3.3 氮的循环 第1课时（讲义）化学鲁科版必修第一册

第三章 物质的性质与转化 第三节 氮的循环 第1课时　自然界中的氮循环　氮气与氮氧化物 课标要点 1.能列举、描述、辨识氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质及实验现象。 2.能进行NO、NO2、O2溶于水的简单计算。 学习重难点 重点： 1.氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质。 难点： 1.氮氧化物溶于水的计算。 知识点 自然界中氮的循环 1.自然界中氮的循环 2.人类活动的影响 (1)氮气氨―→氮肥、硝酸等含氮化合物。 (2)燃烧反应产生的 参与氮的循环。 3.氮的固定 (1)含义：将空气中 的氮转化为 的氮的过程。 (2)分类 4.氮气 (1)物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 (2)化学性质 ①稳定性 在通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。 ②还原性 a.实验探究 实验装置 实验操作 现象 硬质玻璃管内充入N2和O2，然后给硬质玻璃管两端的电极上通电，在硬质玻璃管内能产生火花 气体颜色由无色变为 b.结论：在放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO立即被氧化为NO2，化学方程式为N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2。 ③氧化性 N2和H2反应生成NH3，化学方程式： N2＋3H22NH3。 Mg在N2中燃烧反应生成Mg3N2，化学方程式：N2＋3MgMg3N2。 随学随练 1.下列关于自然界中氮循环的说法不正确的是(　　) 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、氧三种元素也参加了氮循环 知识点 氮的氧化物 1.不同价态的氮的氧化物 氮的氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 氮元素化合价 ①上述氮的氧化物中，只有N2O3和N2O5是酸性氧化物。 ②NO2、N2O4中氮元素的化合价都是＋4价。 2.一氧化氮的性质 ①无色无味的有毒气体，难溶于水。 ②具有 ，在空气中易被氧化：2NO＋O2===2NO2。 ③具有 ：6NO＋4NH35N2＋6H2O。 3.二氧化氮的性质 ① 有刺激性气味的有毒气体。 ②易溶于水且与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 ③具有 ：能与SO2反应，能使湿润的淀粉碘化钾试纸 。 ④能与碱溶液反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 ⑤自身二聚：2NO2N2O4(无色气体)。 4.NO、NO2的其他性质 随学随练 1．下列关于NO的叙述不正确的是(　　) A．NO是无色、难溶于水的气体 B．NO可以是某些含高价N物质的还原产物也可以是某些含低价N物质的氧化产物 C．实验室制取少量的NO可以用向下排空气法收集 D．NO在扩张血管、提高免疫力等方面有重要作用 拓展 一氧化氮和二氧化氮的性质 1.NO和NO2的性质实验 实验装置 实验操作 现象 向充满NO气体的试管中通入O2 气体颜色由无色逐渐变为红棕色 向充满NO2气体的试管中注入水 气体逐渐减少，颜色由红棕色变为无色，得到无色溶液 结论：在一定条件下，NO和NO2可以相互转化 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2(NO表现还原性)。 ②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(NO2既表现氧化性，又表现还原性)。 2.NO和NO2性质的比较 NO NO2 色、态、味、 毒性 无色、无味 红棕色、有刺激性 气味 有毒气体 水溶性 难溶 易溶且与水反应 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 — 与水反应 — 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气、水同时作用 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 弱氧化性： 6NO＋4NH35N2＋6H2O； 2NO＋2CON2＋2CO2，通常表现还原性 强氧化性：能氧化S2－、I－、Fe2＋等，如NO2＋SO2===NO＋SO3；可使湿润的淀粉KI试纸变蓝 对环境的影响 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 (1)NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。 (2)NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。 活学活用 1.下列关于二氧化氮的说法正确的是(　　) A.NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物 B.除去N2中混有的NO2，可将混合气体通入水中，将NO2溶解 C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得到无色溶液的是NO2，得到橙色溶液的为溴蒸气 D.NO2是大气污染物之一 2．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是(　　) A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D．在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 拓展 氮的氧化物溶于水的计算 氮氧化物与O2混合通入水中时，剩余气体只能是NO或O2，不可能是NO2，因过量的NO2会与水反应生成NO，且形成溶液中的溶质为HNO3。有关混合气体(NO2、NO、O2等)与水反应的计算属重点计算题型，现分类说明解题方法。 (1)关系式法 NO2、NO的混合气体通入水中，一般考虑3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可利用气体体积变化差值进行计算，V剩＝V原(NO)＋V(NO2)。 (2)循环反应叠加法 ①NO2、O2的混合气体通入水中，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2可得总反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，由此可知： ②NO、O2的混合气体通入水中，根据总反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得出： ③NO、NO2、O2的混合气体通入水中 a.可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按②进行分析计算。 b.也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按①计算；若转化后无O2，则按关系式法计算。 （3）得失电子守恒法 当NO2或NO转化为HNO3时N要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O得到电子，N失去电子，且得失电子数相等。 活学活用 3.在一定条件下，将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能为(　　) A.1.2 mL B.2.4 mL C.3 mL D.4.2 mL 4.一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　) A. B. C. D. 题型 氮气与氮的固定 ▌例1 下列关于N2的叙述正确的是(　　) A.在雷雨天，空气中的N2与O2可反应生成NO2 B.将氨气转化为NO属于氮的固定 C.氮气是一种无色无味的有毒气体 D.在化学反应中，氮气既可被氧化也可被还原 ▌对点练1-1 自然界中氮的循环如图所示，下列说法正确的是(　　) A.①中N2和O2在放电的条件下生成了NO B.①②③都是氮的固定 C.②为工业合成氨过程，此过程中N2发生了氧化反应 D.③中N中的氮元素被氧化 ▌对点练1-2 氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（　　） A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C.在雷雨天，空气中的N2与O2反应可生成NO D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 题型 一氧化氮和二氧化氮 ▌例2 下列关于NO2和NO的叙述正确的是(　　) A.汽车发动机的高温环境使N2和O2直接化合生成NO2 B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应 C.除去NO中混有的NO2，可将混合气体通入水中 D.常温下都可以被氧气氧化 ▌对点练1-1 某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明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。对于原混合气体成分的判断中正确的是(　　) A.肯定有SO2、NO B.肯定没有Cl2、SO2和NO2 C.可能有Cl2和O2 D.肯定只有NO ▌对点练1-2 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 题型 氮氧化物的计算 ▌例3 有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是(　　) A.1∶2∶1 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 ▌对点练1-1 如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。稍后打开弹簧夹，快速吸入15 mL空气(空气中O2体积占总体积的五分之一)后夹上弹簧夹，再振荡注射器。气体体积均为同温同压下的数据且该状态下气体摩尔体积为Vm L·mol-1，忽略反应后溶液体积的变化。下列说法错误的是(　　) A.第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化 B.吸入空气后，气体颜色变为红棕色 C.第二次振荡注射器后，气体体积等于23 mL D.第二次振荡注射器后，所得硝酸的浓度约为 mol·L-1 ▌对点练1-2 如图所示，相同条件下，两个体积相同的试管中分别装满NO2和NO气体，并分别倒置于水槽中，然后通过导管向试管中缓慢通入氧气，边通氧气边慢慢摇动试管，直到两支试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为(　　) A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3 基础通关 1.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.⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO D.⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O 2.下列关于NO和NO2的说法中正确的是(　　) A.NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B.NO2可由N2和O2直接化合得到 C.NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D.NO和NO2在一定条件下可以相互转化 3．下列叙述与氮的固定无关的是(　　) A．工业合成氨 B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物 C．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物 D．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 4．下列有关氮气的叙述中，错误的是(　　) A．镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮气既可做氧化剂又可做还原剂 D．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 5.大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。下列关于N2性质的叙述中错误的是(　　) A.氢气在氮气中能燃烧 B.氮气既具有氧化性，又具有还原性 C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定 D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮 6.大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染分一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中其他物质发生反应生成新的污染物，如2NO＋O2===2NO2就是二次污染，由NO2导致的污染就是NO的二次污染。下列物质：①SO2　②NO　③NO2　④HCl　⑤CO2，不易导致二次污染的是(　　) A.①②③④⑤ B.①③⑤ C.④和⑤ D.只有④ 7.每年春季是疾病、流行性传染病多发的季节。几年前的SARS至今让人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述不正确的是(　　) A.一氧化氮是一种无色的气体 B.常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C.含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等 D.一氧化氮不溶于水，能用排水法收集 8.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 9.下列关于氮及其化合物的说法中正确的是（　　） A.N2的化学性质稳定，但在一定条件下可与O2、H2、Mg等发生反应 B.NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 C.NO、NO2均易溶于水，并能与水发生反应 D.NO2能与NaOH溶液发生反应，属于酸性氧化物 10.N2O俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O：3CO＋2NO23CO2＋N2O。下列关于N2O的说法正确的是(　　) A.上述反应中每生成1 mol N2O，转移的电子数为3NA B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的原子数 C.N2O只具有氧化性，无还原性 D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合，使人中毒 素养提升 11．氮及其化合物的部分转化关系如图所示(省略部分反应条件)，下列说法正确的是(　　) A．NO转化为N2的过程属于氮的固定 B．NO、NO2互称为同素异形体 C．通过水洗可以除去NO中混有的NO2 D．NO2与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物 12.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转化。下列说法正确的是（　　） A.过程b、j、c属于氮的固定 B.过程a、l、f为非氧化还原反应 C.过程h说明NO2为酸性氧化物 D.过程j需加入还原剂 13.按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：①试管内气体呈棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO。其中正确的是（　　） A.①③ B.②④⑥ C.②④⑤ D.②③⑤ 14.将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，水充满整个试管。则原混合气体中NO与NO2的体积比为(　　) A.1∶2 B.3∶7 C.2∶5 D.无法确定 15.将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为(　　) A.1 mL B.3 mL C.5 mL D.7 mL 16.NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体，若NO、NO2、O2的气体体积分别为a、b、c，则a∶b∶c可能为(　　) A.1∶5∶2 B.2∶5∶1 C.5∶1∶2 D.5∶2∶1 17.无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的甲气体经过下图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（　　） A.NO2、N2 B.NO、CO2 C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2 18.有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是（　　） A.1∶1∶4 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 19. NH3可消除NO的污染，反应方程式为6NO＋4NH35N2＋6H2O。现有1 mol NO与NH3的混合物充分反应，若还原产物比氧化产物多1.4 g，则下列判断中正确的是(　　) A.原混合物中NO与NH3的物质的量之比一定为3∶7 B.有0.6 mol NH3被氧化 C.生成还原产物2.8 g D.原混合气体中含氨气为0.2 mol或0.7 mol 20.在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如下图所示。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方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 迁移创新 21.氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题： (1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：____________________________________。 (2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是_____________________________________________。 ②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为________。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为________。 ③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是__________________________。 22.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，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　① 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O　② 在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________，在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________________________________________。 (2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为_______________________________。 下列措施中，能减少或控制汽车尾气污染有效且可行的是________。 ①制定严格的尾气排放标准，并严格执行。 ②开发清洁能源，如氢能汽车、太阳能汽车等。 ③市民出行戴防毒面具。 ④市民大量移居城市郊区。 (3)由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”)________，原因是_____________________。 (4)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式：_____________________________________________________， 该反应中，氧化剂是________，氧化产物是________，生成1.4 mol氮气时，转移电子的物质的量为________。 (5)为了保护环境，工业上常通入NH3使氮的氧化物和氨转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3 L，通入3 L(同温同压下)NH3，恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为________。 23.(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。 ①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。 ②图乙中反应的现象是_________________________________________________。 ③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有______，说明NO2在该反应中显______性。 ④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式： _____________________________。 (2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg＋CO22MgO＋C。 ①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：__________________________________________________________________。 ②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。 资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 Ⅰ.装置A中的试剂是________。 Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是________、________。 Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤顺序是________(填字母)。 a.通入NO2 b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯 d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹 24.如图所示：在水槽B中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体，将试管A倒插入水槽B中。充分反应后，试管A中剩余气体的体积为0.5a mL（已折算为标准状况）。 （1）将A倒插入B中发生的反应为　　　　　　　　　　，该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为　　　　，原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为　　　　。 （2）通过导气管C向剩余0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为　　　　mol·L－1（设溶液的体积仍为500 mL）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 物质的性质与转化 第三节 氮的循环 第1课时　自然界中的氮循环　氮气与氮氧化物 课标要点 1.能列举、描述、辨识氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质及实验现象。 2.能进行NO、NO2、O2溶于水的简单计算。 学习重难点 重点： 1.氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质。 难点： 1.氮氧化物溶于水的计算。 知识点 自然界中氮的循环 1.自然界中氮的循环 2.人类活动的影响 (1)氮气氨―→氮肥、硝酸等含氮化合物。 (2)燃烧反应产生的氮氧化合物参与氮的循环。 3.氮的固定 (1)含义：将空气中游离态的氮转化为化合态的氮的过程。 (2)分类 4.氮气 (1)物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 无色 气体 无味 比空气稍小 难溶于水 (2)化学性质 ①稳定性 在通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。 ②还原性 a.实验探究 实验装置 实验操作 现象 硬质玻璃管内充入N2和O2，然后给硬质玻璃管两端的电极上通电，在硬质玻璃管内能产生火花 气体颜色由无色变为红棕色 b.结论：在放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO立即被氧化为NO2，化学方程式为N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2。 ③氧化性 N2和H2反应生成NH3，化学方程式： N2＋3H22NH3。 Mg在N2中燃烧反应生成Mg3N2，化学方程式：N2＋3MgMg3N2。 随学随练 1.下列关于自然界中氮循环的说法不正确的是(　　) 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、氧三种元素也参加了氮循环 【答案】A 【解析】A项，人工固氮合成氨反应中，氮元素的化合价降低被还原，错误；B项，工业合成氨属于人工固氮，正确；硝酸盐转化为蛋白质及经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐，实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化；并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮的循环，C、D正确。 知识点 氮的氧化物 1.不同价态的氮的氧化物 氮的氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 氮元素化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5 ①上述氮的氧化物中，只有N2O3和N2O5是酸性氧化物。 ②NO2、N2O4中氮元素的化合价都是＋4价。 2.一氧化氮的性质 ①无色无味的有毒气体，难溶于水。 ②具有还原性，在空气中易被氧化：2NO＋O2===2NO2。 ③具有弱氧化性：6NO＋4NH35N2＋6H2O。 3.二氧化氮的性质 ①红棕色有刺激性气味的有毒气体。 ②易溶于水且与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 ③具有强氧化性：能与SO2反应，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 ④能与碱溶液反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 ⑤自身二聚：2NO2N2O4(无色气体)。 4.NO、NO2的其他性质 随学随练 1．下列关于NO的叙述不正确的是(　　) A．NO是无色、难溶于水的气体 B．NO可以是某些含高价N物质的还原产物也可以是某些含低价N物质的氧化产物 C．实验室制取少量的NO可以用向下排空气法收集 D．NO在扩张血管、提高免疫力等方面有重要作用 【答案】C 【解析】因为NO密度与空气接近且可与空气中的O2反应生成NO2，故不可以用向下排空气法收集NO，C错误。 拓展 一氧化氮和二氧化氮的性质 1.NO和NO2的性质实验 实验装置 实验操作 现象 向充满NO气体的试管中通入O2 气体颜色由无色逐渐变为红棕色 向充满NO2气体的试管中注入水 气体逐渐减少，颜色由红棕色变为无色，得到无色溶液 结论：在一定条件下，NO和NO2可以相互转化 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2(NO表现还原性)。 ②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(NO2既表现氧化性，又表现还原性)。 2.NO和NO2性质的比较 NO NO2 色、态、味、 毒性 无色、无味 红棕色、有刺激性 气味 有毒气体 水溶性 难溶 易溶且与水反应 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 — 与水反应 — 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气、水同时作用 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 弱氧化性： 6NO＋4NH35N2＋6H2O； 2NO＋2CON2＋2CO2，通常表现还原性 强氧化性：能氧化S2－、I－、Fe2＋等，如NO2＋SO2===NO＋SO3；可使湿润的淀粉KI试纸变蓝 对环境的影响 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 (1)NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。 (2)NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。 活学活用 1.下列关于二氧化氮的说法正确的是(　　) A.NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物 B.除去N2中混有的NO2，可将混合气体通入水中，将NO2溶解 C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得到无色溶液的是NO2，得到橙色溶液的为溴蒸气 D.NO2是大气污染物之一 【答案】D 【解析】NO2与H2O反应除生成HNO3外还生成NO，故NO2不是酸性氧化物，A项错误；除去N2中混有的NO2，将混合气体通入水中，除去NO2的同时又生成新的杂质NO，且NO能与O2反应，B项错误；NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得到无色溶液，所以用NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区分开，C项错误。 2．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是(　　) A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D．在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 【答案】A 【解析】该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，当有3 mol NO2反应时，有2 mol NO2做还原剂，生成2 mol氧化产物HNO3，有1 mol NO2做氧化剂，生成1 mol还原产物NO，转移2 mol e－。 拓展 氮的氧化物溶于水的计算 氮氧化物与O2混合通入水中时，剩余气体只能是NO或O2，不可能是NO2，因过量的NO2会与水反应生成NO，且形成溶液中的溶质为HNO3。有关混合气体(NO2、NO、O2等)与水反应的计算属重点计算题型，现分类说明解题方法。 (1)关系式法 NO2、NO的混合气体通入水中，一般考虑3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可利用气体体积变化差值进行计算，V剩＝V原(NO)＋V(NO2)。 (2)循环反应叠加法 ①NO2、O2的混合气体通入水中，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2可得总反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，由此可知： ②NO、O2的混合气体通入水中，根据总反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得出： ③NO、NO2、O2的混合气体通入水中 a.可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按②进行分析计算。 b.也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按①计算；若转化后无O2，则按关系式法计算。 （3）得失电子守恒法 当NO2或NO转化为HNO3时N要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O得到电子，N失去电子，且得失电子数相等。 活学活用 3.在一定条件下，将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积可能为(　　) A.1.2 mL B.2.4 mL C.3 mL D.4.2 mL 【答案】A 【解析】由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12 mL－2 mL)＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)，根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO求出消耗的NO2的体积为6 mL，则V(O2)＝×(12 mL－6 mL)＝1.2 mL。 4.一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】设NO和O2的体积分别为V，根据化学方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，等体积混合，剩余O2的体积为，原混合气体体积为2V，剩余气体体积为原气体体积的。 题型 氮气与氮的固定 ▌例1 下列关于N2的叙述正确的是(　　) A.在雷雨天，空气中的N2与O2可反应生成NO2 B.将氨气转化为NO属于氮的固定 C.氮气是一种无色无味的有毒气体 D.在化学反应中，氮气既可被氧化也可被还原 【答案】D 【解析】雷雨天时，空气中N2和O2可反应生成NO，A错误；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，B错误。 ▌对点练1-1 自然界中氮的循环如图所示，下列说法正确的是(　　) A.①中N2和O2在放电的条件下生成了NO B.①②③都是氮的固定 C.②为工业合成氨过程，此过程中N2发生了氧化反应 D.③中N中的氮元素被氧化 【答案】A 【解析】③是氮的化合物转化为N2的过程，不是氮的固定，B错误；②为工业合成氨过程，此过程中N2与H2反应生成NH3，N2发生还原反应，C错误；③中转化为N2，氮元素被还原，D错误。 ▌对点练1-2 氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（　　） A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C.在雷雨天，空气中的N2与O2反应可生成NO D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 【答案】A 【解析】自然固氮与人工固氮是将N2转化为含氮化合物，但不一定是转化为NH3，如自然固氮中，雷电作用下可将N2转化为NO，A错误。 题型 一氧化氮和二氧化氮 ▌例2 下列关于NO2和NO的叙述正确的是(　　) A.汽车发动机的高温环境使N2和O2直接化合生成NO2 B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应 C.除去NO中混有的NO2，可将混合气体通入水中 D.常温下都可以被氧气氧化 【答案】C 【解析】汽车发动机的高温环境使N2和O2直接化合生成NO，A错误；NO不能与碱反应，不属于酸性氧化物，NO2和强碱NaOH反应产生NaNO3、NaNO2和水，反应前后N元素化合价发生了变化，因此NO2也不是酸性氧化物，B错误；在常温下NO能够与O2反应产生NO2，但NO2与O2在常温下不能发生反应，D错误。 ▌对点练1-1 某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明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。对于原混合气体成分的判断中正确的是(　　) A.肯定有SO2、NO B.肯定没有Cl2、SO2和NO2 C.可能有Cl2和O2 D.肯定只有NO 【答案】A 【解析】气体无色，则说明不含有Cl2和NO2气体，此无色混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，说明一定含有SO2，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，说明含有气体NO，则一定没有O2；即混合气体肯定没有Cl2、O2和NO2，一定有SO2和NO。 ▌对点练1-2 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 【答案】D 【解析】试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有NO2存在。根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。 题型 氮氧化物的计算 ▌例3 有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是(　　) A.1∶2∶1 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 【答案】C 【解析】气体完全溶于水，即NO2、NO和O2恰好完全反应，全部生成硝酸，根据得失电子守恒：n×3+n=n×4，即：V×3+V=V×4。2×3+1≠4，A不符合；3×3+4≠2×4，B不符合；16×3+4=13×4，C符合；3×3+4≠4×4，D不符合。 ▌对点练1-1 如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。稍后打开弹簧夹，快速吸入15 mL空气(空气中O2体积占总体积的五分之一)后夹上弹簧夹，再振荡注射器。气体体积均为同温同压下的数据且该状态下气体摩尔体积为Vm L·mol-1，忽略反应后溶液体积的变化。下列说法错误的是(　　) A.第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化 B.吸入空气后，气体颜色变为红棕色 C.第二次振荡注射器后，气体体积等于23 mL D.第二次振荡注射器后，所得硝酸的浓度约为 mol·L-1 【答案】C 【解析】NO为无色气体，不溶于水也不与水反应，则第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化，A正确；吸入空气后，发生反应：2NO+O2===2NO2，则气体颜色变为红棕色，B正确；吸入的15 mL空气中含有3 mL O2，根据反应：4NO+3O2+2H2O===4HNO3，反应消耗掉3 mL O2和4 mL NO，故第二次振荡注射器后，气体体积等于(20+15-3-4) mL=28 mL，C错误；第二次振荡注射器后生成的硝酸的物质的量为=×10-3 mol，所得硝酸溶液的体积为5×10-3 L，则所得硝酸的浓度约为 mol·L-1，D正确。 ▌对点练1-2 如图所示，相同条件下，两个体积相同的试管中分别装满NO2和NO气体，并分别倒置于水槽中，然后通过导管向试管中缓慢通入氧气，边通氧气边慢慢摇动试管，直到两支试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为(　　) A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3 【答案】A 【解析】相同条件下，体积相同的试管内两种气体的物质的量相等。根据氮原子守恒，可知最终生成的HNO3的物质的量相等，因为溶质没有扩散，故两支试管内溶液的物质的量浓度相等。 基础通关 1.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.⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO D.⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O 【答案】D 【解析】过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是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；⑤中NO被氧化为NO，涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO，C正确；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，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，故D错误。 2.下列关于NO和NO2的说法中正确的是(　　) A.NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B.NO2可由N2和O2直接化合得到 C.NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D.NO和NO2在一定条件下可以相互转化 【答案】D 【解析】NO2不是酸性氧化物，A错误；N2和O2化合生成NO，B错误；NO不能用排空气法收集，NO2不能用排水法收集，C错误。 3．下列叙述与氮的固定无关的是(　　) A．工业合成氨 B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物 C．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物 D．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收 【答案】B 【解析】氮的固定是指将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。 4．下列有关氮气的叙述中，错误的是(　　) A．镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮气既可做氧化剂又可做还原剂 D．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 【答案】D 【解析】氮气和氢气合成氨的反应为可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不能完全反应，生成NH3的物质的量小于2 mol，故D错误。 5.大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。下列关于N2性质的叙述中错误的是(　　) A.氢气在氮气中能燃烧 B.氮气既具有氧化性，又具有还原性 C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定 D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮 【答案】A 【解析】N2不是助燃气体，N2与H2化合需在高温、高压、催化剂的条件下进行。 6.大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染分一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中其他物质发生反应生成新的污染物，如2NO＋O2===2NO2就是二次污染，由NO2导致的污染就是NO的二次污染。下列物质：①SO2　②NO　③NO2　④HCl　⑤CO2，不易导致二次污染的是(　　) A.①②③④⑤ B.①③⑤ C.④和⑤ D.只有④ 【答案】C 【解析】①二氧化硫可以形成酸雨，造成二次污染；②NO可被氧化生成二氧化氮，造成二次污染；③二氧化氮可形成光化学烟雾等污染，造成二次污染。 7.每年春季是疾病、流行性传染病多发的季节。几年前的SARS至今让人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述不正确的是(　　) A.一氧化氮是一种无色的气体 B.常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C.含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等 D.一氧化氮不溶于水，能用排水法收集 【答案】B 【解析】假设含16 g氧元素，那么NO为1 mol，CO也为1 mol 。 8.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，逸出的气体是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。 9.下列关于氮及其化合物的说法中正确的是（　　） A.N2的化学性质稳定，但在一定条件下可与O2、H2、Mg等发生反应 B.NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 C.NO、NO2均易溶于水，并能与水发生反应 D.NO2能与NaOH溶液发生反应，属于酸性氧化物 【答案】A 【解析】NO、NO2均为大气污染气体，在大气中不能稳定存在，NO易被O2氧化生成NO2，NO2易与水反应生成硝酸，故B错误；NO不溶于水、NO2易溶于水且与水发生反应，故C错误；与碱反应只生成一种盐和水的氧化物称为酸性氧化物，且酸性氧化物与碱的反应不属于氧化还原反应，NO2与NaOH溶液发生反应生成两种盐，且属于氧化还原反应，故D错误。 10.N2O俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O：3CO＋2NO23CO2＋N2O。下列关于N2O的说法正确的是(　　) A.上述反应中每生成1 mol N2O，转移的电子数为3NA B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的原子数 C.N2O只具有氧化性，无还原性 D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合，使人中毒 【答案】B 【解析】A项，该反应中N由＋4价变为＋1价，生成1 mol N2O时转移6 mol电子，错误；B项，1 mol N2O与1 mol CO2都含有3 mol原子，正确；C项，N2O中氮元素为＋1价，是氮元素的中间价态，因此N2O既具有氧化性又具有还原性，错误；D项，由题意知，N2O可用作吸入性麻醉剂，因此不可能迅速与人体血红蛋白结合而使人中毒，错误。 素养提升 11．氮及其化合物的部分转化关系如图所示(省略部分反应条件)，下列说法正确的是(　　) A．NO转化为N2的过程属于氮的固定 B．NO、NO2互称为同素异形体 C．通过水洗可以除去NO中混有的NO2 D．NO2与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物 【答案】C 【解析】游离态氮转化为化合态氮的过程称为氮的固定，A错误；同素异形体是指同种元素形成的不同单质，而NO、NO2都是化合物，B错误；酸性氧化物是指能跟碱反应生成一种盐和水的氧化物，而NO2与碱反应生成NaNO3和NaNO2，是氧化还原反应，NO2不是酸性氧化物，D错误。 12.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转化。下列说法正确的是（　　） A.过程b、j、c属于氮的固定 B.过程a、l、f为非氧化还原反应 C.过程h说明NO2为酸性氧化物 D.过程j需加入还原剂 【答案】D 【解析】由图可知，过程c、k属于氮的固定，A错误；过程f为二氧化氮被还原为NH，B错误；NO2不是酸性氧化物，C错误。 13.按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：①试管内气体呈棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO。其中正确的是（　　） A.①③ B.②④⑥ C.②④⑤ D.②③⑤ 【答案】B 【解析】根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为 mL，试管内液面上升。 14.将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，水充满整个试管。则原混合气体中NO与NO2的体积比为(　　) A.1∶2 B.3∶7 C.2∶5 D.无法确定 【答案】B 【解析】设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1－a) mol NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得a＋＝0.4，解得a＝0.3，因此V(NO)∶V(NO2)＝3∶7，B选项正确。 15.将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为(　　) A.1 mL B.3 mL C.5 mL D.7 mL 【答案】A 【解析】若NO2体积为x mL，则NO体积为(10－x) mL，二氧化氮气体与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由此可知x＋(10－x)＝4，解得：x＝9，10－x＝1。 16.NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体，若NO、NO2、O2的气体体积分别为a、b、c，则a∶b∶c可能为(　　) A.1∶5∶2 B.2∶5∶1 C.5∶1∶2 D.5∶2∶1 【答案】A 【解析】4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。NO、NO2、O2的气体体积比为1∶5∶2，物质的量之比为1∶5∶2，此时1×＋5×＝2，A正确；NO、NO2、O2的气体体积比为2∶5∶1，物质的量之比为2∶5∶1，此时2×＋5×≠1，B错误；NO、NO2、O2的气体体积比为5∶1∶2，物质的量之比为5∶1∶2，此时5×＋1×≠2，C错误；NO、NO2、O2的气体体积比为5∶2∶1，物质的量之比为5∶2∶1，此时5×＋2×≠1，D错误。 17.无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的甲气体经过下图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（　　） A.NO2、N2 B.NO、CO2 C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2 【答案】B 【解析】混合气体无色，说明气体中不含NO2，气体通过Na2O2后显红棕色，说明原混合气体中含有NO，且有与Na2O2反应生成O2的气体CO2，通入水中，溶液呈酸性，且几乎无气体剩余，说明原气体中不含N2。 18.有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是（　　） A.1∶1∶4 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 【答案】C 【解析】反应后容器中仍充满溶液，说明没有气体剩余，根据反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行判断。若NO2为1体积，NO为1体积，则消耗体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为1∶1∶1；若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶3∶；若NO2为4体积，NO为16体积，则消耗（1＋12）体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶16∶13。 19. NH3可消除NO的污染，反应方程式为6NO＋4NH35N2＋6H2O。现有1 mol NO与NH3的混合物充分反应，若还原产物比氧化产物多1.4 g，则下列判断中正确的是(　　) A.原混合物中NO与NH3的物质的量之比一定为3∶7 B.有0.6 mol NH3被氧化 C.生成还原产物2.8 g D.原混合气体中含氨气为0.2 mol或0.7 mol 【答案】D 【解析】由方程式6NO＋4NH35N2＋6H2O可知，6 mol NO被还原得到3 mol还原产物N2，4 mol NH3被氧化得到2 mol氧化产物N2，相差1 mol N2，若还原产物比氧化产物多1.4 g，即0.05 mol N2，则相当于0.3 mol NO和0.2 mol NH3反应，由题意可知NO和NH3的总物质的量为1 mol，则其中一种过量，所以有两种情况：0.3 mol NO和0.7 mol NH3或0.2 mol NH3和0.8 mol NO，故原混合物中NO与NH3的物质的量之比为3∶7或4∶1，A错误；由以上分析可知，有0.2 mol NH3被氧化，B错误；还原产物的物质的量为0.15 mol，即4.2 g，C错误；原混合气体中含氨气为0.2 mol或0.7 mol，D正确。 20.在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如下图所示。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方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 【答案】B 【解析】由题图可知发生的反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，该转化过程中有N、O、C三种元素的化合价发生变化，A正确，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。 迁移创新 21.氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题： (1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：____________________________________。 (2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是_____________________________________________。 ②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为________。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为________。 ③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是__________________________。 【答案】(1)N2＋O22NO (2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ② mL　 mol·L－1 ③6NO2＋8NH37N2＋12H2O 【解析】(1)汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在内燃机中高温条件下反应生成的，化学方程式为N2＋O22NO。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；②根据化学方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为 mL，根据化学方程式可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为＝ mol·L－1；③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该物质是氮气，反应的化学方程式是6NO2＋8NH37N2＋12H2O。 22.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，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　① 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O　② 在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________，在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________________________________________。 (2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为_______________________________。 下列措施中，能减少或控制汽车尾气污染有效且可行的是________。 ①制定严格的尾气排放标准，并严格执行。 ②开发清洁能源，如氢能汽车、太阳能汽车等。 ③市民出行戴防毒面具。 ④市民大量移居城市郊区。 (3)由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”)________，原因是_____________________。 (4)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式：_____________________________________________________， 该反应中，氧化剂是________，氧化产物是________，生成1.4 mol氮气时，转移电子的物质的量为________。 (5)为了保护环境，工业上常通入NH3使氮的氧化物和氨转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3 L，通入3 L(同温同压下)NH3，恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为________。 【答案】(1)NO2　NO　1∶1 (2)2NO＋2CON2＋2CO2　①② (3)不是　二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化 (4)6NO2＋8NH37N2＋12H2O　NO2　N2　4.8 mol　(5)1∶1 【解析】(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价升高做还原剂；在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为1∶1。(2)①有利于减少污染；②有利于减少污染；③不现实，是污染后再防护的做法，不可取；④不现实，大量移居成本较高，不可取。(3)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。(4)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。(5) 设NO2的体积为x，则NO的体积为(3 L－x)。NO2N2，NON2，NH3N2。根据得失电子守恒原理得：×4＋×2＝×3，解得x＝1.5 L。因为同温下气体的物质的量之比等于其体积之比，所以n(NO2)∶n(NO)＝1∶1。 23.(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。 ①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。 ②图乙中反应的现象是_________________________________________________。 ③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有______，说明NO2在该反应中显______性。 ④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式： _____________________________。 (2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg＋CO22MgO＋C。 ①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：__________________________________________________________________。 ②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。 资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 Ⅰ.装置A中的试剂是________。 Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是________、________。 Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤顺序是________(填字母)。 a.通入NO2 b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯 d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹 【答案】(1)①下　②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色　③NO　氧化　④NO2＋SO2===NO＋SO3 (2)①4Mg＋2NO24MgO＋N2 ②Ⅰ.NaOH溶液　Ⅱ.吸收NO2，避免污染环境　收集N2　Ⅲ.badc 【解析】(1)①NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。②NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。③NO遇空气被氧化成NO2：2NO＋O2===2NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。④由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2===NO＋SO3。(2)①由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO24MgO＋N2。②由资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2以避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。 24.如图所示：在水槽B中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体，将试管A倒插入水槽B中。充分反应后，试管A中剩余气体的体积为0.5a mL（已折算为标准状况）。 （1）将A倒插入B中发生的反应为　　　　　　　　　　，该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为　　　　，原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为　　　　。 （2）通过导气管C向剩余0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为　　　　mol·L－1（设溶液的体积仍为500 mL）。 【答案】（1）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　1∶2　3∶1 （2）无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满。继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体 （3） 【解析】（1）试管A倒插入水槽B后，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂均为NO2，质量比为1∶2。根据题意有n（NO2）＋n（NO）＝[n（NO2）＋n（NO）]，则n（NO2）∶n（NO）＝3∶1。 （2）试管A中剩余的0.5a mL气体为NO，通入氧气后，发生反应：2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可写为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体（O2）。 （3）试管中充满气体时，根据氮原子守恒，n（HNO3）＝n（气体）＝×10－3 mol，c（HNO3）＝＝ mol·L－1。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $