第一单元 氮的固定（专项训练）化学苏教版必修第二册

第一单元　氮的固定 题型01 氮分子的结构与性质 题型02 氮的固定 题型03 一氧化氮和二氧化氮的性质 题型04 氮的氧化物与水反应的简单计算 题型01 氮分子的结构与性质 1．氮气分子的结构 氮气分子的电子式和结构式分别为、N≡N。 2．氮气的物理性质 颜色 气味 溶解性 密度 无色 无味 难溶于水 比空气的稍小 3．氮气的化学性质 通常状况下很稳定，与大多数物质很难发生化学反应。但在高温或放电等特殊条件下，氮气也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。 ①氮气能与氧气在放电条件下直接化合，反应的化学方程式为N2+O22NO。 ②氮气能与氢气反应，化学方程式为N2+3H22NH3。该反应是工业合成氨的反应原理。 ③氮气能与金属镁反应，化学方程式为3Mg+N2Mg3N2。 【典例1】下列关于氮气的叙述错误的是(　　) A.N2是一种无色、无味的气体 B.N2可用作生产氮肥的原料 C.N2可用浓硫酸或碱石灰干燥 D.N2可用排空气法收集 【答案】D 【解析】N2是一种无色、无味的气体，A正确；N2可与H2反应生成氨气，NH3可用于生产氮肥，B正确；N2与浓硫酸和碱石灰都不反应，可用它们干燥，C正确；N2的密度比空气略小，不能用排空气法收集，D错误。 【变式1-1】下列关于氮气的说法错误的是( ) 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．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气 D．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂 【答案】D 【解析】氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，A项正确；液氮汽化吸热，可用于制造低温环境，B项正确；氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，C项正确；氮气与氢气生成氨气的反应中，N的化合价从0降低到－3，作氧化剂，D项错误。 【变式1-2】下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A．通常情况下，氮气性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 【答案】A 【解析】氮气分子中含有氮氮三键，性质比较稳定，A项正确；N2不能在O2中燃烧，N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO，B项错误；N2与H2的反应是可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3，C项错误；氮气中氮元素的化合价为0价，在化学反应中既可以升高也可以降低，既可作氧化剂，也可作还原剂，D项错误。 题型02 氮的固定 1.概念 将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫作氮的固定。 2.方法 (1)自然固氮 ①自然 固氮 ②“雷雨发庄稼”的原理 N2NONO2HNO3硝酸盐 化学方程式为a：N2+O22NO， b：2NO+O2===2NO2， c：3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (2)人工固氮——合成氨 在高温、高压和催化剂条件下，以氮气和氢气为原料合成氨，其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。该反应放出大量的热，工业上可用来预热原料气，合成氨达到平衡时，分离出氨后，将未反应的N2、H2送回合成塔循环使用。  【典例2】下列反应属于氮的固定的是(　　) A.3NO2+H2O===2HNO3+NO B.2NO+O2===2NO2 C.N2+O22NO D.4NH3+5O24NO+6H2O 【答案】C 【解析】氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物的过程，即由单质变为化合物，故选C。 【变式2-1】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中生成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发生的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO 【答案】B 【解析】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；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。 【变式2-2】下列反应属于氮的固定的是( ) A．NO与O2反应生成NO2 B．NH3经催化氧化生成NO C．N2和O2在放电条件下生成NO D．由NH3制碳铵或硫铵 【答案】C 【解析】NO与O2反应生成NO2，NH3经催化氧化生成NO，由NH3制碳铵或硫铵，都是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，A、B、D项错误；N2和O2在放电条件下合成NO，是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于氮的固定，C项正确。 【变式2-3】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　) A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③ C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D．向海洋排放含NO的废水，会影响海洋中NH的含量 【答案】D 【解析】海洋中的氮循环起始于N2―→NH，即起始于氮的还原，A项错误；海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B项错误；反硝化作用中N化合价降低，被还原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O2参与，C项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排放含NO的废水，会使NO增多，反硝化作用增强，海洋中N2增多，从而影响海洋中NH的含量，D项正确。 题型03 一氧化氮和二氧化氮的性质 物质 NO2 NO 色、味、态 红棕色、有刺激性气味的气体 无色、无味的气体 溶解性 易溶于水(不是酸酐) 微溶于水 毒性 有毒 有毒 与水 反应 3NO2＋H2O===NO＋2HNO3 — 氧化性 还原性 既有氧化性又有还原性：3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 既有氧化性又有还原性，但主要表现还原性：2NO＋O2===2NO2，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 其他 特性 能自行化合：2NO2N2O4(无色)，NO2是造成光化学烟雾的主要因素 极少量NO有助于促进血管扩张，防止血管栓塞 【典例3】下列关于NO2和SO2的说法错误的是 ( ) A.NO2是一种红棕色、有毒、有刺激性气味的气体 B.NO2和SO2溶于水后所得的溶液都呈酸性 C.空气中的N2在闪电时,直接生成NO2 D.SO2是一种无色、有刺激性气味的气体,能够漂白草帽等物质 【答案】C 【解析】A叙述的是NO2气体的物理性质,故A正确;NO2和SO2溶于水发生化学反应:SO2+H2OH2SO3,3NO2+H2O====2HNO3+NO,所以溶于水后溶液呈酸性,故B正确;空气中的N2在闪电时直接生成NO气体,故C错误;SO2是一种无色、有刺激性气味的气体,具有漂白性,能使有机色素褪色,所以能漂白草帽,故D正确。 【变式3-1】运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，均为无色气体，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。 【变式3-2】除去NO中混入的少量NO2，应将该混合气体通过下列试剂中的( ) A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液 C．H2O D．无水硫酸铜 【答案】C 【解析】NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，若混合气体通入碳酸钠或碳酸氢钠溶液中，硝酸会与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成二氧化碳，引入新杂质；混合气体通入水中，可以生成一氧化氮，且不引入杂质；无水硫酸铜不与二氧化氮反应。 【变式3-3】把少量NO2气体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 【答案】C 【解析】少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,发生的反应为3NO2+2NaHCO3====2NaNO3+NO+2CO2+H2O,故逸出的气体为NO、CO2,二者物质的量比为1∶2,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,CO2与过氧化钠反应生成的O2与NO反应生成NO2,O2有剩余,同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。 题型04 氮的氧化物与水反应的简单计算 常见计算的类型和方法 (1) (2) (3) (4) 【典例4】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，由所得结果来确定正确的选项。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 mL－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。 【变式4-1】将一盛满等体积氮气和二氧化氮混合气体的试管,倒置于水槽中,片刻后水面上升的高度为试管容积的 ( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】假设试管容积为6 L,则V(NO2)=V(N2)=3 L,根据3NO2+H2O2HNO3+NO ΔV(减少)=2,所以V(NO2)∶ΔV(减少)=3∶2,ΔV(减少)=V(NO2)=×3 L=2 L,即气体的体积减少2 L,液面高度上升2 L,所以水面上升的高度为试管容积的=。 【变式4-2】标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是(　　) A.0.045 mol·L-1 B.0.036 mol·L-1 C.0.033 mol·L-1 D.0.018 mol·L-1 【答案】A 【解析】设试管的体积为V L，由3NO2+H2O===2HNO3+NO可知，n(HNO3)=× mol，V(HNO3)=V L，c(HNO3)== mol·L-1≈0.045 mol·L-1。 【变式4-3】如图所示，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) 【答案】B 【解析】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，气体体积之比等于其物质的量之比，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知氧气完全参与反应，消耗的氧气为6 mL，参与反应的一氧化氮为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，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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一单元　氮的固定 题型01 氮分子的结构与性质 题型02 氮的固定 题型03 一氧化氮和二氧化氮的性质 题型04 氮的氧化物与水反应的简单计算 题型01 氮分子的结构与性质 1．氮气分子的结构 氮气分子的电子式和结构式分别为、N≡N。 2．氮气的物理性质 颜色 气味 溶解性 密度 无色 无味 难溶于水 比空气的稍小 3．氮气的化学性质 通常状况下很稳定，与大多数物质很难发生化学反应。但在高温或放电等特殊条件下，氮气也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。 ①氮气能与氧气在放电条件下直接化合，反应的化学方程式为N2+O22NO。 ②氮气能与氢气反应，化学方程式为N2+3H22NH3。该反应是工业合成氨的反应原理。 ③氮气能与金属镁反应，化学方程式为3Mg+N2Mg3N2。 【典例1】下列关于氮气的叙述错误的是(　　) A.N2是一种无色、无味的气体 B.N2可用作生产氮肥的原料 C.N2可用浓硫酸或碱石灰干燥 D.N2可用排空气法收集 【变式1-1】下列关于氮气的说法错误的是( ) 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．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气 D．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂 【变式1-2】下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A．通常情况下，氮气性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 题型02 氮的固定 1.概念 将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫作氮的固定。 2.方法 (1)自然固氮 ①自然 固氮 ②“雷雨发庄稼”的原理 N2NONO2HNO3硝酸盐 化学方程式为a：N2+O22NO， b：2NO+O2===2NO2， c：3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (2)人工固氮——合成氨 在高温、高压和催化剂条件下，以氮气和氢气为原料合成氨，其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。该反应放出大量的热，工业上可用来预热原料气，合成氨达到平衡时，分离出氨后，将未反应的N2、H2送回合成塔循环使用。  【典例2】下列反应属于氮的固定的是(　　) A.3NO2+H2O===2HNO3+NO B.2NO+O2===2NO2 C.N2+O22NO D.4NH3+5O24NO+6H2O 【变式2-1】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中生成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发生的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO 【变式2-2】下列反应属于氮的固定的是( ) A．NO与O2反应生成NO2 B．NH3经催化氧化生成NO C．N2和O2在放电条件下生成NO D．由NH3制碳铵或硫铵 【变式2-3】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　) A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③ C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D．向海洋排放含NO的废水，会影响海洋中NH的含量 题型03 一氧化氮和二氧化氮的性质 物质 NO2 NO 色、味、态 红棕色、有刺激性气味的气体 无色、无味的气体 溶解性 易溶于水(不是酸酐) 微溶于水 毒性 有毒 有毒 与水 反应 3NO2＋H2O===NO＋2HNO3 — 氧化性 还原性 既有氧化性又有还原性：3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 既有氧化性又有还原性，但主要表现还原性：2NO＋O2===2NO2，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 其他 特性 能自行化合：2NO2N2O4(无色)，NO2是造成光化学烟雾的主要因素 极少量NO有助于促进血管扩张，防止血管栓塞 【典例3】下列关于NO2和SO2的说法错误的是 ( ) A.NO2是一种红棕色、有毒、有刺激性气味的气体 B.NO2和SO2溶于水后所得的溶液都呈酸性 C.空气中的N2在闪电时,直接生成NO2 D.SO2是一种无色、有刺激性气味的气体,能够漂白草帽等物质 【变式3-1】运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，均为无色气体，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 【变式3-2】除去NO中混入的少量NO2，应将该混合气体通过下列试剂中的( ) A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液 C．H2O D．无水硫酸铜 【变式3-3】把少量NO2气体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 题型04 氮的氧化物与水反应的简单计算 常见计算的类型和方法 (1) (2) (3) (4) 【典例4】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 【变式4-1】将一盛满等体积氮气和二氧化氮混合气体的试管,倒置于水槽中,片刻后水面上升的高度为试管容积的 ( ) A. B. C. D. 【变式4-2】标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是(　　) A.0.045 mol·L-1 B.0.036 mol·L-1 C.0.033 mol·L-1 D.0.018 mol·L-1 【变式4-3】如图所示，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) 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $