2.课时跟踪检测练 7.第五章 氮气及氮的固定 一氧化氮和二氧化氮-【满分思维】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本讲义聚焦氮气性质、氮的固定及氮氧化物（NO、NO₂）性质与转化这一核心知识点，从自然界氮循环切入，系统梳理氮的固定（自然与人工）、NO和NO₂的生成及转化反应，延伸至含氮混合气体溶于水的计算，构建完整知识支架。 该资料通过分层题组（基础过关、综合应用、迁移创新）设计，结合注射器实验、装置验证等探究活动，培养科学思维（证据推理、模型建构）和科学探究能力，联系“雷雨发庄稼”“汽车尾气处理”等实际情境，体现化学观念中物质转化与应用，课中辅助教学深化理解，课后助力学生查漏补缺。

四　氮气及氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 (30分钟　50分) 题组过关·夯基础 题组一:N2的性质及自然界中氮的循环 1.(2分)谚语“雷雨发庄稼”不包括下列哪个化学反应(　　) A.N2+O22NO B.N2+3H22NH3 C.2NO+O2===2NO2 D.3NO2+H2O===2HNO3+NO 【解析】选B。“雷雨发庄稼”,空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体,N2+O22NO;一氧化氮常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体,2NO+O2===2NO2;二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮,3NO2+H2O===2HNO3+NO;生成的硝酸随雨水淋洒到大地上,同土壤中的矿物质相互作用,生成可溶于水的硝酸盐可作氮肥,使植物生长得更好,不包括选项中氮气和氢气合成氨的反应。 2.(4分)(双选)图中所示氮循环中,不属于氮的固定的有(　　) A.N2转化为铵态氮　　 B.硝化过程 C.反硝化过程 D.N2转化为硝态氮 【解析】选B、C。A.N2转化为铵态氮,氮元素由游离态变为化合态,属于氮的固定,A不符合题意;B.硝化过程中,氮元素始终为化合态,不属于氮的固定,B符合题意;C.反硝化过程包括N→N2、N→N2、N→N,N→N2、N→N2都是氮元素由化合态变为游离态,N→N氮元素始终为化合态,均不属于氮的固定,C符合题意;D.N2转化为硝态氮,氮元素由游离态变为化合态,属于氮的固定,D不符合题意。 3.(2分)自然界的氮循环如图所示,下列说法不正确的是(　　) A.氧元素参与了氮循环 B.②中合成氨属于人工固氮 C.①②③中氮元素均被氧化 D.含氮有机物和含氮无机物可相互转化 【解析】选C。大气中的氮气通过雷电作用与氧气反应生成一氧化氮,可见氧元素参与了氮循环,故A不选;②中合成氨反应是氮气和氢气化合生成氨气,氮元素由游离态转化为化合态,属于人工固氮,故B不选;①中氮气和氧气反应生成一氧化氮,氮元素被氧化;②中氮气和氢气反应生成氨气,氮气作氧化剂,被还原;③中豆科植物根部的根瘤菌把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物,氮元素被氧化,故选C;从图中可以看出,含氮有机物和含氮无机物可相互转化,故D不选。 【补偿训练】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。海洋中的氮循环始于氮的固定,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.海洋中不存在游离的氮 B.海洋中的氮循环始于氮的氧化 C.海洋中的氮循环属于固氮作用的一步是② D.向海洋排放含N的废水不会影响海洋中N的含量 【解析】选C。在海水中溶解了少量的氮气,因此海洋中存在游离态的氮,故A错误;图上可以看出海洋中氮的循环始于氮气转化为N,过程中N的化合价降低,被还原,故B错误;氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮,因此海洋中的氮循环属于固氮作用的一步是②,故C正确;根据转化关系,硝酸根离子增多,反硝化作用增强,氮气增多,转化为N,因此向海洋排放含N的废水会影响海洋中N的含量,故D错误。 题组二:氮的常见氧化物的性质 4.(2分)下列说法错误的是(　　) A.NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液或CCl4 B.NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 C.在雷雨天,空气中的N2和O2可直接反应生成NO2 D.除去NO中NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓硫酸的洗气瓶中 【解析】选C。A.溴蒸气溶于水形成橙红色溶液,而NO2溶于水与水反应形成无色溶液,溴蒸气和硝酸银溶液反应生成溴化银淡黄色沉淀,二氧化氮在硝酸银溶液中反应无沉淀生成,溴蒸气在四氯化碳中溶解,二氧化氮不能溶于四氯化碳,用水、AgNO3溶液或CCl4均可以鉴别NO2和溴蒸气,A正确;B.NO2与水发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,该反应中N元素的化合价由+4价变为+5价和+2价,所以生成硝酸的二氧化氮是还原剂,其化学计量数是2,生成NO的二氧化氮是氧化剂,其化学计量数是1,所以氧化剂和还原剂的物质的量比、质量比都是1∶2,B正确;C.放电条件下氮气和氧气发生氧化还原反应生成NO,化学方程式为N2+O22NO,NO与O2反应生成NO2,即N2和O2不能直接反应生成NO2,C错误; D.除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓硫酸的洗气瓶中,二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮而除去,通过浓硫酸吸收气体中的水蒸气干燥一氧化氮,D正确。 5.(2分)发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭尾部喷出。 引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟,产生红烟的原因是(　　) A.高温下N2遇空气生成NO2 B.NO遇空气生成NO2 C.CO2与NO反应生成CO和NO2 D.NO与H2O反应生成H2和NO2 【解析】选B。NO是一种极易被空气中O2氧化的气体,产物是红棕色气体NO2。 6.(2分)在汽车尾气净化装置中,气体在催化剂表面作用的过程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化 B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应 C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2 D.该催化转化的总反应的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2 【解析】选B。由图可知该装置中发生反应的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2,该转化过程中有N、O、C 3种元素的化合价发生变化,A、D正确;NO不稳定,与氧气反应生成NO2,该反应不需要催化剂,B错误;由化学方程式可知该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2,C正确。 题组三:含NO或NO2的混合气体溶于水的计算 7.(4分)如图所示,在注射器里吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(按O2体积占计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力,且所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5 L·mol-1,下列说法错误的是(　　) A.最终剩余气体中NO体积为12 mL B.可观察到注射器的活塞缓缓向左移动,最终活塞最左端停在约36 mL刻度处 C.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色 D.若反应前后液体体积不变,所得硝酸溶液的物质的量浓度约为0.065 mol·L-1 【解析】选B。A.30 mL空气中氧气体积为30 mL×=6 mL,根据化学方程式:2NO+O2===2NO2,20 mL NO消耗12 mL,生成NO2的体积为12 mL,NO2再与水反应,3NO2+H2O===2HNO3+NO,生成NO为12 mL×=4 mL,所以最后剩余NO为(20-12+4) mL=12 mL,A正确;B.注射器内气体减少,所以注射器的活塞缓缓向左移动,体积为剩余的NO、空气和硝酸的体积,约为41 mL,B错误;C.NO是无色气体,NO2是红棕色气体,所以注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,C正确;D.根据A中分析可知,若反应前后液体体积不变,生成硝酸溶液的物质的量浓度为≈0.065 mol·L-1,D正确。 8.(2分) 在一定条件下,将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内,充分反应后,容器内残留体积的气体,该气体与空气接触未变为红棕色,则m与n的比值为(　　) A.3∶4　　B.4∶3　　C.8∶3　　D.3∶8 【解析】选B。在一定条件下,将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内,充分反应,NO2和O2溶于水时按照下列反应方程式进行,化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3;充分反应后,容器内残留体积的气体,该气体与空气接触未变为红棕色,容器中残留气体为O2,所以和NO2全部溶于水的O2的体积为,残留 体积的气体是氧气,即n-=,解得m∶n=4∶3。 【补偿训练】将盛有 N2和 NO2混合气体的试管倒立于水中,经过足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的一半,则原混合气体中 N2和 NO2 的体积比是(　　) A.1∶1　　B.1∶2　　C.1∶3　　D.3∶1 【解析】选C。氮气和水不反应,二氧化氮和水反应,反应方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO(利用差量法):设原混合气体中二氧化氮体积是x,氮气的体积为y 3NO2+H2O===2HNO3 NO　气体体积减少 3 1 3-1 x x x 得(x+y)=x,则y∶x=1∶3。 综合应用·拓思维 9.(2分)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.E中碱石灰的作用是吸收尾气 【解析】选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,避免进入D中干扰实验,D错误。 10.(4分)氮元素是空气中含量最多的元素,在自然界中的分布十分广泛,在生物体内亦有极大作用。一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。下列说法正确的是(　　) A.图中属于“氮的固定”的是k和l B.表示循环中发生非氧化还原反应的过程只有a C.若反应h是在NO2与H2O的作用下实现,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 D.若反应i是在酸性条件下由 N与Fe2+的作用实现,则该反应的离子方程式为3Fe2++N+4H+ ===3Fe3+ + NO↑ +2H2O 【解析】选D。氮的固定是指氮由游离态转化为化合态,图中属于“氮的固定”的是k和c,A不正确;表示循环中发生非氧化还原反应的过程有a和l,B不正确;若反应h是在NO2与H2O的作用下实现,反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,C不正确;若反应i是在酸性条件下由 N与Fe2+的作用实现,则产物为NO、Fe3+和水,离子方程式为3Fe2++N+4H+===3Fe3+ + NO↑ +2H2O,D正确。 11.(10分)某校化学兴趣小组用如图所示装置验证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)装置乙中的现象是溶液变蓝色。(2分)  【解析】(1)碘化钾被氧化为单质碘,碘遇淀粉变蓝。 (2)说明NO具有还原性的操作和现象是打开活塞,挤压空气囊,丙中气体由无色变为红棕色。(3分)  【解析】(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,故操作为打开活塞,挤压空气囊,现象为丙中气体由无色变为红棕色。 (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NO2和水反应生成的HNO3是一种氧化性酸,挥发出来的HNO3也可将I-氧化成I2,使溶液变蓝。(3分)  【解析】(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)小组另一成员为探究NO2的氧化性,进行如下实验(如图所示)。 根据图B和图C中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式: NO2+SO2===NO+SO3。(2分)  【解析】(4)根据题图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。 迁移创新·提素能 12.(14分)二氧化氮污染物可能导致人类呼吸系统面临健康风险。氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,故应对含有氮氧化物的废气进行处理。 (1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下: NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O　Ⅰ 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O　Ⅱ ①在反应Ⅰ中,氧化剂是NO2,在反应Ⅱ中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1。(3分)  ②由反应Ⅱ判断二氧化氮不是(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解释原因: 因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化。(3分)  【解析】(1)①在反应Ⅰ中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂;在反应Ⅱ中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为1∶1。②二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化,二氧化氮不是酸性氧化物。 (2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应,试写出该反应的化学方程式: 2NO+2CON2+2CO2。(3分)  【解析】(2)根据原子守恒定律结合题目信息可知,一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。 (3)目前有一种治理方法是在一定条件下,用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质。请写出NO2发生该反应的化学方程式: 6NO2+8NH37N2+12H2O。  生成1.4 mol氮气时,转移电子的物质的量为4.8 mol。(5分)  【解析】(3) 根据原子守恒定律结合题目信息可知,氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。NO2中+4价的N被NH3中-3价的N还原为N2中0价的N,剩下的氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2,氧化产物、还原产物均为N2;生成7 mol N2时,转移电子24 mol,则生成1.4 mol N2时,转移电子4.8 mol。 - 11 - 学科网（北京）股份有限公司 $