5-2-1氮气及其氧化物(分层作业)(含解析).docx

5.2.1氮气 氮的氧化物

考点一
氮气

1．下列关于氮元素说法中，不正确的是
A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定
C．氮元素在自然界有游离态和化合态
D．非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂
【答案】D
【详解】A．氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程，工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮，故A正确；
B．闪电时，大气中氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定，故B正确；
C．氮元素在自然界有游离态(氮气)和化合态(铵态氮和硝态氮等)，故C正确；
D．非金属单质氮气在化学反应中能作氧化剂，也能作还原剂，如氮气与氧气反应中，氮气作还原剂，故D错误；
故选D。
2．下列物质中，不能由单质直接化合生成的有几个
①CuCl2   ②FeS    ③SO3    ④ FeCl2  ⑤ NO2
A．3 B．4 C．1 D．2
【答案】A
【详解】①CuCl2可由氯气和铜两种单质直接化合而成，②FeS可由硫和铁两种单质直接化合而成，③硫和氧气两单质化合只能生成SO2，所以SO3不能由两种单质直接化合而成，④ 氯气和铁两种单质化合只能生成FeCl3，所以FeCl2不能由两种单质直接化合而成，⑤ 氮气和氧气两种单质化合只能生成NO，所以NO2不能由两种单质直接化合而成；综上③④⑤不能由两种单质直接化合而成，故选A。
3．下列说法不涉及氧化还原反应的是
A．雷雨肥庄稼——自然固氮
B．自然界中硫的转化——含硫化物的矿石转化为硫酸盐
C．干千年，湿万年，不干不湿就半年——青铜器、铁器的保存
D．明矾[KAl(SO4)2•12H2O]净水
【答案】D
【详解】
A．氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，氮元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，A错误；
B．含硫化物的矿石中硫元素为负价，转化为硫酸盐中的硫为+6价，发生氧化还原反应，B错误；
C．金属腐蚀与防护，涉及氧化还原反应，C错误；
D．明矾净水，是铝离子水解生成氢氧化铝胶体，吸附水中的悬浮杂质而沉淀，没有涉及氧化还原反应，D正确；
故选D。
4．下列关于氮气性质的说法中正确的是
A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO
B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂
C．合成氨反应中，N2发生氧化反应
D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合
【答案】D
【详解】A．氮气在放电或高温条件下生成一氧化氮，A错误；
B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2得电子化合价降低作氧化剂，B错误；
C．合成氨反应中，N2得电子化合价降低发生还原反应，C错误；
D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合，键能大，不易断裂，物质化学性质温度，D正确；
考点二
氮的氧化物
故选D。

5．下列气体大量排到空气中不会引起酸雨的是
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】A．二氧化硫是有毒气体，是形成硫酸型酸雨的有害气体，会污染大气，选项A不选；
B．一氧化氮有毒，会污染大气，并能形成形成光化学烟雾，且与氧气反应生成二氧化氮，会导致硝酸型酸雨的形成，选项B不选；
C．二氧化氮有毒，会污染大气，并能形成形成光化学烟雾，也能形成硝酸型酸雨，选项C不选；
D．CO有毒，但不会导致酸雨的形成，选项D选；
答案选D。
6．下列物质属于酸性氧化物的是
A．氧化钙 B．二氧化氮 C．七氧化二锰 D．过氧化氢
【答案】C
【详解】A．氧化钙能与酸反应生成盐和水，则氧化钙属于碱性氧化物，A不符合题意；
B．二氧化氮中N元素显+4价，没有对应的酸，则NO2不属于酸性氧化物，B不符合题意；
C．七氧化二锰与氢氧化钾反应，生成高锰酸钾和水，则七氧化二锰为酸性氧化物，C符合题意；
D．酸性氧化物中，氧元素一定显-2价，过氧化氢中氧元素显-1价，不属于酸性氧化物，D不符合题意；
故选C。
7．喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体-溶液，能出现喷泉现象的是

气体
溶液
A
SO2
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
水
D

饱和溶液

A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【分析】能够发生喷泉实验，需要烧瓶内外产生明显的压强差；产生压强差可以通过气体溶于水的方法，也可以通过发生反应消耗气体产生压强差。
【详解】A．SO2不与稀盐酸反应，也不溶于盐酸，烧瓶内外不会产生压强差，不能出现喷泉现象，A不符合题意；
B．氯化氢可以和稀氨水中的一水合氨发生反应生成氯化铵，使烧瓶内外产生较大压强差，能够出现喷泉现象，B符合题意；
C．一氧化氮不溶于水，也不与水反应，烧瓶内外不会产生压强差，不能出现喷泉现象，C不符合题意；
D．二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液中，烧瓶内外不会产生压强差，不能出现喷泉现象，D不符合题意；
故选B。
8．如图所示，在一支50mL注射器中吸入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口｡下列实验操作不能达到预期目的的是

实验操作
目的
A
振荡注射器，无明显现象
验证NO不溶于水
B
打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后，夹上弹簧夹，无色气体变为红棕色
证明可发生反应：2NO+O2=2NO2
C
再次振荡注射器，气体颜色逐渐变浅至无色，注射器活塞向内移动
证明可发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO
D
再打开弹簧夹，快速吸入空气至活塞位置处于最大刻度处，夹上弹簧夹，充分振荡注射器后静置，直至无明显现象为止
将注射器中的NO完全转化为HNO3

A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A．注射器中吸入和水，振荡注射器，无明显现象，能说明不溶于水且不与水发生反应，A不符合题意；
B．打开弹簧夹，快速吸入空气后，夹上弹簧夹，无色气体变为红棕色，能证明发生反应：，B不符合题意；
C．再次振荡注射器，气体颜色逐渐变浅至无色，注射器活塞向内移动，气体压强减小，能说明与发生反应，C不符合题意；
D．由反应可知，使完全转化为需要，打开弹簧夹，快速吸入空气至活塞位置处于最大刻度处，此时注射器中的(占空气的21%)不足以将完全转化为，故充分振荡注射器后静置直至无明显现象为止，不能说明完全转化为，D符合题意；
故选D。
9．下列气体去除杂质的方法中，不能实现目的的是（   ）

气体(杂质)
方法
A
()
通过酸性高锰酸钾溶液
B
(HCl)
通过饱和的食盐水
C
()
通过灼热的铜丝网
D
CO()
通过氢氧化钠溶液

A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A．硫化氢具有还原性，能被高锰酸钾氧化，二氧化碳与高锰酸钾不反应，故可以用高锰酸钾溶液除去二氧化碳中的硫化氢杂质，A项正确；
B．氯气不溶于饱和食盐水，氯化氢能溶于饱和食盐水，因此可以用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢杂质，B项正确；
C．氮气和氢气均不能与灼热的氧化铜反应，所无法除去氮气中的氢气杂质，C项错误；
D．二氧化氮能与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，一氧化碳与氢氧化钠溶液不反应，可以用氢氧化钠溶液除去一氧化碳中的二氧化氮杂质，D项正确；
故选C。
10．汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物，已成为城市空气的主要污染源。汽油和柴油中基本不含氮元素，那么汽车尾气中的NO是如何产生的？请推测可能的原因______，并写出有关反应的化学方程式_______。
【答案】     在点火和燃烧条件下，空前中的氮气和氧气发生反应生成NO    
【详解】空气中存在大量的氮气和氧气，虽然汽油和柴油中基本不含氮元素，但是在点火和燃烧条件下，空前中的氮气和氧气发生反应生成NO，反应的化学方程式:

11．下列说法正确的是
A．NO2与NaOH反应生成NaNO3、NaNO2，所以NO2是酸性氧化物
B．Na2O2与盐酸反应生成盐、水和氧气，所以Na2O2是碱性氧化物
C．FeO、Fe2O3与硫酸反应只生成对应的盐和水，所以都是碱性氧化物
D．NaHSO3能电离出氢离子溶液显酸性，所以NaHSO3是酸
【答案】C
【详解】A．NO2与NaOH反应生成NaNO3、NaNO2和H2O，但生成的盐是两种，且发生元素化合价的变化，所以NO2不是酸性氧化物，A不正确；
B．Na2O2与盐酸反应生成盐、水和氧气，反应过程中存在元素化合价的变化，属于氧化还原反应，且生成了氧气，所以Na2O2不是碱性氧化物，B不正确；
C．FeO、Fe2O3与硫酸反应只生成对应的盐和水，没有元素化合价的变化，所以FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，C正确；
D．虽然NaHSO3能电离出氢离子使溶液显酸性，但NaHSO3由金属离子和酸根离子构成，所以NaHSO3是酸式盐，D不正确；
故选C。
12．有一充有10mLNO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有6 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2 体积比为
A．3：2 B．2：3 C．1：4 D．4：1
【答案】B
【详解】二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则

所以V=6mL，即二氧化氮的体积为6mL，则混合气体中一氧化氮的体积为4mL，所以原混合气体中NO和NO2体积比为4mL：6mL=2：3。
故选B。
13．用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：

下列说法不正确的是
A．用石灰乳比用澄清石灰水吸收效果更好
B．采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
C．吸收时主要反应的离子方程式为NO+NO2+2OH-=2NO+H2O
D．若尾气中n(NO2)：n(NO)＜1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高
【答案】C
【分析】吸收时，NO、NO2与氢氧化钙氧化还原反应生成Ca(NO2)2，由电子守恒和原子守恒可得方程式为NO+NO2+Ca(OH)2═Ca(NO2)2+H2O；
【详解】A．澄清石灰水中氢氧化钙溶解量小，吸收气体量少，不如石灰乳吸收效率大，故A正确；
B．采用气液逆流接触能增大反应接触面积，有利于尾气中NO、NO2和氢氧化钙溶液充分反应，使气体吸收充分，故B正确；
C．吸收时，NO、NO2与氢氧化钙氧化还原反应生成Ca(NO2)2，由电子守恒和原子守恒可得方程式为NO+NO2+Ca(OH)2═Ca(NO2)2+H2O，石灰乳不可拆，离子方程式为：NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2+H2O，故C错误；
D．若尾气中n(NO2)：n(NO)＜1：1，NO过量，过量的NO不与碱反应也不溶于水，吸收后排放的气体中NO含量升高，故D正确；
故选：C。
14．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入6mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是
A．60mL B．50mL C．45mL D．15mL
【答案】B
【详解】n(O2)= =0.075mol，NO2、N2O4、NO的混合气体与1.68L O2（标准状况）混合后通入水中，所有气体恰好完全被水吸收生成硝酸，根据电子转移守恒，Cu提供的电子物质的量等于氧气获得电子的物质的量，而硝酸铜与氢氧化钠恰好反应生成氢氧化铜，Cu-2e-→Cu2++2OH-→Cu(OH)2，故n(OH-)=n(e-)=4n(O2) =0.075mol×4=0.3mol，故需要氢氧化钠溶液的体积为=0.05L=50mL；
答案选B。
15．非金属单质A经下图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：

(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①B、 D的化学式是B_______；D_______。
②在工业生产中，大量排放的B气体被雨水吸收后形成了_______而污染环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色气体。
①A、C的化学式分别是：A_______；C_______。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式_______。该反应_______(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
【答案】(1)     SO2     H2SO4     酸雨
(2)     N2     NO2     Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O     属于
【分析】非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，D为强酸，若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体，可知B是SO2，则A是S，B是SO2，C是SO3，SO3与H2O反应产生D是H2SO4；若A在常温下为气体，C是红棕色气体，可知C是NO2，则A是N2，B是NO，C是NO2，D是HNO3。
【详解】（1）①根据上述分析可知B是SO2， D是H2SO4；
②B是SO2，SO2在空气中大量排放被水吸收时会形成酸雨而污染环境；
（2）①根据上述分析可知：A是N2， C是NO2；
②D是HNO3，浓硝酸与Cu反应产生Cu(NO3)2、NO2、H2O，该反应的化学方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，该反应过程中元素化合价发生了变化，因此该反应属于氧化还原反应。
重点突破

16．硝酸工业生产中常用纯碱溶液吸收排出的氮氧化物废气，废气中只含有NO、NO2两种气体。将一定量废气通入到足量的Na2CO3溶液中被完全吸收，溶液中生成的NO、NO两种离子的物质的量与废气中NO2的物质的量分数x(x=)变化关系可用如图所示。已知溶液中可发生以下两个反应：

①NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2；
②2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
下列说法正确的是
A．图中线段a表示NO离子
B．随x值增大，溶液中n(NO)+n(NO)增大
C．若测得所得溶液中n(NO)为0.5mol，则x值为0.75
D．x=0.6时，反应中可收集到标准状况下44.8LCO2
【答案】C
【分析】由方程式和图象可知，NO单独不能被吸收：
①当NO和NO2混合气体被NaOH溶液恰好完全吸收，满足n(NO2):n(NO)=1，即x=0.5，此时只生成，n()=0，n()=2mol，所以a曲线表示离子、b曲线表示NO3-离子；
②当气体只有NO2时，即x=1，发生反应2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2，此时生成n()=n()=1mol；
③反应NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2和2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2均有n(N)=2n(C)，即n(NO2)+n(NO)=2n(CO2)=2mol，所以n(CO2)=1mol；
④由x=0.5和x=1可知，一定量废气中n(NO2)≥n(NO)，并且n(NO2)+n(NO)=2mol，生成n()+n()=2mol；综上可知：2mol废气通入到足量的Na2CO3溶液中被完全吸收，即n(NO2)≥n(NO)，生成n()+n()=2mol；n(CO2)=1mol；a曲线表示离子、b曲线表示离子，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，a曲线表示离子、b曲线表示离子，A错误；
B．由分析可知，随x值增大，溶液中n()+n(NO)不变，B错误；
C．设n(NO2)=a，n(NO)=b，则a+b=2mol，发生反应①余下NO2的物质的量为(a-b)mol，发生反应②生成n()=0.5(a-b)=0.5 mol，即a-b=1mol，联立方程组解得a=1.5mol，b=0.5mol，废气中NO2的物质的量分数x=×100%=75%，C正确；
D．反应NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2和2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2均有n(N)=2n(C)，即n(NO2)+n(NO)=2n(CO2)=2mol，所以n(CO2)=1mol；反应中可收集到标准状况下1mol×22.4L/mol=22.4LCO2，D错误；
故答案为C。
17．工业或机动车尾气中的NOx会造成环境问题，可用多种方法脱除。
(1)碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含)，获得副产品。
①等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，反应的离子方程式为_______。
②若吸收时NO与NO2比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到晶体中最有可能混有的杂质是_______(填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_______(填化学式)。
(2)还原法：尿素水溶液热解产生的NH3可去除尾气中的NOx，流程如下：

①尿素中氮元素的化合价为_______。
②写出“催化反应”过程中NH3还原NO2的化学方程式_______。
③若氧化处理后的尾气中混有SO2，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低NOx的去除率。试分析硫酸盐的产生过程_______。
④“催化反应”过程中需控制温度在之间。温度过高，NOx的去除率下降，其原因可能是温度过高催化剂的活性降低和_______。
【答案】(1)               NO
(2)     -3          与反应生成，与反应生成或者     温度升高，NH3催化氧化生成NO

【详解】（1）①由题意可知NO和NO2混合气体通入NaOH生成NaNO2，化学反应方程式为NO+NO2+2NaOH=NaNO2+H2O，离子方程式为NO+NO2+2OH-=NO2-+H2O。
答案为：NO+NO2+2OH-=NO2-+H2O。
②NO与NO2混合气体中NO过量时，混合气体与NaOH反应生成的盐只有NaNO2。同时，过量的NO由于不和NaOH反应以尾气形式排放。
当NO与NO2比例为1：1时，与NaOH反应只生成NaNO2，无气体释放。
混合气体中NO2过量时，除NO与NO2按1：1与NaOH反应生成NaNO2外，剩余的NO2可被NaOH吸收生成NaNO2和NaNO3，无气体释放。
综上所述，晶体中最可能的杂质为NaNO3，比例不当时可能释放NO。
答案为：NaNO3，NO。
（2）①CO(NH2)2中碳元素+4价，氧元素-2价，氢元素+1价，设氮元素化合价为x，则4+(-2)+2x+1×4=0，解得x=-3。
答案为：-3。
②依据题意可知反应物为NO2和NH3，产物为N2和H2O。于是，方程式为。
答案为：。
③硫酸盐形成需要，而题目中混合气体含有的是SO2，因此可以推到形成的过程中存在将SO2氧化成SO3的过程。尿素水溶液热解和催化生成N2过程中均有H2O，可以将SO3转化成H2SO4。生成的H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。
答案为：与反应生成，与反应生成或者。
④催化反应过程通入的气体含有NO2、O2、NH3、H2O、CO2（尿素水溶液热解产物），除发生NO2与NH3反应外，还可能发生NH3的催化氧化，其产物为NO和H2O。NO的生成可以使NOx的去除率下降。
答案为：温度升高，NH3催化氧化生成NO。