5.2.1氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮 同步练习 -2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 一、氮气与氮的固定 1．(3分)下列关于N2的叙述错误的是(　　) A．N2既可作氧化剂又可作还原剂 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D．氮气性质稳定，不能和金属发生反应 2．(3分)在水体中部分含氮物质循环如图。图中转化属于氮的固定的是(　　) A．③ B．④ C．⑤ D．⑥ 3．(3分)下列关于N2的说法中错误的是(　　) A．豆科植物的根瘤菌将N2转化为氮的化合物不属于氮的固定 B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 C．N2在空气中约占空气总体积的78% D．在反应：3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂 二、一氧化氮和二氧化氮 4．(3分)下列关于氮氧化物的说法正确的是(　　) A．NO和NO2都是酸性氧化物，在一定条件下可以相互转化 B．NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂 C．氨催化还原氮氧化物指的是用氨作还原剂，将NO、NO2转化为无毒的N2 D．NO和NO2都是大气污染物，都能在空气中稳定存在 5．(3分)下列试剂可用于除去NO中混入的少量NO2的是(　　) A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液 C．H2O D．无水硫酸铜 6．(3分)近年来随着汽车数量的大幅增长，汽车尾气成为空气污染的来源之一。汽车尾气处理装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．总反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2 C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 三、一氧化氮、二氧化氮溶于水的计算 7．(3分)有一支充有20 mL NO和NO2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)(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1 8．(3分)在一定温度和压强下，将一容积为15 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛有水的水槽中。当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为(　　) A．3.75 mL B．7.5 mL C．8.75 mL D．10.5 mL [综合提升练] 9．(3分)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。如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。下列说法错误的是(　　) A．此方法属于人工固氮技术 B．由转化示意图可知，氮气化学性质很活泼 C．该反应过程中有极性键的断裂和形成 D．该反应的化学方程式是2N2＋6H2O4NH3＋3O2 10．(3分)某同学设计实验探究NO2在水中的溶解性，注射器的容积为50 mL，吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水(如图所示)，夹紧弹簧夹，振荡，观察现象1。打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹紧弹簧夹，观察现象2。振荡，再观察现象3。下列有关叙述不正确的是(　　) A．现象1是无明显变化，说明NO难溶于水 B．现象2是气体变成红棕色，发生反应：2NO＋O2===2NO2 C．现象3是气体变成无色，注射器活塞向右移动 D．将注射器中的NO充分转化，应吸入足量空气 11．(6分)氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应化学方程式如下： ①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O (1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为__________。 (2)在反应②中，氧化产物是__________，还原产物是__________(填化学式)。 (3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①__________②(填“>”“＝”或“<”)。 12．(10分)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，进行如下实验(如图所示)。 由图B和图C中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：__________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $ 氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 一、氮气与氮的固定 1．(3分)下列关于N2的叙述错误的是(　　) A．N2既可作氧化剂又可作还原剂 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D．氮气性质稳定，不能和金属发生反应 [解析]　N2中N元素的化合价可以降低变成NH3，也可以升高生成NO等，故N2既可作氧化剂又可作还原剂，故A正确；雷雨天时，发生自然固氮，空气中N2和O2可反应生成NO，故B正确；氮的固定是将空气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程，故C正确；氮气也能和金属发生反应，例如氮气和镁点燃生成二氮化三镁，故D错误。 [答案]　D 2．(3分)在水体中部分含氮物质循环如图。图中转化属于氮的固定的是(　　) A．③ B．④ C．⑤ D．⑥ [解析]　将N2转化为氮的化合物的过程叫氮的固定，因此循环图中只有转化⑤属于氮的固定。 [答案]　C 3．(3分)下列关于N2的说法中错误的是(　　) A．豆科植物的根瘤菌将N2转化为氮的化合物不属于氮的固定 B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 C．N2在空气中约占空气总体积的78% D．在反应：3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂 [解析]　豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为氨气，属于氮的固定，A错误；汽车中的火花塞在打火过程中能引发氮气和氧气反应生成NO，产生的NO会导致空气污染，B正确；氧气约占空气体积的21%，氮气约占空气体积的78%，C正确；在反应：3Mg＋N2Mg3N2中，氮元素由0价变为－3价，氮气是氧化剂，D正确。 [答案]　A 二、一氧化氮和二氧化氮 4．(3分)下列关于氮氧化物的说法正确的是(　　) A．NO和NO2都是酸性氧化物，在一定条件下可以相互转化 B．NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂 C．氨催化还原氮氧化物指的是用氨作还原剂，将NO、NO2转化为无毒的N2 D．NO和NO2都是大气污染物，都能在空气中稳定存在 [解析]　NO和NO2都不是酸性氧化物，A项错误；反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，NO2既是氧化剂也是还原剂，B项错误；4NH3＋6NO5N2＋6H2O、6NO2＋8NH37N2＋12H2O，氨催化还原氮氧化物中，氨作还原剂，氮氧化物被还原为无毒的N2，C项正确；NO可与空气中的O2反应生成NO2，D项错误。 [答案]　C 5．(3分)下列试剂可用于除去NO中混入的少量NO2的是(　　) A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液 C．H2O D．无水硫酸铜 [解析]　NO2与H2O反应生成HNO3和NO，若混合气体通入Na2CO3溶液或NaHCO3溶液中，HNO3会与Na2CO3或NaHCO3反应生成CO2，引入新的杂质。混合气体通入H2O中，可以生成NO，且不引入杂质。无水硫酸铜不与NO2反应。故选C。 [答案]　C 6．(3分)近年来随着汽车数量的大幅增长，汽车尾气成为空气污染的来源之一。汽车尾气处理装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．总反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2 C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 [解析]　根据题图可知，NO首先与O2反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2　①；NO2具有较强的氧化性，CO具有还原性，二者在催化剂表面发生氧化还原反应生成CO2和N2：2NO2＋4CON2＋4CO2　②；由反应①＋反应②可得催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，在此反应中，NO、O2是氧化剂，N2是还原产物，CO2既是氧化产物，又是还原产物，A项错误，D项正确；汽车尾气中N2不是污染物，B项错误；NO和O2在常温下就可以反应转化为NO2，不需要催化剂，C项错误。 [答案]　D 三、一氧化氮、二氧化氮溶于水的计算 7．(3分)有一支充有20 mL NO和NO2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)(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1 [解析]　二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应且不溶于水，所以，剩余的气体为一氧化氮，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。 [答案]　A 8．(3分)在一定温度和压强下，将一容积为15 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛有水的水槽中。当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为(　　) A．3.75 mL B．7.5 mL C．8.75 mL D．10.5 mL [解析]　15 mL NO2与水反应后生成5 mL NO，根据反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，使5 mL NO完全被氧化需O2的体积为5 mL×＝3.75 mL。据题意要使试管内液面仍保持在原高度，则共需通入O2 8.75 mL。 [答案]　C [综合提升练] 9．(3分)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。如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。下列说法错误的是(　　) A．此方法属于人工固氮技术 B．由转化示意图可知，氮气化学性质很活泼 C．该反应过程中有极性键的断裂和形成 D．该反应的化学方程式是2N2＋6H2O4NH3＋3O2 [解析]　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正确；氮气的结构式为N≡N，不易断裂，氮气常温下十分稳定，B错误；该反应过程中有N≡N、O—H键断裂，N—H、O===O键生成，O—H键和N—H键为极性键，C正确；由题图可知，氮气和水在半导体光催化的作用下生成氨气和氧气，D正确。 [答案]　B 10．(3分)某同学设计实验探究NO2在水中的溶解性，注射器的容积为50 mL，吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水(如图所示)，夹紧弹簧夹，振荡，观察现象1。打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹紧弹簧夹，观察现象2。振荡，再观察现象3。下列有关叙述不正确的是(　　) A．现象1是无明显变化，说明NO难溶于水 B．现象2是气体变成红棕色，发生反应：2NO＋O2===2NO2 C．现象3是气体变成无色，注射器活塞向右移动 D．将注射器中的NO充分转化，应吸入足量空气 [解析]　NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体的总物质的量减小，气体的压强减小，故现象3是气体变成无色，注射器活塞向左移动，C错误。 [答案]　C 11．(6分)氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应化学方程式如下： ①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O (1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为__________。 (2)在反应②中，氧化产物是__________，还原产物是__________(填化学式)。 (3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①__________②(填“>”“＝”或“<”)。 [解析]　(1)根据反应①可知，氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1，质量之比为23∶15。(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化产物为NaNO3，还原产物为NaNO2。(3)反应①中2 mol NaOH参加反应时，转移1 mol电子，反应②中2 mol NaOH参加反应时，转移1 mol电子。 [答案]　(1)23∶15　(2)NaNO3　NaNO2　(3)＝ 12．(10分)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，进行如下实验(如图所示)。 由图B和图C中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：__________________________。 [解析]　(1)碘化钾被氧化为单质碘，碘使淀粉变蓝。(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开关，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“无色气体”，题图C中“有红棕色气体产生”，说明题图B中反应生成了NO，即NO2和SO2反应，NO2转化为NO，表现氧化性，而SO2则表现还原性，被氧化，硫元素化合价升高，只能变成＋6价，应转化为SO3，故化学方程式为NO2＋SO2===NO＋SO3。 [答案]　(1)乙试管中溶液变蓝色 (2)打开开关，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 学科网（北京）股份有限公司 $