第一单元　氮的固定 分层同步练- 2025-2026学年高一下学期化学苏教版必修第二册

**基本信息** 本同步练习通过“必备知识基础”与“能力素养提升”分层设计，构建从基础概念到综合应用的知识巩固路径，适配新授课教学，兼顾化学观念培养与科学思维发展。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |必备知识基础|氮的固定概念、氮循环、氮气及氮氧化物性质|以选择、填空为主，含教材原题（如第6题），强化核心概念记忆| |能力素养提升|混合气体计算、氮循环综合分析、实验设计与定量计算|结合图像分析（如第8题气体实验）和跨情境应用（如第15题氮化镁纯度测定），培养科学探究与证据推理能力|

第一单元　氮的固定 一、必备知识基础 1.下列反应属于氮的固定的是(　　) A.工业上用氮气和氢气合成氨气 B.氨气催化氧化生成一氧化氮 C.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮 D.二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮 2.下列关于自然固氮的说法正确的是(　　) A.自然固氮是指生物固氮 B.闪电时氮气与氧气反应生成二氧化氮 C.自然固氮为植物提供了氮元素 D.自然固氮过程中氮元素被还原 3.关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　) A.氮元素均被氧化 B.工业合成氨属于人工固氮 C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环 4.下列有关氮气的性质和用途的说法中,错误的是(　　) A.氮气在一定条件下能与氢气反应生成氨气 B.氮气充入灯泡中可延长灯泡的使用寿命 C.氮气可用于制造低温环境,是因为液态氮气易汽化且汽化时吸热 D.氮气的化学性质稳定,所以氮气不与任何物质反应 5.下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　) A.NO是红棕色气体 B.NO2易溶于水且与水反应生成硝酸,NO2是酸性氧化物 C.NO和NO2都能与人体血红蛋白结合,使人中毒 D.NO和NO2都能用排空气法收集 6.(教材P38T6)下图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 (1)下列说法中错误的是　　　　　(填字母)。  A.图中①和②的转化过程属于氮的固定 B.③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化 C.发生⑤转化的过程中,氮元素被还原 D.⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程,该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响 (2)氮循环过程中发生的反应之一可表示为N+2O2N+2H++H2O,该反应中转移的电子数目是　　　　　。  7.氮循环的一部分如图所示: (1)反应②的化学方程式是　　　　　　　　　　　。  (2)实验室收集NO的方法为　　　　　　　　　　　。  (3)化合物A的化学式是　　　　　　。  (4)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+2CO2CO2+N2,当生成1 mol N2时,被还原的NO的物质的量为　　　　 mol。  二、能力素养提升 8.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),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柱继续上升,经过多次重复后,试管被水充满,则原来试管中盛装的气体(　　) A.可能是N2与NO2的混合气体 B.不可能是NO2一种气体 C.可能是N2与NO的混合气体 D.可能是O2与NO2的混合气体 9.将30 mL NO和NO2的混合气体通入足量水中,充分反应后,剩余气体的体积为16 mL,则原混合气体中NO和NO2的体积比为(　　) A.7∶3 B.3∶7 C.3∶2 D.2∶3 10.海洋氮循环是海洋生物多样性和稳定性的重要保证,海洋中无机氮的循环过程如图所示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　) A.过程④中可能有氧气参与 B.海洋中不存在游离态的氮 C.海洋中的“反硝化作用”过程中氮被氧化 D.向海洋排放含N的废水不会影响海洋中N的含量 11.我国科研团队借助一种固体催化剂(LDH),在常温、常压和可见光条件下合成了氨,其过程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.该过程实现了常温下氮的固定 B.若有32 g O2生成,则有2 mol H2O得到4 mol电子 C.该过程实现了太阳能向化学能的转化 D.该反应的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2,是一个吸热反应 12.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 13.科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法,反应机理示意图如下,氨气在催化剂电极表面产生。下列说法不正确的是(　　) A.过程中存在H+发生还原反应转化为H B.在该过程中,氮气分子中N≡N键断裂产生N原子 C.在催化剂作用下,N2与H原子反应可能生成N2H4 D.与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法具有条件温和的优点 14.氨广泛应用于化工、化肥、制药等领域,一种新型制备氨的方法如下。下列说法不正确的是(　　) A.反应③为吸热反应 B.Mg是该反应的催化剂 C.图中生成目标产物NH3的反应②为氧化还原反应 D.若生成NH3物质的量为2 mol,理论上消耗标准状况下N2为22.4 L 15.利用镁与氮气反应制备氮化镁(Mg3N2),并测定其纯度。流程如下: (1)N2的制备。将一定量饱和NaNO2溶液与饱和(NH4)2SO4溶液中的一种加入三颈瓶中(装置见图),加热搅拌下通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应。已知:亚硝酸钠(NaNO2)和硫酸铵[(NH4)2SO4]制取氮气的反应剧烈放热,产生氮气的速度较快。温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2等。 ①滴液漏斗中的溶液是　　　　　。  ②装置中NaNO2与(NH4)2SO4反应生成N2的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 (2)Mg3N2的制备。在隔绝空气的条件下,将足量N2通入一定量的Mg粉中,充分反应,得到Mg3N2固体。 ①隔绝空气的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②制备过程中,N2体现　　　　　(填“氧化”或“还原”)性。  ③Mg3N2中阴离子的化学式为　　　　　　。  (3)测定Mg3N2的纯度。取上述得到的Mg3N2样品5.42 g加入水中,充分反应后,释放出标准状况下2 240 mL NH3。已知:Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑。计算Mg3N2样品的纯度(写出计算过程,保留小数点后两位有效数字)。 16.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器,请回答有关问题: 已知:铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 (1)仪器a的名称为　　　　　　。  (2)装置A制取CO2的目的是 　　　　　　　　　　　　。  (3)当　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填某装置中出现的实验现象)时,关闭K将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热之,装置B中生成NO时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)验证装置B中生成的是NO气体,某同学将注射器F中的空气推入装置E中,装置E中出现的实验现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)装置D的作用是 　　　　　　　　　　　　。  参考答案 1.A　解析 氮的固定是将游离态的氮转化为含氮化合物。A项,工业上用氮气和氢气合成氨气,将游离态的氮气转化为含氮化合物,属于氮的固定;B项,氨气催化氧化生成一氧化氮,是含氮化合物之间的转化,不属于氮的固定;C项,一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,是含氮化合物之间的反应,不是氮的固定;D项,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,也是含氮化合物之间的转化,不属于氮的固定。 2.C　解析 自然固氮包括生物固氮和高能固氮(如闪电时氮气与氧气反应)等,A错误;闪电时氮气与氧气反应生成一氧化氮,而不是二氧化氮,B错误;自然固氮将游离态的氮转化为含氮化合物,为植物提供了氮元素,C正确;在闪电固氮中,氮气转化为一氧化氮,氮元素化合价升高,被氧化,D错误。 3.A　解析 在氮循环中,氮气转化为氨气,氮元素化合价降低被还原,并非均被氧化,A错误;工业合成氨是将氮气(游离态)转化为氨气(化合态),属于人工固氮,B正确;从图中可以看出含氮无机物和含氮有机物可相互转化,C正确;如蛋白质中含有碳、氢、氧元素,在氮循环过程中涉及含碳、氢、氧的物质,所以碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环,D正确。 4.D　解析 氮气在高温高压、催化剂条件下能与氢气反应生成氨气,A正确;氮气化学性质稳定,充入灯泡中可隔绝氧气,防止灯丝被氧化,延长灯泡的使用寿命,B正确;液氮易汽化且汽化时吸热,可用于制造低温环境,C正确;氮气化学性质稳定,但在一定条件下能与一些物质反应,如与氧气、氢气等反应,D错误。 5.C　解析 NO是无色气体,NO2是红棕色气体,A错误;NO2与水反应生成硝酸和NO,不符合酸性氧化物的定义(与碱反应只生成盐和水的氧化物),NO2不是酸性氧化物,B错误;NO和NO2都能与人体血红蛋白结合,使人中毒,C正确;NO能与空气中的氧气反应,不能用排空气法收集,D错误。 6.答案 (1)C　(2)8 解析 (1)图中①和②的转化过程都是将N2转化为含氮化合物,属于氮的固定,A正确;③是将含氮有机物转化为含氮无机物,④是将含氮无机物转化为含氮有机物,则③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化,B正确;发生⑤转化的过程中,氮元素由-3价转化为+3、+5价,氮元素被氧化,C错误;⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程,将含氮化合物转化为氮气,该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响,D正确。(2)由反应可知,氮化合价由-3价变为+5价,则该反应中转移的电子数目是8。 7.答案 (1)2NO+O22NO2 (2)排水法　(3)HNO3　(4)2 解析 (1)反应②是NO与氧气化合生成NO2,反应的化学方程式是2NO+O22NO2。 (2)NO易被氧气氧化,实验室常用排水法收集NO。 (3)由题图可知,A为HNO3。 (4)根据化学方程式2NO+2CO2CO2+N2可知,NO中氮元素的化合价从+2降低到0,NO是氧化剂,被还原,当生成1 mol N2时,被还原的NO的物质的量为2 mol。 8.D　解析 N2和水不反应且不溶于水,试管内不能完全被水充满,A错误;若试管中只有NO2,其与水反应生成不溶于水的NO,向试管内鼓入氧气后可发生反应4NO+3O2+2H2O4HNO3,试管内也能完全被水充满,故原气体中可能是NO2一种气体,B错误;N2与NO和水不反应且不溶于水,试管倒扣在水中后,试管内的水面不可能上升,C错误;若试管中是O2与NO2的混合气体,发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,NO2过量时,其与水反应生成不溶于水的NO,向试管内鼓入氧气后可发生反应4NO+3O2+2H2O4HNO3,试管内也能完全被水充满,故原气体可能是O2与NO2的混合气体,D正确。 9.B　解析 设原混合气体中NO2的体积为x mL,则3NO2+H2O2HNO3+NO,3体积NO2反应后生成1体积NO,气体减少2体积。已知混合气体体积减少了30 mL-16 mL=14 mL,则3∶2=x∶14,解得x=21,那么原混合气体中NO的体积为30 mL-21 mL=9 mL,所以原混合气体中NO和NO2的体积比为9 mL∶21 mL=3∶7。 10.A　解析 过程④中铵根被氧化,N的化合价升高,氧化剂可能是空气中的氧气,A正确;由题图知,空气中的氮气和海洋中的氮气之间存在平衡,则海洋中存在游离态的氮,B错误;由题图知,海洋中的“反硝化作用”是还原反应,氮被还原,C错误;向海洋中排放含N的废水,硝酸根浓度增大,促进N→N的反硝化反应,导致亚硝酸根浓度增大,进而促进N→N2的反硝化反应,使海洋中氮气浓度增大,促使反应②发生,则会影响海洋中铵根的含量,D错误。 11.B　解析 根据题意和题图可知,氮元素由游离态变为化合态,属于氮的固定,A正确;由题图可知,H2O失去电子生成O2,B错误;该过程是在常温、常压和可见光条件下合成了氨,过程中太阳能转化为化学能,C正确;根据图示可知,反应吸收了太阳能,因此反应的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2,是一个吸热反应,D正确。 12.C　解析 溴蒸气溶于水形成橙红色溶液,而NO2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;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;NO2与H2O发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,N元素由+4价变为+5价和+2价,氧化剂和还原剂的物质的量、质量之比都是1∶2,B正确;放电条件下氮气和氧气发生氧化还原反应生成NO,然后NO与O2反应生成NO2,C错误;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水蒸气干燥一氧化氮,D正确。 13.B　解析 由图可知H+转化为H化合价降低,发生还原反应,A正确;由图可知,N2生成了NH3,但是不存在N原子,B错误;由图可知,反应过程中存在N2H4和NH3,可能生成N2H4,C正确;与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法不需要高温高压,所以条件比较温和,D正确。 14.C　解析 反应③为氯化镁的分解反应,为吸热反应,A正确;该过程的总反应为N2和水反应生成NH3和O2,Mg参与反应①且反应③中又生成,Mg是反应的催化剂,B正确;反应②为Mg2N3与NH4Cl生成MgCl2和NH3,反应物与生成物的化合价没有变化,不是氧化还原反应,C错误;该过程的总反应为N2和水反应生成NH3和O2,总方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2,若生成NH3物质的量为2 mol,理论上消耗1 mol N2,则理论上消耗标准状况下N2为22.4 L,D正确。 15.答案 (1)①NaNO2溶液　②N+NN2↑+2H2O (2)①防止镁粉与空气中的O2反应生成MgO　②氧化　③N3- (3)92.25%(计算过程见解析) 解析 (1)①温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2等,则亚硝酸钠不能长时间加热,所以滴液漏斗中的溶液是NaNO2溶液。②装置中NaNO2与(NH4)2SO4反应生成N2,同时生成Na2SO4和H2O,离子方程式为N+NN2↑+2H2O。(2)①因为镁条在空气中能剧烈燃烧,所以制取Mg3N2时需隔绝空气,目的是防止镁粉与空气中的O2反应生成MgO。②制备过程中,N2中N元素由0价降低到-3价,则N2体现氧化性。③Mg3N2为离子化合物,由Mg2+和N3-构成,则阴离子的化学式为N3-。(3)由反应方程式Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑可建立关系式:Mg3N2~2NH3,n(NH3)==0.1 mol,m(Mg3N2)=×100 g·mol-1=5 g,则Mg3N2样品的纯度为×100%≈92.25%。 16.答案 (1)长颈漏斗 (2)利用生成的CO2排尽装置内的空气,防止氧气干扰 (3)装置C中产生白色沉淀　8H++2N+3Cu2NO↑+4H2O+3Cu2+ (4)无色气体变为红棕色 (5)吸收氮的氧化物,防止污染空气 解析 (1)由实验装置图可知,仪器a为长颈漏斗。(2)NO易与装置内的氧气反应生成NO2,故应先除去氧气,则装置A制取二氧化碳的目的是利用反应生成的二氧化碳排尽装置内的空气,防止氧气干扰实验。(3)装置C中盛有的澄清石灰水变浑浊说明装置中的空气已经完全除去;装置B中生成一氧化氮的反应为铜丝与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,反应的离子方程式为8H++2N+3Cu2NO↑+4H2O+3Cu2+。(4)装置E和F用于验证装置B中生成的气体是一氧化氮,当装置E中无色气体变为红棕色说明装置B中生成的气体是一氧化氮。(5)因为氮氧化物是污染物,所以装置D中盛有氢氧化钠溶液用于吸收氮的氧化物,防止污染空气。 1 学科网（北京）股份有限公司 $