氮及氮的固定--氮的氧化物(人教版2019必修第二册)(解析版).docx

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第五章 化工生产中的重要非金属元
第二节 氮及其化合物
课时1 氮及氮的固定 氮的氧化物
重点
（1）通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性，理解结构与性质的关系。
（2）通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质。
1．下列关于氮气的说法中，正确的是
A．通常情况下，氮气性质比较稳定
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3
D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中作氧化剂
【答案】A
【详解】
A．通常情况下，氮气分子中含有氮氮叁键，键能大，性质比较稳定，A正确；
B．N2不能在O2中燃烧，与O2在放电时反应生成NO，B错误；
C．N2与H2的反应是可逆反应，1molN2与3molH2不可能完全反应生成2molNH3，C错误；
D．氮气中氮元素的化合价为零价，在化学反应中即可升高也可降低，即可作氧化剂，也可作还原剂，D错误；
故选A。
2．下列说法正确的是( )
A．N2+3H22NH3属于自然固氮
B．固氮属于氧化还原反应
C．俗语“雷雨发庄稼”毫无科学道理
D．氨气溶于水得到的溶液能导电，所以NH3是电解质
【答案】B
【详解】
A．N2+3H22NH3属于人工固氮，故A错误；
B．固氮是将游离态的氮转化为化合态的过程，属于氧化还原反应，故B正确；
C．俗语“雷雨发庄稼”是指将游离态的氮转化为化合态进入到土壤被植物吸收，促进了植物的生长，故俗语“雷雨发庄稼”有科学道理，故C错误；
D．氨气溶于水得到的溶液能导电，是因为氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨是弱电解质能电离，生成铵根离子和氢氧根离子，所以NH3不是电解质，故D错误；
故答案：B。
3．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。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋中的氮循环的说法正确的是

A．过程①属于化学变化
B．属于固氮作用的是过程③
C．反硝化作用是氮元素发生氧化反应
D．向海洋中排放含的废水会影响海洋中的含量
【答案】D
【详解】
A．在该变化过程中都是N2，没有新物质产生，因此属于物理变化，A错误；
B．氮的固定是游离态的氮转化为化合态氮的方法，在上述转化过程中只有②是氮的固定，B错误；
C．根据图示可知：反硝化作用是氮元素由转化为N2，N元素化合价降低，得到电子被还原，发生还原反应，C错误；
D．根据图示转化关系可知：若向海洋中排放含的废水，会通过反硝化作用产生，导致海洋中的含量增加，因而影响的含量，D正确；
故合理选项是D。
4．N2是空气的重要组成部分，因此有科学家依据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的，其原理主要依据是( )
A．液氮的沸点为﹣195.8℃，远低于常温 B．N2在空气中燃烧放热
C．N2的化学性质很稳定 D．N2在空气中的体积分数为78%
【答案】A
【详解】
液氮的沸点很低，极易汽化，汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关，故选A。
5．实验室制备下列气体，通常只能用排水法收集的是
A．NO2 B．NO C．CO2 D．Cl2
【答案】B
【详解】
A. NO2与水反应，不能用排水法收集，故A不选；
B. NO与空气中氧气反应，实验室制取NO时用排水法收集，故B选；
C. CO2能与水反应，不可用排水法收集，故C不选；
D. Cl2易溶于水，能够与水反应,不能用排水法收集Cl2，故D不选
故选：B。
6．最新的病毒学研究证实，一氧化氮对 SARS病毒有直接控制作用，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
【详解】
A．一氧化氮是一种无色的气体，故A错误；
B．常温常压下，一氧化氮能与空气中的氧气直接化合生成二氧化氮，故B错误；
C．在放电条件下，氮气和氧气直接化合得到一氧化氮，故C正确；
D．一氧化氮微溶于水，能用排水法收集一氧化氮，故D错误；
答案选C。
7．（2021·石嘴山市第三中学高一期末）下列说法正确的是
A．实验室能用排空气法收集N2、NO和NO2
B．合成氨反应属于高能固氮
C．除去NO中的NO2气体可以使混合气体通过蒸馏水
D．NO、NO2、N2O3、N2O5都属于酸性氧化物
【答案】C
【详解】
A．N2相对分子质量和空气接近，不能用排空气法收集；NO能和氧气反应，不能用排空气法收集，故A错误；
B．工业合成氨反应属于人工固氮，故B错误；
C．NO2能和水反应生成NO和硝酸，故C正确；
D．酸性氧化物是能和碱反应生成盐和水，所以NO、NO2不属于酸性氧化物，故D错误；
故答案：C。
8．宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体，从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红烟，产生红烟的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气反应生成NO2
C．CO2与NO反应生成NO2
D．NO与H2O反应生成NO2
【答案】B
【详解】
A．氮气为空气的主要组成气体，性质稳定，高温下N2遇空气不会直接生成NO2，故A错误；
B．一氧化氮极易被氧气氧化，NO在常温下能与氧气反应2NO＋O2=2NO2，生成红棕色的NO2，所以B选项正确；
C．高温条件下一氧化碳在空气中不可能为反应产物，必然被氧气氧化成二氧化碳，所以，CO2与NO在空气中高温条件下不反应，故C错误；
D．一氧化氮和水之间不会发生反应，故D错误
故选B。
9．工业上以氮气为主要原料制备硝酸，其转化过程如下所示，其中氮元素只被还原的一步是
N2NH3NONO2HNO3
A．① B．② C．③ D．④
【答案】A
【分析】
氮元素只被还原，表明含氮物质作氧化剂，氮元素化合价降低。
【详解】
①N2→NH3，N元素的化合价降低，①符合题意；
②NH3→NO，N元素的化合价升高，②不合题意；
③NO→NO2，N元素的化合价升高，③不合题意；
④NO2→HNO3，N元素的化合价一部分升高，一部分降低，④不合题意；
综合以上分析，只有①符合题意；故选A。
10．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，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体

A．可能是N2与NO2的混和气体
B．可能是O2与NO2的混和气体
C．可能是NO气体
D．只可能是NO2一种气体
【答案】B
【详解】
A．N2不溶于水，在溶液中不能氧气反应，试管不可能完全被水充满，故A错误；
B．如果是O2与NO2的混和气体，能发生：4NO2+ O2+2H2O=4HNO3，气体假如恰好发生反应时，试管内完全被水充满。在氧气不足的情况下将试管倒扣在水中生成一定定量的一氧化氮不溶与水，继续通氧气之后试管内可以充满，故B正确；
C．如是NO，开始水面不会上升，故C错误；
D．如全部是NO2一种气体，持续多次通入氧气，能发生4NO2+ O2+2H2O=4HNO3，气体恰好发生反应时，试管可以被水充满，但试管中气体可以是多种气体组合，故D错误；
故答案为：B。
11．如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞，使NO与O2充分反应。下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)( )

A．开始时左右两室分子数相同
B．反应前后NO室压强相同
C．最终容器内密度与原来相同
D．最终容器内无NO存在
【答案】CD
【分析】
气体体积相同，密度相同，根据ρ=，气体质量相同；混合后一氧化氮气体和氧气能发生反应生成二氧化氮气体；根据一氧化氮和氧气等质量反应进行过量计算判断最后容器中混合气体成分。
【详解】
A．开始时左右两室中气体体积相同，气体密度相同，所以气体质量相同，但一氧化氮和氧气摩尔质量不同，气体物质的量不同，分子数不同，故A错误；
B．一氧化氮和氧气发生的反应为：2NO+O2=2NO2；反应是气体体积减少的反应，反应后压强减小，故B错误；
C．化学反应遵循质量守恒定律，即反应前后质量不变，容器体积也不变，所以总密度不变，故C正确；
D．如果要恰好完全反应，NO和O2的初始物质的量应为2：1，但是从上面可以明显看出初始投料= ：＜2：1，即完全反应后O2会有剩余，一氧化氮全部反应，故D正确；
故选：CD。
【点睛】
本题考查了气体体积、压强、密度之间的关系，关键是一氧化氮气体和氧气在常温下会发生反应生成二氧化氮。
12．将盛有NO和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中NO和NO2的体积比是
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．1：4
【答案】C
【详解】
NO2通入水中，发生：3NO2+H2O=2HNO3+NO，设混合气体中含有xmolNO，ymolNO2，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半，则物质的量减小一半，

，解得x：y=1:3。
答案选C。
13．硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为：
①；
②。
下列说法错误的是
A．反应①、②均为氧化还原反应
B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1
C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1
D．反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为2 mol
【答案】D
【详解】
A． 反应①、②中均有元素化合价变化，均为氧化还原反应，故A正确；
B． 反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1，故B正确；
C． 若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1或等于1：1，故C正确；
D． 反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为1 mol，故D错误；
故选D。
14．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在该反应中表现___________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：___________。
【答案】
（1）下
（2）两气体混合后，颜色由红棕色变为无色
（3）NO 氧化
（4）NO2＋SO2=NO＋SO3
【分析】
（1）NO2是红棕色的SO2没有颜色，故是下层有颜色，故下层颜色深；
（2）二氧化硫与密度比二氧化氮密度大，抽开玻璃片，二氧化氮向上，二氧化硫向下混合，生成三氧化硫和一氧化氮，一氧化氮无色气体，所以红粽色逐渐褪去，最终变为无色故答案为：两气体混合后，颜色由红棕色变为无色；
（3）图丙中“有红棕色气体产生”说明反应的产物中有一氧化氮，说明NO2在该反应中显氧化性；
（4）图丙中反应生成的气体遇空气显红棕色，说明图乙中反应生成了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，为化学方程式为：NO2＋SO2=NO＋SO3。
15．工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物，假设不含N2O4)，对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
(1)工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx。
已知：NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2(Ⅰ)
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2(Ⅱ)
当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的值不可能是___________(填字母)。
A．1.9 B．1.8 C．1.6 D．1.3
(2)用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx，每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时，吸收液质量就增加44g，则NOx中的x值为___________。
【答案】D 1.875
【分析】
由方程式可知，当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，则n(NO2)≥n(NO)；由方程式可知，NOx的物质的量是CO2的2倍，由此分析。
【详解】
(1)由方程式NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2(Ⅰ)、2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2(Ⅱ)可知，当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，则n(NO2)≥n(NO)，NO含量越少，x值越小，而n(NO2)=n(NO)，x值最小，x最小==1.5，故x不可能为1.3，答案选D；
(2)由方程式NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2(Ⅰ)、2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2(Ⅱ)可知，NOx的物质的量是CO2的2倍，CO2的物质的量为=1mol，则2mol×(14+16x)mol-1mol×44g/mol=44g，解得x=1.875。
16．将体积为(已换算成标准状况)的充满体积为的试管后倒扣在水中，如图所示。

(1)溶于水的化学方程式是______。
(2)使试管中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______(假设溶质不扩散)。
(3)为了消除的污染，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】
【详解】
(1)溶于水生成和，反应的化学方程式是。故答案为：；
(2)由化学方程式可推出，使试管中恰好完全被水吸收，需要通入标准状况下氧气的体积为，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。故答案为：；；
(3)为了消除的污染，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。故答案为：。