第03讲---氮气及氮的氧化物-高一化学精讲精练(原卷版).docx

氮气及氮的氧化物
考点精讲

一、氮气与氮的固定
1．氮元素的位置、结构与存在
（1）氮元素位于元素周期表的 周期、第 族。氮原子的最外电子层有 电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过 与其他原子相互结合构成物质。
（2）氮元素在自然界中主要以 的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的 中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 和 中。
2．氮气的物理性质
N2是一种 、 的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)， 溶于水。
3．氮气的结构与化学性质
（1）N2的结构：N2的结构式为 ，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。
（2）化学性质
N2在 等条件下，N2获得足够的能量，使 断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。
①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。
4．氮的固定：将大气中 的氮转化为 的过程。
（1）自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。
（2）人工固氮：人类通过控制条件，将氮气 或 为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是 。
二、一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质

颜色
状态
气味
毒性
水溶性
NO
色
气态

溶
NO2
色
气态
气味

溶
2．化学性质
（1）NO在空气中易转化为 色的NO2，反应方程式为： 。
（2）NO2与H2O反应生成HNO3和NO，反应方程式为： 。

考点1：氮气和氮的固定
【例1】（氮的固定）下列过程不属于固氮的是(　　)
A．雷电时生成氮的氧化物
B．工业上用氢气与氮气合成氨
C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐
D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐
【例2】（性质）关于氮气的性质说法中，错误的是(　　)
A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B．通常情况下，氮气性质很不活泼
C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮
D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
【例3】（用途）下列有关氮气用途的说法不正确的是(　　)
A．作焊接金属的保护气
B．制硝酸和化肥的原料
C．食品袋中充氮气来防腐
D．与氧气反应制NO从而制硝酸
【例4】（氮气循环）氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。

（1）循环图中能够说明含氮有机物可以转化为无机物的是___________(填转化序号)。
（2）循环图中转化④的反应之一可表示为N+2O2 X+2H++H2O，写出X的化学式：_______。
（3）下列有关氮循环说法正确的是___________。
a． 图中转化②③④都属于氮的固定 b． 雷雨天气容易发生转化②的过程
c． 动植物蛋白质中一定含有氮元素
（4）氨气与二氧化氮在一定条件下可以发生反应，生成参与大气循环的物质，写出反应的化学方程式：______。

1．氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大气中，在空气中占体积分数约为0.78，N2的相对分子质量与空气接近，故N2的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。
2．N2化学性质不活泼，在一般条件下不与氧气反应，经常作为食品包装袋的填充剂隔绝空气，避免食品被氧化变质。在一定条件下能与部分活泼金属、非金属反应，表现出氧化性或还原性。
3．氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态，如NH3转化为NO就不是氮的固定。

1．下列关于氮气的说法错误的是（ ）
A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸
B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境
C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气
D．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂
2．有关氮元素的说法不正确的是（ ）
A．氮元素是一种活泼的非金属元素，但N2性质稳定
B．人类从动植物中获得氮元素
C．植物能直接从空气中合成获得氮元素
D．氮元素能促进植物的生长
3．下列关于自然界中氮的循环(如图)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、氧三种元素也参与了氮循环
4．下列关于N2的说法错误的是(　　)
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气
B．反应N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2的质量约占空气总质量的
D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
5．电闪雷鸣的雨天，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是(　　)
①NH3　②NO　③NO2　④N2O3　⑤N2O5　⑥HNO3
A．②④⑥ B．②③⑤⑥
C．①④⑤ D．①③⑤
6. 氮气是大气中含量最多的气体，下列有关氮气的说法正确的是(　　)
①氮元素的非金属性较强，所以氮气是一种活泼的非金属单质
②常温下，N2既能与O2反应，又能与H2反应
③通过灼热的镁粉除去N2中的O2
④“雷雨发庄稼”是指雷雨时可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定
⑤3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．②④⑤ D．④⑤

考点2：氮的氧化物
【例5】下列关于NO和NO2的叙述正确的是(　　)
A．NO是一种红棕色气体
B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO2可用排水法收集
【例6】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和NO B．可能有O2和NO2
C．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO
【例7】（尾气处理）氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用 NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：
① NO + NO2 + 2NaOH ＝ 2NaNO2 + H2O
② 2NO2 + 2NaOH ＝ NaNO2 + NaNO3 + H2O
（1）在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为_____。
（2）在反应②中，氧化产物是_____，还原产物是_____。（填化学式）
（3）在反应①②中，参加反应的 NaOH 均为 2mol 时，两个反应转移电子数的关系是①______②（填“﹥”、“=”或“﹤”）。

1．正确理解NO和NO2所属物质的类别
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。
2．NO和NO2的尾气处理
（1）NO与酸碱都不反应，进行尾气处理时一般用充袋法，或通入氧气的同时用碱液吸收。
（2）NO2与碱溶液能直接反应，可用碱液直接吸收：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。

1．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过(　　)
A．Na2CO3溶液　　　　　　 B．NaHCO3溶液
C．H2O D．浓硫酸
2．把少量NO2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
3．下列关于NO的说法正确的是（ ）
A．NO是一种红棕色且难溶于水的气体
B．等物质的量的NO和CO所含电子数相等
C．NO只有氧化性，无还原性
D．NO易与人体血红蛋白结合，使人中毒
4．汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化的总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2

考点3：氮的氧化物溶于水的计算
（1）相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①
2NO＋O2===2NO2 ②
由方程式①×2＋②得：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③
由方程式①×2＋②×3得：
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④
（2）氮的氧化物溶于水的三种类型
Ⅰ.NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。
Ⅱ.NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③：
x＝
0<x<
x＝
x>
反应情况
O2过量，剩余气体为O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO2过量，又发生反应①，只剩余NO
Ⅲ.NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④：
x＝
0<x<
x＝
x>
反应情况
O2过量，剩余O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO过量，剩余NO
【特别提醒】（1）实验室里收集NO气体是用排水集气法而不能用排空气法。
（2）检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气)，气体由无色变为红棕色。
【例8】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．②④⑤
C．②④⑥ D．②③⑤
【例9】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______。

1．将盛有N2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N2和NO2的体积比是(　　)
A．1∶1　　　　　　　　 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
2．一定条件下，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.
3. 如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为(　　)

A．1∶1 B．5∶7
C．7∶5 D．4∶3
4．将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5 mL无色气体B。试回答：
（1）A气体是________，B气体是________。
（2）A气体的体积是________。
5．如图所示，向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。

试回答下列问题。
（1）写出观察到的现象(可不写满，也可补充)：
①_______________________________________________________________________。

②_______________________________________________________________________。

③_______________________________________________________________________。
（2）最终试管中剩余的气体是______________，其体积为________。

1．下列过程不属于氮的固定的是（ ）
A．闪电时大气中氮的氧化物的生成 B．由制备
C．用N2和H2合成氨 D．豆科植物的根瘤菌把大气中的氮转化成氨
2．下列关于氮的循环，叙述错误的是（ ）
A．氮气转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定 B．氮的固定可以通过自然固氮和人工固氮的方式实现
C．人类的生产活动参与了氮的循环过程 D．氮的循环过程中只有氮元素被氧化的过程
3．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是（ ）
①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO ⑤N2→NH3
A．① B．②⑤
C．④ D．③④
4．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是(　　)
A．氮的氧化物都是酸性氧化物
B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性
C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物
D．NO和NO2均有毒
5．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。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　)
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋中排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
6．如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量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，最终容器内混合气体密度比原来(　　)
A．增大　　　　　　　　 B．减小
C．不变 D．无法确定
7.如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　)
A．3∶2 B．2∶3
C．8∶3 D．3∶8
8．将充有m mL NO和n mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若已知m<n，则充分反应后，试管中的气体在同温同压下的体积为(　　)
A. mL B. mL
C. mL D．3(n－m)mL
9．汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化的总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
10．以下是氮循环的一部分：

（1）通常状况下，NO2的颜色是________。
（2）反应①的化学方程式是_________________________________________________。
（3）NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应中，氧化剂是________。
（4）化合物A的化学式是________。
（5）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2 mol N2时，被还原的NO为________ mol。
11．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图。

已知：
4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO3)2＋Ca(NO2)2＋2H2O
NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
（1）用化学方程式表示工业生产硝酸产生NO尾气的原因________________________。
（2）上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是______________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。
（3）该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致___________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致________________________________________。
（4）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为______________________________________________。
12．某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条燃烧”，由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知浓硝酸受热分解、金属和浓硝酸反应的方程式分别为4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O、Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。

Ⅰ.实验装置如图1所示。
实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论________(填“正确”或“错误”)，理由是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.实验装置如图2所示。
（1）硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
（2）当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论________(填“正确”或“错误”)，理由是__________________________________________________
_____________________________________________________________。
Ⅲ.为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题，请重新设计一个简单的实验方案，并简述实验原理和主要操作____________________________________________________________________________。
13．如图所示：在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准状况)，将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后，试管A中余下气体的体积为0.5a mL。

（1）将A倒插入B槽中发生反应的化学方程式为_______________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________，原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为________。
（2）通过导气管C向余下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)。