5.2 第1课时 氮气和氮的氧化物 课后达标 素养提升(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版）

1．海洋生物参与氮循环的过程如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应①中发生了电子转移 B．反应③⑤属于氮的固定 C．反应③可能有氧气参与 D．生物死亡后，氮不再参与海洋中的氮循环 答案：C 2．(2024·大连高一期末)某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。下列关于原混合气体成分的判断正确的是(　　) A．肯定有SO2和NO2 B．肯定只有NO C．可能有Cl2和O2 D．肯定没有Cl2、O2和NO2 解析：选D。由于混合气体呈无色，因此其中一定没有Cl2、NO2；将混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明混合气体中含有SO2；将剩余气体排入空气中呈红棕色，说明混合气体中含有NO，故混合气体中没有O2。 3．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是　(　　) A．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成 B．探究NO和N2O可能化合生成NO2 C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3 D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用 解析：选B。NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价降低。 4．把少量NO2通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是(　　) A．氧气 B．二氧化氮 C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮 解析：选C。假设3 mol二氧化氮和水反应生成2 mol硝酸和1 mol一氧化氮，2 mol硝酸和小苏打反应生成2 mol二氧化碳，2 mol二氧化碳和过氧化钠反应生成1 mol氧气，1 mol一氧化氮和0.5 mol氧气反应生成1 mol二氧化氮，所以最后收集到的气体是二氧化氮和氧气。 5．(2024·蚌埠高一月考)氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如下图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　) A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C．过程⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO D．过程⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O 解析：选D。过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，发生的反应是N2＋O22NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；过程⑤中NO被氧化为NO，涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO，C正确；过程⑥中氮元素化合价降低，NO被还原，涉及的反应不可能为2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O，该反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，D错误。 6．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，分别通入容积相同的试管，并立即倒立于水槽中，如右图所示。待试管内液面稳定后，剩余气体的体积依次为V1、V2、V3、V4，剩余气体的体积最大的是(　　) A．V1 B．V2 C．V3 D．V4 解析：选B。在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体分别通入容积相同的试管，并立即倒立于水槽中，①二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，根据化学方程式知，参加反应的氧气的体积为氧气总体积的，二氧化氮全部参加反应，所以试管内气体减少的体积为试管容积的，故剩余气体的体积为试管容积的(V1)；②二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，一氧化氮和水不反应，根据化学方程式知，气体减少的体积是二氧化氮总容积的，二氧化氮占混合气体的，所以试管内气体减少的体积为试管容积的，故剩余气体的体积为试管容积的(V2)；③氯化氢全部溶于水，氮气不溶于水，所以试管内气体减少的体积为试管容积的，故剩余气体的体积为试管容积的(V3)；④二氧化硫易溶于水，能和水反应生成亚硫酸SO2＋H2OH2SO3，生成的亚硫酸与氧气反应生成硫酸：2H2SO3＋O2===2H2SO4，氧气难溶于水，所以试管内气体减少的体积为试管容积的，故剩余气体的体积为试管容积的(V4)。综上所述，待试管内液面稳定后，剩余气体的体积最大的是V2。 7．现有12 mL NO2、O2的混合气体，通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，原混合气体中氧气的体积可能是(　　) A．1.2 mL B．2.4 mL C．3 mL D．4.2 mL 解析：选A。4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，设原混合气体中O2的体积为V(O2)。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。 8．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“催化净化器”，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，设计了如下图所示的装置(部分夹持装置已略去)。 (1)装置Ⅲ的主要作用为_________________________________________。 (2)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)该套装置的不完善之处是___________________________________。 (4)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)工业上常用纯碱液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋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，a、b应满足的关系为____________。Na2CO3溶液中溶质的物质的量浓度为________mol·L－1。　 解析：(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂、加热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，故向装置Ⅱ中通入氧气时，一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，因此装置Ⅱ中可观察到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，因此该装置的不完善之处是无尾气处理装置。(4)依据题意和质量守恒可知，该反应的化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。(5)依据反应2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋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，气体才会完全被Na2CO3溶液吸收。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。 答案：(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)　 9．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在放电条件下生成NO ③NH3催化氧化生成NO (2)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Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原，写出NO、O2、BaO反应生成Ba(NO3)2的化学方程式： ___________________________________________________________。 (3)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作为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1 mol N2时，转移电子的物质的量为________mol。 解析：(1)氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，N2和H2合成NH3、N2和O2在放电条件下生成NO，均属于氮的固定。(2)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===2Ba(NO3)2。(3)由题图可知，CO与NO在Rh催化剂作用下反应生成CO2和N2，化学方程式为2CO＋2NO2CO2＋N2，碳元素化合价升高，CO被氧化，氧化产物是CO2，氮元素化合价从＋2价降至0价，生成1 mol N2时，有2 mol氮原子变价，转移4 mol电子。 答案：(1)①②　(2)2BaO＋4NO＋3O2===2Ba(NO3)2　(3)CO2　4 10．如下图所示，在注射器里吸入20 mL NO(标准状况下)，然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(标准状况，按O2占空气总体积的 计算)，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(　　) A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C．最终剩余气体体积约为36 mL D．所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L－1(假设所得硝酸的体积与吸入水的体积相同) 解析：选B。一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮，二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮，反应的化学方程式分别为2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。注射器中一氧化氮的体积为20 mL，氧气的体积为30 mL×＝6 mL，标准状况下，气体体积之比等于物质的量之比，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，氧气完全参与反应，参与反应的一氧化氮的体积为8 mL，最终剩余12 mL NO。注射器内气体先由无色变成红棕色，然后慢慢变浅，最终气体为无色，A项正确；反应后气体体积为12 mL＋(30 mL－6 mL)＝36 mL，气体体积减小，故反应过程中注射器的活塞缓缓向左移动，B项错误、C项正确；生成硝酸的物质的量为，故硝酸的浓度为≈0.07 mol·L－1，D项正确。 11．实验室以空气和镁为原料制备 Mg3N2 的装置如下图所示(夹持和加热装置略去)： 下列说法正确的是(　　) A．A、B 中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B．若去掉C，则对产品纯度无影响 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 解析：选C。A．要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，选项A错误；B．若去掉C，则镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，选项B错误；C．实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，再加热D，选项C正确；D．E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，避免进入D中干扰实验，选项D错误。 12．(2024·常州高一调研)某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是(　　) 甲 乙 丙 丁 戊 己 已知：①装置甲用于制备NO。②浓硝酸可氧化NO。③NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置戊中反应的化学方程式：2NO＋2Fe2FeO＋N2 C．装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO2 D．装置乙是干燥装置，防止水蒸气进入装置戊中干扰反应 解析：选D。本实验验证NO与铁粉反应生成N2和FeO，装置甲用于制备NO气体，NO能与装置中氧气反应生成NO2，制备的NO气体中混有水蒸气、硝酸蒸气和NO2，水蒸气能与铁反应，干扰实验，需要除去，使NO2先与水反应生成硝酸和NO，干燥后再与铁反应，NO有毒，需要尾气处理。根据已知信息可知，尾气处理时应先通过浓硝酸，最后通过NaOH溶液，故装置的连接顺序是a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，故A正确；装置戊中，NO与铁粉反应生成氮气和FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，故B正确；根据分析可知，装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO2，故C正确；由题给已知信息可知，浓硝酸的作用是将NO氧化成NO2，便于NaOH溶液吸收，防止污染环境，故D错误。 13．(2024·潍坊高一测试)用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，部分工艺流程如下图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．“吸收”时主要反应的化学方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O B．若将石灰乳改为澄清石灰水，则吸收效率将会增大 C．采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收 D．若尾气中n(NO2)∶n(NO)＜1∶1，则吸收后排放的气体中NO含量升高 解析：选B。该工艺的反应物是NO、NO2和Ca(OH)2，生成物是Ca(NO2)2和H2O，根据得失电子守恒和质量守恒，可得化学方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O，A选项正确；Ca(OH)2微溶于水，所以澄清石灰水中Ca(OH)2浓度很小，若将石灰乳改为澄清石灰水，则吸收NO、NO2的效率将会减小，B选项错误；采用气液逆流接触，增大了气体和液体的接触面积，有利于尾气中NO、NO2的充分吸收，C选项正确；根据NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O可知，当尾气中n(NO2)∶n(NO)＜1∶1时，NO过量，NO不能被石灰乳完全吸收，排放的气体中NO含量升高，D选项正确。 14．(2024·莱州一中高一月考)亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及试剂，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。 已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O； ②气体液化的温度：NO2为21 ℃，NO为－152 ℃。　 (1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是 ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (2)该实验装置的明显缺陷是___________________________________。 (3)关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。 ①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是 ___________________________________________________________。 ②装置B的作用是____________________________________________。 (4)通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式： ___________________________________________________________。 (5)①水合肼(N2H4·H2O)是一种重要的化工原料，在医药、农业及燃料上都有着广泛的应用。目前，我国生产水合肼均采用尿素法，即利用NaClO溶液、NaOH溶液与尿素[CO(NH2)2](尿素中的C元素化合价为＋4价，N元素化合价为－3价)反应制得粗肼(N2H4)，则NaClO与尿素的物质的量之比为________。 ②火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料，二氧化氮为氧化剂，生成无毒无害的物质，写出反应的化学方程式：________________________________________。 解析：(1)空气中的氧气能氧化NO，所以必须先排尽空气，防止可能生成的NO被氧化成NO2，造成对装置A中反应气体产物检验不完全。 (2)该实验装置的明显缺陷是无尾气吸收装置，会导致氮氧化物直接排放到空气中造成污染。 (3)①已知气体液化的温度：NO2为21 ℃，NO为－152 ℃，若装置A中产生的气体含有NO，则经过装置B的冷却后，进入装置C中的气体能和氧气反应生成红棕色气体，即现象是装置C中出现红棕色气体。 ②NO2气体液化的温度为21 ℃，故装置B的作用是冷凝使NO2完全液化。 (4)通过上述实验探究可知，装置A中亚硝酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化氮、一氧化氮和水，反应的化学方程式是2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O。 (5)①NaClO具有氧化性，NaClO溶液、NaOH溶液与尿素[CO(NH2)2]反应制得粗肼(N2H4)，反应中氮元素化合价升高，则次氯酸钠为氧化剂，氯元素化合价降低得到氯化钠，结合质量守恒可知，同时生成碳酸钠，故生成粗肼反应的化学方程式为NaClO＋CO(NH2)2＋2NaOH===N2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl，NaClO与尿素的物质的量之比为1∶1。 ②火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料，二氧化氮为氧化剂，生成无毒无害的物质氮气和水，反应的化学方程式为2N2H4＋2NO2===3N2＋4H2O。 答案：(1)防止可能生成的NO被空气中氧气氧化 (2)无尾气吸收装置　(3)①装置C中出现红棕色气体　②冷凝使NO2完全液化　(4)2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O　(5)①1∶1　②2N2H4＋2NO2===3N2＋4H2O 学科网（北京）股份有限公司 $