新教材同步系列2024春高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课后提能训练新人教版必修第二册

第五章第二节第1课时A组·基础达标1．（2023·浙江嘉兴期中）下列气体中，对人体无毒害作用的是()A．N2 B．SO2C．NO D．NO2【答案】A【解析】N2是无色、无味、无毒的气体，对人体无毒害作用，A正确；SO2是无色有刺激性气味的有毒气体，B错误；NO是无色有毒气体，能与人体血红蛋白结合，从而使血红蛋白失去携氧能力，C错误；NO2为红棕色有毒气体，对人体有毒害作用，D错误。2．（2023·四川南充二中段考）下列有关氮气叙述错误的是()A．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3B．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收C．镁可以在N2中燃烧生成Mg3N2D．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气【答案】A【解析】氮气和氢气生成氨气的反应是可逆反应，1molN2与3molH2不可能完全反应，生成氨气的物质的量小于2mol，A错误；电闪雷鸣的雨天，N2与O2会在放电条件下发生反应生成NO，NO被氧气氧化为NO2，NO2和水反应生成硝酸和NO，硝酸和土壤里的矿物质结合为硝酸盐被植物吸收，B正确；镁可以在N2中燃烧生成Mg3N2，C正确；氮气化学性质稳定，为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气，D正确。3．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【答案】D【解析】NO、NO2等都不是酸性氧化物，A、C均错误；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B错误。4．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是()A．高温下N2遇空气生成NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2与NO反应生成CO和NO2D．NO与H2O反应生成H2和NO2【答案】B【解析】NO是一种极易被空气中O2氧化的气体，产物是红棕色气体NO2。5．按如下图进行实验，试管内装有12mLNO，然后间歇而缓慢地通入8mLO2，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．试管内气体为无色的NOC．试管内气体为无色的O2D．试管内充满了液体【答案】B【解析】在装有NO的试管内通入O2时依次发生反应2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，将二者整理后相加得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，由于eq\f(12mL,8mL)＝eq\f(3,2)>eq\f(4,3)，即NO过量，试管内剩余气体为无色的NO，液体未充满试管。6．某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是()A．肯定含有SO2和NOB．肯定没有Cl2、O2和NOC．可能含有Cl2和O2D．肯定含有Cl2和NO【答案】A【解析】混合气体无色，排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2；混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明含有SO2；向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色，说明存在NO，则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO，肯定没有O2、NO2和Cl2。7．（2021·广东佛山南海月考）下列关于自然界中氮循环（如下图）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【答案】A【解析】N2→NH3过程中氮元素由0价变为－3价，被还原，A错误；工业合成氨的过程属于人工固氮，B正确；由题图可知硝酸盐被植物吸收可转化为蛋白质，动植物遗体可转化为氨或铵盐，则含氮无机物和含氮有机物可相互转换，C正确；由题图可知碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环。8．（2023·广东东莞模拟）氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题。(1)下列属于氮的固定的是____（填序号）。①工业上N2和H2合成NH3②N2和O2放电条件下生成NO③NH3催化氧化生成NO写出反应③的反应方程式：_____________________。(2)①治理NO污染通常是在氧化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO2，然后用水或碱液吸收脱氮。下列物质可以用于氧化NO的是____（填序号）。A．NaCl溶液 B．K2Cr2O7溶液C．Na2CO3溶液 D．KMnO4溶液②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程式：______________。③目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一，是用车用尿素[CO(NH2)2]溶液在选择性催化还原系统中将NOx无害化处理，写出该系统无害化处理NO的化学方程式：____________。(3)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下。过程Ⅰ为过程____（填“吸热”或“放热”）。该反应中氧化产物为____，当生成1molN2时，转移电子____mol。【答案】(1)①②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)①BD②2NO＋3ClO－＋2OH－=2NOeq\o\al(－,3)＋3Cl－＋H2O③2CO(NH2)2＋6NO=5N2＋2CO2＋4H2O(3)吸热CO24【解析】(1)固氮是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，N2和H2合成NH3，N2和O2放电条件下生成NO，符合固氮的定义，①②正确；反应③NH3催化氧化生成NO和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(2)①氧化NO需要氧化剂，NaCl溶液、Na2CO3溶液均不与NO反应，K2Cr2O7、KMnO4溶液具有强氧化性，可以氧化NO，B、D正确；②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，该反应的离子方程式为2NO＋3ClO－＋2OH－=2NOeq\o\al(－,3)＋3Cl－＋H2O；③尿素[CO(NH2)2]溶液与NO反应生成氮气和二氧化碳，化学方程式为2CO(NH2)2＋6NO=5N2＋2CO2＋4H2O。(3)过程Ⅰ断裂化学键需要吸热，该反应方程式为2CO＋2NO=N2＋2CO2，C元素化合价升高，氧化产物为CO2，氮元素从＋2降低至0价，有2个N原子降价，当生成1molN2时，转移电子4mol。9．（2021·广东江门月考）为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验，按下图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。(1)打开弹簧夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上弹簧夹，首先观察到烧瓶中的现象是________________________。产生此现象的化学方程式为________________________。(2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为_____________，__________。产生此现象的化学方程式为________________________。【答案】(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色2NO＋O2=2NO2(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色烧杯中的水倒吸入烧瓶中（或烧瓶中液面上升）3NO2＋H2O=2HNO3＋NO【解析】(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2。(2)轻轻摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，所以烧瓶中红棕色气体又变为无色，因为烧瓶内气体减少，引起烧瓶内气体压强降低，所以烧杯内的水会被倒吸入烧瓶中，使烧瓶中液面上升。B组·能力提升10．（2021·云南文山校级期末）氮的氧化物性质探究实验如下：步骤1：在一支50mL的注射器中充入20mL无色气体NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，如图所示。振荡注射器，无明显现象。步骤2：打开弹簧夹，快速吸入少量O2后夹上弹簧夹，气体变成红棕色。步骤3：振荡注射器，气体又变为无色，溶液仍无色。下列说法错误的是()A．步骤1说明NO难溶于水B．步骤2中红棕色气体是NO2C．步骤3中发生反应的氧化剂和还原剂的质量比为2∶1D．重复步骤2、步骤3多次，可使NO充分转化【答案】C【解析】步骤3中发生反应的化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，反应中NO2既是氧化剂也是还原剂，且氧化剂和还原剂的质量比为1∶2，C错误。11．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．O2 B．NO2C．O2和NO2 D．NO2和NO【答案】C【解析】少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体为NO、CO2，且二者的物质的量之比为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过氧化钠颗粒的干燥管，CO2与过氧化钠反应生成O2，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。12．利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。下列说法不正确的是()A．NO是有毒气体B．催化剂能改变NO的分解速率C．NO分解生成N2和O2D．过程②、过程③中分子、原子均发生变化【答案】D【解析】NO是有毒气体，A正确；催化剂能改变NO的分解速率，B正确；根据图示，NO在催化剂作用下转化为氮气和氧气，该分解过程是2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋O2，C正确；过程②、过程③中分子发生变化，原子不变，D错误。13．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是：①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2【答案】D【解析】可假设试管体积均为2V，则每种气体的体积均为V；当倒置于水槽中时：①中有反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝eq\f(4,3)V；②中有反应：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，则剩余O2的体积V2＝eq\f(3,4)V；③中气体与水不反应，故试管中气体体积V3＝2V。综上所述，V3>V1>V2。14．某活动小组利用如图装置验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理（装置气密性已检查完毕）。Ⅰ.向广口瓶中通入NO并测定NO的体积(1)通入NO前，从滴定管向广口瓶中加入水。(2)从导管a通入一定量的NO，并记录滴定管液面变化的示数为VL（V<0.05，气体体积已换算为标准状况）。Ⅱ.验证NO的还原性、探究工业生产硝酸的原理(1)停止通入NO后关闭K1、K3，打开K2，从导管b缓缓通入O2，可观察到的现象是_________________，写出对应现象的化学方程式：________________、____________。(2)继续通入O2，打开K3并及时调整滴定管。(3)使滴定管的液面与广口瓶中液面相平，直至广口瓶中刚好充满液体。①当通入氧气的体积为eq\f(1,2)VL时，则广口瓶中剩余的气体体积为____；②当广口瓶中刚好充满液体时，所得溶液的物质的量浓度为____mol·L-1。【答案】Ⅱ.(1)气体先变为红棕色，然后逐渐变浅，直至无色2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(3)①eq\f(V,3)L②eq\f(V,11.2)【解析】Ⅱ.(3)①N