2023-2024学年人教版化学必修第2册同步练习（含解析）第5章 第2节氮及其化合物 第1课时氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮

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第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮

基础达标

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)

1．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O，8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是()

A．NaNO2、N2B．HNO2、N2

C．NO、HNO3D．N2、N2

2．N2O俗称“笑气”，早期被用于牙科手术的麻醉，是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。反应3CO＋2NO2===3CO2＋N2O能产生N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是()

A．上述反应中，每消耗2molNO2，就会生成22.4LN2O(标准状况下测定)

B．N2O有氧化性，且为HNO2的酸性氧化物

C．当生成3molCO2时，转移的电子数为12NA

D．N2O使用时必须少量，否则会与人体血红蛋白结合，使人中毒

3．在一大试管中装入10mLNO倒立于水槽中，然后向其中缓慢通入6mLO2(气体体积均在相同条件下测定)，下面有关实验最终状态的描述，正确的是()

A．试管内气体呈红棕色

B．试管内气体呈无色，是4mLNO

C．试管内气体呈无色，是2mLO2

D．试管内液面上升

4．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如图所示。下列说法中，不正确的是()

A．工业合成氨属于人工固氮过程

B．硝化过程中氮元素被还原

C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化

D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量

二、非选择题

5．某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验(如图所示)。

(1)图1两集气瓶中下(填“上”或“下”)瓶颜色深。

(2)图2中反应的现象是。

(3)图3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2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：。

6．NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：。其中氮元素的化合价在此反应中发生的变化是(填序号)。

A．不变B．仅升高

C．仅降低D．既有升高又有降低

(2)在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效降低NOx的排放。

①当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：。

②根据上述反应，若反应掉1.5mol的NO，转移电子的物质的量为mol。

(3)设空气中O2体积分数为0.25，N2体积分数为0.75，有水存在的条件下，氮的氧化物和一定量空气混合恰好完全反应，反应后气体体积减少一半，该氮的氧化物是(填序号)。

A．NO

B．NO2

C．NO和NO2物质的量之比为2∶1的混合物

D．NO和NO2物质的量之比为1∶1的混合物

能力提升

一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)

1．某无色透明的混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是()

A．肯定有SO2、O2和NO

B．肯定没有Cl2、O2和NO2

C．可能有Cl2和O2

D．肯定只有NO

2．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

3．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，试管内液面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中液面继续上升，经过多次重复后，试管内完全充满液体，原来试管中盛装的气体是()

A．可能是N2和NO2的混合气体

B．一定是NO2气体

C．可能是NO与NO2的混合气体

D．可能是NO2一种气体

4．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、N2B．NO、CO2

C．NO2、CO2D．NO、CO2、N2

5．现有NO2、O2的混合气体12mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是()

A．1.2mLB．2.4mL

C．3mLD．4mL

二、非选择题

6．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。

(1)打开止水夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上止水夹，观察到的现象是。原因是。

(2)然后轻轻摇动烧瓶，烧瓶中观察到的现象是。产生此现象的原因是。

(3)若最后烧瓶中充满了水，则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为(同温同压下)。用化学方程式说明原因。

7．某课外活动小组欲探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2的反应为2Mg＋CO22MgO＋C。

(1)该小组类比Mg与CO2的反应对Mg与NO2的反应进行猜测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：。

(2)该小组设计如下实验验证上述猜测，实验装置(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)如图所示。

资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

①装置A中的试剂是。

②干燥管和装置B的作用分别是。

③正确的实验操作步骤是。

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

第5章第2节氮及其化合物

第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮

基础达标

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)

1．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O，8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是(A)

A．NaNO2、N2B．HNO2、N2

C．NO、HNO3D．N2、N2

解析：根据化合价升降关系以及原子守恒，判断M为NaNO2，X为N2，故选A。

2．N2O俗称“笑气”，早期被用于牙科手术的麻醉，是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。反应3CO＋2NO2===3CO2＋N2O能产生N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是(A)

A．上述反应中，每消耗2molNO2，就会生成22.4LN2O(标准状况下测定)

B．N2O有氧化性，且为HNO2的酸性氧化物

C．当生成3molCO2时，转移的电子数为12NA

D．N2O使用时必须少量，否则会与人体血红蛋白结合，使人中毒

解析：由方程式可知，反应中每消耗2molNO2，可生成1molN2O，标准状况下的体积为22.4L，A正确；N2O中氮元素的化合价为＋1价，HNO2中氮元素的化合价为＋3价，N2O不是亚硝酸的酸性氧化物，B错误；反应中碳元素的化合价由＋2价升高到＋4价，当生成3molCO2时转移6mol电子，C错误；N2O能作麻醉剂，说明其不能和人体血红蛋白结合，D错误。

3．在一大试管中装入10mLNO倒立于水槽中，然后向其中缓慢通入6mLO2(气体体积均在相同条件下测定)，下面有关实验最终状态的描述，正确的是(D)

A．试管内气体呈红棕色

B．试管内气体呈无色，是4mLNO

C．试管内气体呈无色，是2mLO2

D．试管内液面上升

解析：根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，V(NO)∶V(O2)>4∶3时，NO有剩余。由题意，V(NO)∶V(O2)＝5∶3可知，NO剩余2mL，试管内液面上升。

4．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如图所示。下列说法中，不正确的是(B)

A．工业合成氨属于人工固氮过程

B．硝化过程中氮元素被还原

C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化

D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量

二、非选择题

5．某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验(如图所示)。

(1)图1两集气瓶中下(填“上”或“下”)瓶颜色深。

(2)图2中反应的现象是下瓶中的红棕色逐渐消失，最终变为无色。

(3)图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，说明NO2在该反应中表现氧化性。

(4)由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：NO2＋SO2===NO＋SO3。

解析：图3中反应生成的气体遇空气显红棕色，说明图2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。

6．NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。其中氮元素的化合价在此反应中发生的变化是D(填序号)。

A．不变B．仅升高

C．仅降低D．既有升高又有降低

(2)在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效降低NOx的排放。

①当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：2NO＋2CON2＋2CO2。

②根据上述反应，若反应掉1.5mol的NO，转移电子的物质的量为3mol。

(3)设空气中O2体积分数为0.25，N2体积分数为0.75，有水存在的条件下，氮的氧化物和一定量空气混合恰好完全反应，反应后气体体积减少一半，该氮的氧化物是D(填序号)。

A．NO

B．NO2

C．NO和NO2物质的量之比为2∶1的混合物

D．NO和NO2物质的量之比为1∶1的混合物

解析：(1)NO2与H2O反应生成HNO3与NO。由于NO2中的氮元素的化合价为＋4价，而生成物NO中的氮元素的化合价是＋2价，而硝酸中的氮元素的化合价是＋5价，所以NO2中氮元素的化合价既有升高又有降低。(2)①NO被CO还原成N2，由得失电子守恒和元素守恒可知CO被氧化为CO2；②根据化学方程式2NO＋2CON2＋2CO2可知，反应中氮元素的化合价由＋2价变成0价，所以反应掉1.5molNO转移电子的物质的量是3mol。(3)混合气体全部与空气中的氧气反应，没有物质是过量的，最终氮的氧化物与氧气、水反应生成HNO3，反应后气体体积减少一半，剩余气体为氮气，令剩余氮气为0.75mol，则氮的氧化物为1.5mol－0.75mol－0.25mol＝0.5mol，结合选项令氮的氧化物的平均组成为NOx，根据电子转移守恒，则：(5－2x)×0.5＝0.25×4，解得x＝1.5，故氮的氧化物为NO和NO2的混合物，令NO和NO2的物质的量分别为amol、bmol，则：a＋b＝0.5，(a＋2b)/0.5＝1.5，解得a＝0.25，b＝0.25，故NO和NO2的物质的量之比为0.25mol∶0.25mol＝1∶1，故选D。

能力提升

一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)

1．某无色透明的混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是(B)

A．肯定有SO2、O2和NO

B．肯定没有Cl2、O2和NO2

C．可能有Cl2和O2

D．肯定只有NO

解析：无色气体，说明无Cl2、NO2；使品红褪色，说明有SO2；通入空气变红棕色，说明有NO，无O2。

2．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(C)

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

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也生成O2，所以最后收集到的气体是NO2和O2。

3．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，试管内液面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中液面继续上升，经过多次重复后，试管内完全充满液体，原来试管中盛装的气体是(CD)

A．可能是N2和NO2的混合气体

B．一定是NO2气体

C．可能是NO与NO2的混合气体

D．可能是NO2一种气体

解析：试管内气体为红棕色，故一定含有NO2，也可能含有NO，因为2NO＋O2===2NO2，生成的NO2又可与水反应，使液面上升，NO2、O2与水反应的总反应的化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，故当试管内气体为NO2或NO2与NO的混合物时，通入适量O2，最终试管内可完全充满液体。由于N2不溶于水，故不可能含有N2。由此可知答案为CD。

4．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(B)

A．NO2、N2B．NO、CO2

C．NO2、CO2D．NO、CO2、N2

解析：混合气体无色，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。

5．现有NO2、O2的混合气体12mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是(AD)

A．1.2mLB．2.4mL

C．3mLD．4mL

解析：(总反应式法)根据有关的反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO33NO2＋H2O===2HNO3＋NO设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。①若剩余O2，则V剩＝V(O2)－[12mL－V(O2)]＝2mL。解得V(O2)＝4mL。②若剩余NO，则V剩＝[12mL－V(O2)－4V(O2)]＝2mL。解得V(O2)＝1.2mL。

二、非选择题

6．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。

(1)打开止水夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上止水夹，观察到的现象是烧瓶中气体由无色变为红棕色。原因是发生了反应2NO＋O2===2NO2。

(2)然后轻轻摇动烧瓶，烧瓶中观察到的现象是烧瓶中红棕色气体又变为无色，烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)。产生此现象的原因是发生了反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

(3)若最后烧瓶中充满了水，则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为4∶3(同温同压下)。用化学方程式说明原因发生的反应为①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，当NO与氧气的体积之比为4∶3时，气体完全溶于水。

解析：(