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氮氧化物的产生及转化
一、选择题
1．将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。如图中能实现人工固氮的是( )
答案 D
解析 氮的固定是指使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，主要有自然固氮和人工固氮两种方式。通过闪电等产生含氮化合物属于自然固氮中的高能固氮，根瘤菌能够将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，属于自然固氮中的生物固氮。氨的工业合成原理为N2＋3H22NH3，是目前普遍使用的人工固氮方法。电解饱和食盐水原理为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，与氮的固定无关。
2．下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A．一氧化氮是一种红棕色的气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
答案 C
解析 NO是无色的气体，不溶于水，可由N2与O2直接化合而得到，且易与空气中的氧气直接反应而生成NO2，故只有C项符合题意。
3．实验室收集NO、NO2两种气体( )
A．均可用排水法
B．均可用向上排空气法
C．NO用向上排空气法，NO2用排水法
D．NO用排水法，NO2用向上排空气法
答案 D
解析 NO易与O2反应，不能用排空气法收集，NO2易与H2O反应，不能用排水法收集，故只有D项正确。
4．正常雨水的pH为5.6，是因为雨水中溶解下列气体中的( )
A．SO2 B．NO2
C．CO2 D．N2O4
答案 C
5．在体积为V L的密闭容器中通入a mol NO、b mol O2，反应容器内氮原子数和氧原子数之比为( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 反应前a mol NO中含N、O的原子数都是a mol，b mol O2中含2b mol氧原子，根据质量守恒定律，N原子和O原子的个数比在反应前后不变，应等于。
6．用排水法收集12 mL NO于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入O2共12 mL，下面的说法中，正确的是( )
A．剩余NO
B．剩余NO2
C．试管中气体为红棕色
D．试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，最后剩余无色气体
答案 D
解析 向NO中间歇通入O2发生的反应为2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，合并两个反应得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，等体积的NO和O2反应最后剩余O2。
7．(双选)将15 mL NO和NO2的混合气体通入倒立于水槽中且盛满水的量筒里，最后量筒内剩余8 mL气体，则原混合气体中( )
A．NO占4.5 mL
B．NO与NO2的体积比为7∶8
C．NO占10.5 mL
D．NO与NO2的物质的量之比为3∶7
答案 AD
解析 因为NO与水不反应，NO2与水反应放出NO后体积变小，所以利用体积差量法进行求解。
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 1 2
V(NO2) 15－8
即V(NO2)＝10.5 mL，V(NO)＝15 mL－10.5 mL＝4.5 mL。
所以＝＝，故正确答案为A、D。
8．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，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 判断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。
9．NO在人体内起着多方面的重要生理作用。下列关于NO的说法不正确的是( )
A．NO和NO2为同素异形体
B．NO是造成光化学烟雾的因素之一
C．NO是汽车尾气的有害成分之一
D．1个NO分子所含电子总数为奇数
答案 A
解析 同素异形体的前提为单质，故A错误。NO是造成光化学烟雾的因素之一，它主要来源于煤和石油产品的燃烧、汽车尾气及HNO3工厂废气等。1个NO分子所含电子的总数为7＋8＝15。
二、非选择题
10．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。因此必须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
在该反应中，氧化剂是________，还原剂是________。
(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，经过排气管中的催化转化器转化为对大气无污染的物质。写出该反应的化学方程式：___________________________。
(3)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：______________________________。
答案 (1)NO2 NO
(2)2NO＋2CON2＋2CO2
(3)6NO2＋8NH37N2＋12H2O
解析 (1)在该反应中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂，NO中氮元素化合价升高作还原剂。
(2)根据质量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)根据质量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。
11．一瓶红棕色的气体，用玻璃片盖好，然后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻轻移动玻璃片使少量空气进入集气瓶，气体又变为红棕色，振荡，又变为无色……
(1)瓶中红棕色的气体是_________________________________________。
(2)气体颜色变化的原因是___________________________________________
_____________________________________________________________________；
有关反应的化学方程式为__________________________________________。
(3)操作过程中要注意什么问题？
________________________________________________________________。
答案 (1)NO2
(2)NO2与H2O反应生成无色气体NO，NO遇到空气，与空气中的O2反应又生成红棕色的NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2
(3)操作时要注意安全，因为NO2、NO都是有毒气体
解析 红棕色气体与水反应生成无色气体，无色气体遇空气又变为红棕色，这说明红棕色气体为二氧化氮，与水反应生成的无色气体为一氧化氮，一氧化氮遇到空气，与空气中的氧气反应又生成了红棕色的二氧化氮，二氧化氮和一氧化氮都有毒，操作时必须要注意安全。
12．A、B、C都是污染空气的三种有害气体，A能使品红溶液褪色，B气体呈黄绿色，它与A按等物质的量反应后溶解于水生成两种强酸，C是红棕色气体，它溶于水，生成一种强酸和无色气体。则A、B、C各是什么气体？
答案 SO2 Cl2 NO2
13．将25 mL NO2与O2的混合气体通入水中，充分反应后，剩余5 mL气体，求原混合气体中O2和NO2各自的体积。(气体体积均为相同条件下测定)
答案 原混合气体中有O2 9 mL，NO2 16 mL或O2 2 mL，NO2 23 mL。
解析 根据反应方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，吸收后剩余的5 mL气体有两种可能，一种是剩余5 mL O2，另一种是剩余5 mL NO，而剩余NO是由于过量的NO2与H2O反应而生成的，所以实际过量的NO2为15 mL。
(1)设剩余气体为5 mL O2，则恰好反应的混合气体的总体积为25 mL－5 mL＝20 mL。由反应方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3得，V(O2)＝20 mL×＋5 mL＝9 mL，V(NO2)＝25 mL－9 mL＝16 mL。
(2)设剩余气体为5 mL NO，则实际过量的NO2的体积为15 mL，与O2恰好反应的混合气体的总体积为25 mL－15 mL＝10 mL。由反应方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3得，V(O2)＝10 mL×＝2 mL，V(NO2)＝25 mL－2 mL＝23 mL。
14．将20 mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10 mL，求原混合气体中NO和NO2的体积各为多少？
答案 设原混合气体中NO2的体积为x mL，NO的体积为(20－x) mL，则
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3 1
x mL x mL
由题意得：20－x＋x＝10，
解得：x＝15
则原混合气体中NO的体积为20 mL－15 mL＝5 mL。
15．将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少mL?
答案 (1)若剩余的是NO，可以看成先发生了反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。剩余的NO2又与水作用，最终有2 mL NO产生。由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得剩余的NO2体积为2 mL×3＝6 mL。则原混合气体中O2的体积为(10 mL－6 mL)×＝0.8 mL，NO2体积为10 mL－0.8 mL＝9.2 mL。
(2)若剩余的是O2，则有10 mL－2 mL＝8 mL NO2和O2的混合气体按4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行反应。所以NO2的体积为8 mL×＝6.4 mL，O2的体积为10 mL－6.4 mL＝3.6 mL。
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