二、NO与NO2 1．NO和NO2的性质 氮的氧化物 NO NO2 物理 性质 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶于水 易溶于水 化学 性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 与H2O反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与碱反应 不反应 2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O 2． NO、NO2溶于水的相关计算 ①NO2和O2的混合气体与水反应 由4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知 ②NO和O2的混合气体与水反应 由4NO+3O2+2H2O===4HNO3可知 例1：有一只充有20 mL NO2和NO混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)　　　　　。  例2：假设试管内充有100 mL NO，通入多少O2才能使水充满试管？ 【课堂小练2】 4．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 5．现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能是　　　　。  【课时对点练习】 题组一　氮气与氮的固定 1．(2024·北京高一期中)下列过程属于自然固氮的是(　　) A.用N2和H2合成NH3 B.闪电时大气中氮气和氧气化合生成一氧化氮 C.由氨气制硝酸 D.从空气中分离出液态氮气 2．(2024·江苏淮安高一期中)氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。下列关于N2的叙述错误的是(　　) A.氮是农作物生长的必需元素 B.N2既可作氧化剂又可作还原剂 C.氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D.1 mol N2可与3 mol H2反应生成2 mol NH3 3．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 4．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 题组二 NO与NO2 5．(2024·江苏无锡高一期中)下列对NO和NO2的描述正确的是(　　) A.NO是无色气体，可用向上排空气法收集 B.NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂 C.NO2可由N2和O2直接化合得到 D.从元素化合价角度看，NO只有还原性 6．下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　) A.氮的氧化物都能与水反应生成相应的酸 B.NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色 C.NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 D.NO是酸性氧化物 7．(2024·江苏常州高一段考)下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　) A.NO2与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物 B.除去NO2中混有的NO，可将混合气体通入水中 C.NO与NO2互为同素异形体 D.3NO2+H2O===2HNO3+NO中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2 8．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 9．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 题组三 NO与NO2溶于水的相关计算 10．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(　　) A.5∶3 B.3∶5 C.3∶2 D.2∶3 11．如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，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面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是(　　) A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是N2与NO的混合气体 C.可能是NO与NO2的混合气体 D.只可能是NO2一种气体 12．(2024·开封高一段考)有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是(　　) A.1∶2∶1 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 13．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 14．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(　　) A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3 15．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 16．(2024·天津高一段考)以下是氮循环的一部分： (1)通常状况下，氮气的颜色是　　　　。  (2)反应③的化学方程式是　　　　　　　　　　　　。  (3)NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应中，氧化剂是　　　　。  (4)化合物A的化学式是　　　　。  (5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO+2CO===2CO2+N2。当生成1 mol N2时，被还原的NO为　　　　 mol。  17．某校化学兴趣小组用如图装置验证NO2的氧化性和NO的还原性。 已知：①装置甲中发生的反应为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 ②硝酸具有挥发性，可将I-氧化成I2。 请回答下列问题： (1)装置乙中的现象是　　　　　　　　　　　　。   (2)说明NO具有还原性的操作和现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。   (3)小组一成员对实验设计提出了疑问，他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性，他的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。   (4)小组另一成员为探究NO2的氧化性，进行如图实验。 由图B和图C中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。   18．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 。 【参考答案】 【课堂小练1】 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。 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．下列说法中，正确的是（ ） A.N2和O2在放电的条件下会直接生成NO B.氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键 C.氮的固定中氮元素一定被氧化 D.工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮 答案 A 例1：有一只充有20 mL NO2和NO混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)　　　　　。  答案　2∶3 解析　设混合气体中二氧化氮的体积为V，则： 3NO2+H2O===2HNO3+NO　气体体积减少 3　　　　　　　　　　1　　　2 V　　　　　　　　　　　　20 mL-12 mL=8 mL 所以V==12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则混合气体中一氧化氮的体积为20 mL-12 mL=8 mL，则原混合气体中NO和NO2体积比为8 mL∶12 mL=2∶3。 例2：假设试管内充有100 mL NO，通入多少O2才能使水充满试管？ 答案已知：2NO+O2===2NO2　①，3NO2+H2O===2HNO3+NO　②，由反应①×3+②×2得：4NO+3O2+2H2O===4HNO3，即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满试管，故需通入75 mL O2。 【课堂小练2】 4．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。 5．现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能是　　　　。  答案　4 mL或1.2 mL 解析　(总反应式法)根据有关的反应： 4NO2+O2+2H2O===4HNO3、3NO2+H2O===2HNO3+NO 设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。 ①若剩余O2，则V剩=V(O2)-[12 mL-V(O2)]=2 mL，解得V(O2)=4 mL。 ②若剩余NO，则V剩=[12 mL-V(O2)-4V(O2)]=2 mL，解得V(O2)=1.2 mL。 【课时对点练习】 题组一　氮气与氮的固定 1．(2024·北京高一期中)下列过程属于自然固氮的是(　　) A.用N2和H2合成NH3 B.闪电时大气中氮气和氧气化合生成一氧化氮 C.由氨气制硝酸 D.从空气中分离出液态氮气 答案　B 解析　用N2和H2合成NH3，属于人工固氮，A错误；闪电时大气中氮气和氧气化合生成一氧化氮，属于自然固氮，B正确；由氨气制硝酸、从空气中分离出液态氮气不属于固氮，C、D错误。 2．(2024·江苏淮安高一期中)氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。下列关于N2的叙述错误的是(　　) A.氮是农作物生长的必需元素 B.N2既可作氧化剂又可作还原剂 C.氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D.1 mol N2可与3 mol H2反应生成2 mol NH3 答案　D 解析　N2与H2反应生成NH3的反应是可逆反应，所以1 mol N2与3 mol H2反应生成NH3的物质的量小于2 mol，故选D。 3．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。 4．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。 题组二 NO与NO2 5．(2024·江苏无锡高一期中)下列对NO和NO2的描述正确的是(　　) A.NO是无色气体，可用向上排空气法收集 B.NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂 C.NO2可由N2和O2直接化合得到 D.从元素化合价角度看，NO只有还原性 答案　B 解析　NO易与O2反应生成NO2，不能用排空气法收集，只能采用排水法收集，A错误；N2和O2在高温或放电条件下反应生成NO，NO2不能直接由N2和O2直接化合得到，C错误；NO中氮元素显+2价，处于中间价态，则NO既有氧化性又有还原性，D错误。 6．下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　) A.氮的氧化物都能与水反应生成相应的酸 B.NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色 C.NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 D.NO是酸性氧化物 答案　C 解析　NO2为红棕色气体，但通入水中后和水反应生成HNO3和NO，溶液无色，B错误；NO、NO2都有毒，且NO是汽车气缸中的氮气和氧气在高温条件下生成的，则汽车尾气中有NO气体，C正确。 7．(2024·江苏常州高一段考)下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　) A.NO2与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物 B.除去NO2中混有的NO，可将混合气体通入水中 C.NO与NO2互为同素异形体 D.3NO2+H2O===2HNO3+NO中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2 答案　D 解析　NO2能与水反应生成硝酸和NO，所以NO2不是酸性氧化物，A错误；NO2能与水反应生成硝酸和NO，NO和水不反应，混合气体通入水中不能除去NO2中混有的NO，B错误；NO与NO2是氮元素的两种氧化物，二者不互为同素异形体，C错误。 8．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。 9．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。 题组三 NO与NO2溶于水的相关计算 10．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(　　) A.5∶3 B.3∶5 C.3∶2 D.2∶3 答案　C 解析　解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算。设混合气体中NO2的体积为x， 3NO2+H2O===2HNO3+NO　 　ΔV 3 mL 1 mL 3 mL-1 mL=2 mL x (50-30) mL=20 mL =，x=30 mL，则原混合气体中NO的体积为50 mL-30 mL=20 mL，所以V(NO2)∶V(NO)=30 mL∶20 mL=3∶2。 11．如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，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面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是(　　) A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是N2与NO的混合气体 C.可能是NO与NO2的混合气体 D.只可能是NO2一种气体 答案　C 解析　试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。 12．(2024·开封高一段考)有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是(　　) A.1∶2∶1 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 答案　C 解析　气体完全溶于水，即NO2、NO和O2恰好完全反应，全部生成硝酸，根据得失电子守恒：n×3+n=n×4，即：V×3+V=V×4。2×3+1≠4，A不符合；3×3+4≠2×4，B不符合；16×3+4=13×4，C符合；3×3+4≠4×4，D不符合。 13．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。 14．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(　　) A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3 答案　A 解析　4NO2+O2+2H2O===4HNO3、4NO+3O2+2H2O===4HNO3，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。 15．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。 16．(2024·天津高一段考)以下是氮循环的一部分： (1)通常状况下，氮气的颜色是　　　　。  (2)反应③的化学方程式是　　　　　　　　　　　　。  (3)NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应中，氧化剂是　　　　。  (4)化合物A的化学式是　　　　。  (5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO+2CO===2CO2+N2。当生成1 mol N2时，被还原的NO为　　　　 mol。  答案　(1)无色　(2)3NO2+H2O===2HNO3+NO　(3)NO2　(4)HNO3　(5)2 解析　N2和O2在放电的条件下生成NO，NO与氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮。 17．某校化学兴趣小组用如图装置验证NO2的氧化性和NO的还原性。 已知：①装置甲中发生的反应为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 ②硝酸具有挥发性，可将I-氧化成I2。 请回答下列问题： (1)装置乙中的现象是　　　　　　　　　　　　。   (2)说明NO具有还原性的操作和现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。   (3)小组一成员对实验设计提出了疑问，他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性，他的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。   (4)小组另一成员为探究NO2的氧化性，进行如图实验。 由图B和图C中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。   答案　(1)溶液变蓝色 (2)打开止水夹，挤压空气囊，丙中气体由无色变为红棕色 (3)挥发出来的HNO3，以及NO2和水反应生成的HNO3，也可将I-氧化成I2，使溶液变蓝 (4)NO2+SO2===NO+SO3 解析　(1)碘化钾被氧化为单质碘，淀粉遇碘变蓝。(2)丙中NO2与水反应生成的NO会和氧气反应生成红棕色的NO2，证明NO具有还原性，故操作和现象为打开止水夹，挤压空气囊，丙中气体由无色变为红棕色。(3)浓硝酸具有挥发性，且NO2与水反应生成硝酸，硝酸具有强氧化性，也能将碘离子氧化成单质碘，使溶液变蓝，对NO2的性质检验造成干扰。(4)题图B中为“无色气体”，C中“有红棕色气体产生”，说明B中NO2和SO2反应生成了NO，NO2表现氧化性，而SO2则表现还原性，故反应的化学方程式为NO2+SO2===NO+SO3。 18．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 。 ( 250 ~ 3 80 ℃ )【答案】（1） ①NO+NO2+OH- ==NO2-+H2O ②NaNO3 NO （2） ( 催化剂 )①-3 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O 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。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$