2025版新教材高中化学专题7氮与社会可持续发展第一单元氮的固定第1课时氮分子的结构自然固氮课时作业苏教版必修第二册

PAGEPAGE3专题7氮与社会可持续发展第一单元氮的固定第1课时氮分子的结构自然固氮必备学问基础练进阶训练第一层学问点1氮分子的结构1.下列气体无毒的是()A．Cl2B．N2C．COD．SO22．下列关于N2的说法中错误的是()A．N2化学性质稳定B．N2不能支持任何物质的燃烧C．N2既能做氧化剂又能做还原剂D．试验室可用排水法收集氮气3．氮气的用途很广泛，下列不属于氮气用途的是()A．合成氨制作氮肥B．充入灯泡作爱护气C．液氮可作制冷剂D．医疗上可作为危重病人的急救气4．关于氮气的性质的说法中，错误的是()A．氮在自然界中既以游离态存在，也以化合态形式存在B．通常条件下，氮气性质很不活泼C．氮气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5．(双选)下列关于N2的说法错误的是()A．通常状况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作爱护气B．反应N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO是汽车尾气造成污染的主要缘由之一C.N2的质量约占空气总质量的eq\f(4,5)D．在反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2中，N2作氧化剂，被氧化学问点2自然固氮6.下列关于氮的固定的说法错误的是()A．氮的固定包括人工固氮和自然固氮B．工业合成氨属于人工固氮C．自然固氮中氮元素被氧化D．氮的固定中参与元素至少有两种7．生物固氮是指()A．生物从土壤中汲取含氮养料B．豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质C．将氨转变成硝酸及其它氮的化合物D．生物将空气中的氮气转变成含氮化合物8．下列过程属于化学改变的是()A．氮的固定B．干冰升华C．海水晒盐D．氧气液化9．下列改变中不属于氮的固定的是()A．在确定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素B．雷雨闪电时，大气中产生了一氧化氮C．豆科农作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨D．镁条在空气中燃烧生成氮化镁10．(双选)下列过程不属于氮的固定的是()A．N2→NO B．NH3→NH4NO3C．NO→NO2 D．N2eq\o(→,\s\up7(根瘤菌))NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))学问点3氮的氧化物11.下列关于二氧化氮性质的描述中，不正确的是()A．无色气体B．有刺激性气味C．相同条件下密度比空气的大D．能与水反应12．雷雨时，空气中的氮气和氧气可生成氮的氧化物，该氧化物进一步反应后遇水变成()A．NO2 B．HNO3C．H2SO4 D．NH3·H2O13．NO汲取治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学探讨同时证明，NO对SARS病毒有干脆抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是()A．NO是一种红棕色气体B．NO和NO2都属于酸性氧化物C．NO难溶于水，可以用排水法收集D．常温常压下，NO不能与空气中的氧气干脆化合14．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，最终收集到的气体是()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15．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)，下面有关试验最终状态的描述，正确的是()A．试管内气体呈红棕色B．试管内气体呈无色，是1mLNOC．试管内气体呈无色，是2mLO2D．试管内液面上升16．(双选)下列对于二氧化氮的说法正确的是()A．NO2能与水反应生成硝酸，但NO2不是酸性氧化物B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通入水中，将NO2溶解C．NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气D．NO2是大气污染物之一关键实力综合练进阶训练其次层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列反应属于氮的固定的是()①N2和H2在确定条件下反应生成NH3②雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO③NH3经过催化氧化生成NO④NH3和HNO3反应生成NH4NO3A．①③B．②④C．③④D．①②2．现有等体积混合而成的4组气体：①NO、NO2②HCl、N2③NO2、O2④Cl2、SO2将其分别通入体积相同的试管中并马上倒立在足量水中，试管内水面上升的高度关系为()A．④＞②＞③＞①B．④＞③＞②＞①C．②＞③＞①＞④D．③＞②＞①＞④3．某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种，将此混合气体通过品红溶液后，溶液褪色，把剩余气体通入装有空气的装置中，很快变为红棕色。对原混合气体成分推断正确的是()A．确定有SO2和NOB．确定没有NO2和O2，可能有Cl2C．可能有Cl2和O2D．确定只有NO4．某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1∶2，则该氮的氧化物是()A．N2OB．NOC．NO2D．N2O55．NO、NO2、O2依据确定比例通入水中，能被完全汲取，无剩余气体，若NO、NO2、O2的气体体积分别为a、b、c、则a∶b∶c可能为()A．1∶5∶2B．2∶5∶1C．5∶1∶2D．5∶2∶1二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6．下列物质的转化必需加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④7．四支试管中分别充溢NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充溢NO2的是()8．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不行能生成的氮的化合物的是()①NH3②NO③NO2④N2O3⑤N2O5⑥HNO3A．①④⑤B．①③⑤C．②④⑥D．②③⑤⑥9．将盛有25mLNO2和O2混合气体的量筒倒置于水槽中，一段时间后，气体体积减小到5mL且不再改变(同温同压下)。则原混合气体中NO2和O2的体积比可能是()A．1∶1 B．18∶7C．16∶9 D．23∶2三、非选择题10．如图所示：在B水槽中装有500mL水，容积为amL的试管A充溢了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0.5amL。(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0.5amL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能视察到的现象是________________________________。(3)当试管A中充溢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500mL)。学科素养升级练进阶训练第三层1．(素养题—证据推理与模型认知)在水体中部分含氮有机物循环如图所示。图中属于氮的固定的是()A．③B．④C．⑤D．⑥2．(素养题—宏观辨识与微观探析)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，但不能充溢试管，当向试管内鼓入氧气后，可以视察到试管中水柱接着上升，经过多次重复后，试管内完全被水充溢，原来试管中盛装的可能是什么气体()A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是O2与N2的混合气体C．可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体3．(素养题—科学精神与社会责任)在汽车尾气净扮装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示：下列说法不正确的是()A．该转化过程中有3种元素的化合价发生改变B．NO和O2必需在催化剂表面才能反应C．该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2D．该催化转化的总反应方程式为：2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))4CO2＋N24．(素养题—科学探究)NO2是大气污染物之一，试验室拟将NO2与Cl2混合用NaOH溶液汲取的方法消退其污染。回答下列问题：(1)氯气的制备①仪器M的名称是________。②欲用MnO2和浓盐酸制备并收集一瓶纯净干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接依次为________________(按气流方向，用小写字母表示)。③D在制备装置中的作用是________；装置F的作用是____________________。(2)用如下图所示装置，探究Cl2和NO2在NaOH溶液中的反应。查阅有关资料可知：HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2。①装置中X和Z的作用是____________________。②试验时视察到X试剂瓶中有黄绿色气体，Z试剂瓶中有红棕色气体，若通入体积比为1∶2的Cl2和NO2，Y中视察不到气体颜色，反应结束后加入稀硫酸无现象，则Y中发生反应的化学方程式是________________。第1课时氮分子的结构自然固氮必备学问基础练1．答案：B解析：SO2、CO、Cl2都是有毒气体，对人体的呼吸系统、肝肾等都有危害，N2是空气的主要成分之一，无毒，故选B。2．答案：B解析：A.N2分子中含有N≡N，键能较大，很难被破坏，因此常温下性质稳定，故A正确；B．金属镁可以在氮气中燃烧，生成二氮化三镁，故B错误；C．N2可以跟活泼金属以及氢气反应，化合价由0价变为－3价，N2做氧化剂，N2还可以和氧气反应生成一氧化氮，化合价由0价变为正二价，化合价上升，N2做还原剂，故C正确；D．N2难溶于水，故试验室可以用排水法收集氮气，故D正确；故选B。3．答案：D解析：A.利用氮气和氢气反应生成氨气的性质，可以用于制作氮肥，故A不符合题意；B.利用氮气的稳定性可以充入灯泡作爱护气，故B不符合题意；C.利用氮气液化可以汲取热量的性质，液氮可作制冷剂，故C不符合题意；D.氮气不能供呼吸，医疗上可作为危重病人的急救气是氧气，故D符合题意；故答案选D。4．答案：C解析：A、氮在自然界中存在游离态，如空气中的N2，也有化合态，如蛋白质中的氮，故A说法正确；B、氮气分子中两个氮原子之间以三键的形式存在，键能较大，因此通常条件下，氮气的性质很不活泼，故B说法正确；C、在放电或高温条件下，能与氧气反应，故C说法错误；D、大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环，故D说法正确；故答案选C。5．答案：CD解析：A.N2可在电焊时作爱护气，是利用氮气的稳定性，故A正确；B.汽车尾气造成污染的主要缘由之一是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，故B正确；C.氮气的体积约占空气总体积的eq\f(4,5)，故C错误；D.在反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2中，N元素的化合价降低，得电子，即N2作氧化剂，被还原，故D错误；答案为CD。6．答案：C解析：A.依据氮的固定条件不同分为人工固氮和自然固氮，故A正确；B.工业合成氨是N2与H2在确定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故B正确；C.自然固氮是游离态氮转化为化合态的氮，氮元素可能被氧化，也可能被还原，故C错误；D.氮的固定是游离态的氮转化为含氮化合物的过程，参与元素至少有两种，故D正确；故选C。7．答案：D解析：生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气转化为含氮的化合物的过程。A.土壤中含有的NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))、NHeq\o\al(\s\up11(＋),\s\do4(4))，被植物汲取合成植物所需的物质，是氮的化合物转化为氮的化合物，A不符合题意；B.根瘤菌将含氮化合物转化为蛋白质，是氮的化合物转化为氮的化合物，B不符合题意；C.将氨转变成硝酸及其它氮的化合物，是氮的化合物转化为氮的化合物，C不符合题意；D.生物将氮气转化为含氮化合物，符合生物固氮的定义，D符合题意；答案选D。8．答案：A解析：A、氮的固定是把游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于化学改变，故A正确；B、干冰升华是把固体的CO2变为气体的CO2，属于物理改变，则B错误；C、海水晒盐是将水蒸发后使氯化钠析出，属于物理改变，故C错误；D、氧气液化是将气体氧变为液体氧的过程，也属于物理改变，即D错误。本题正确答案为A。9．答案：A解析：A.工业上用氨和二氧化碳合成尿素，属于不同化合态的氮之间的转化，不属于氮的固定，故A符合题意；B.雷雨闪电时，氮气和氧气合成一氧化氮，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；C.根瘤菌把氮气转化为氨，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；D.镁条在空气中燃烧生成氮化镁，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；故答案为A。10．答案：BC解析：氮的固定是将游离态的氮转化为氮的化合物，A、游离态的氮气转化为化合态的一氧化氮，属于氮的固定；B、氨气转化为硝酸铵，是由化合态转化为化合态，不属于氮的固定，选项B符合题意；C、化合态的NO转化为化合态的二氧化氮，由化合态转化为化合态，不属于氮的固定，选项C符合题意；D、游离态的氮气转化为化合态的硝酸或硝酸盐，属于氮的固定。答案选BC。11．答案：A解析：A.NO2为红棕色气体，A不正确；B.NO2有刺激性气味，B正确；C.相同条件下，NO2密度比空气的大，C正确；D.NO2能与水反应生成硝酸和NO，D正确。选不正确的，故为A。12．答案：B解析：在放电的条件下，氮气可被氧气氧化生成NO，NO接着被氧化即生成NO2，NO2溶于水生成硝酸和NO；答案选B。13．答案：C解析：A.NO是一种无色气体，A错误；B.酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，该反应为非氧化还原反应；NO属于不成盐氧化物，NO2和碱发生氧化还原反应，不属于酸性氧化物，B错误；C.NO难溶于水不与水反应，可以用排水法收集，C正确；D.常温常压下，NO能与空气中的氧气干脆化合生成NO2，D错误。14．答案：C解析：假设3mol二氧化氮和水反应生成2mol硝酸和1mol一氧化氮，2mol硝酸和小苏打反应生成2mol二氧化碳，2mol二氧化碳和过氧化钠反应生成1mol氧气，1mol一氧化氮和0.5mol氧气反应生成1mol二氧化氮，所以剩余气体有二氧化氮和氧气，选C。15．答案：D解析：A.依据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，试管内二氧化氮完全被汲取，试管内气体呈无色，故A错误；B.试管内气体呈无色，是2mLNO，故B错误；C.试管内气体呈无色，是2mLNO，O2被完全汲取，故C错误；D.10mLNO和6mLO2完全和水反应生成硝酸，试管内剩余2mLNO，试管内液面上升，故D正确。16．答案：AD解析：A.NO2与H2O反应除生成HNO3外还生成NO，故NO2不是酸性氧化物，A说法正确；B.除去O2中混有的NO2，将混合气体通入水中，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO，且NO又能与O2反应，B说法错误；C.NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液，所以用NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区分开，C说法错误；D.NO2可与水蒸气反应生成硝酸，是一种大气污染物，D说法正确。关键实力综合练1．答案：D解析：①N2和H2在确定条件下反应生成NH3，是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于氮的固定，故①正确；②雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO，是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于氮的固定，故②正确；③NH3经过催化氧化生成NO是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故③错误；④NH3和HNO3反应生成NH4NO3是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故④错误。2．答案：B解析：①二氧化氮和水能反应生成硝酸和一氧化氮3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，一氧化氮和水不反应，依据方程式知，气体削减的体积是二氧化氮的eq\f(2,3)，二氧化氮占混合气体的eq\f(1,2)，所以试管内气体削减的体积为试管体积的eq\f(1,3)，故水面上升的高度为试管的eq\f(1,3)；②氯化氢极易溶于水，氮气和水不反应，所以混合气体削减的体积为试管体积的eq\f(1,2)，故水面上升的高度为试管的eq\f(1,2)；③二氧化氮和氧气、水能反应生成硝酸4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，依据方程式知，氧气剩余，参与反应的氧气的体积为氧气总体积的eq\f(1,4)，二氧化氮全部参与反应，所以混合气体削减的体积为试管体积的eq\f(5,8)，故水面上升的高度为试管的eq\f(5,8)；④氯气和二氧化硫、水能发生氧化还原反应生成氯化氢和硫酸Cl2＋SO2＋2H2O=2HCl＋H2SO4，且这两种物质极易溶于水，依据方程式知，这两种物质完全反应，没有气体剩余，所以水充溢整支试管，因此试管内水面上升的高度关系为④＞③＞②＞①，答案选B。3．答案：A解析：气体为无色，Cl2为黄绿色气体，NO2为红棕色气体，因此原气体中确定不存在Cl2、NO2，NO与O2反应生成NO2，因此NO与O2只能存在一种，或者都不存在，将此混合气体通过品红溶液后，溶液褪色，说明原气体中确定存在SO2，把剩余气体通入装有空气的装置中，很快变为红棕色，说明原气体中确定含有NO，不含有O2，故选项A正确。4．答案：B解析：设氮的氧化物化学式为NxOy，则NxOy＋2CO→N2＋2CO2，则x∶y＝1∶1，即为NO，应选B。5．答案：A解析：发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，则依据电子得失守恒可知：A、NO、NO2、O2的气体体积比为1∶5∶2，物质的量之比为1∶5∶2，则1×3＋5＝2×4，A符合；B、NO、NO2、O2的气体体积比为2∶5∶1，物质的量之比为2∶5∶1，则2×3＋5≠1×4，B不符合；C、NO、NO2、O2的气体体积比为5∶1∶2，物质的量之比为5∶1∶2，则5×3＋1≠2×4，C不符合；D、NO、NO2、O2的气体体积比为5∶2∶1，物质的量之比为5∶2∶1，则5×3＋2≠1×4，D不符合。6．答案：C解析：(1)必需加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都是上升，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价上升，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必需加入氧化剂且通过一步反应就能完成。答案选C。7．答案：B解析：NO不溶于水，对应D图像，SO2在水中的溶解度为1体积水溶解40体积SO2，对应图像A，依据化学方程式3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，剩余气体是反应前的eq\f(1,3)，对于图像B，Cl2＋H2O=HCl＋HClO，HClOeq\o(=,\s\up7(光))2HCl＋O2↑，对应图像C，所以其中原试管充溢NO2的是B，答案选B。8．答案：A解析：雷雨时N2转化成NO，NO与O2反应生成NO2,NO2再与水反应生成HNO3，据此解答：在电闪雷鸣的雨天，空气中发生的化学反应有：①N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO；②2NO＋O2=2NO2；③3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；结合以上反应可知，反应发生后一般不行能生成的是：NH3，N2O3，N2O5，故A正确。9．答案：CD解析：①若混合气体中氧气过量，发生4NO2＋O2＋H2O=4HNO3，剩余5mL气体为氧气，则NO2的体积为(25mL－5mL)×eq\f(4,5)＝16mL，O2的体积为5mL＋(25mL－5mL)×eq\f(1,5)＝9mL，二者体积比为16∶9；②若二氧化氮过量，则先发生4NO2＋O2＋H2O=4HNO3，后发生3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，剩余5mL气体为NO，由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知剩余二氧化氮为5mL×3＝15mL，则氧气的体积为(25mL－15mL)×eq\f(1,5)＝2mL，则二者体积比为(25mL－2mL)∶2mL＝23∶2；故答案为CD。10．答案：(1)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO1∶23∶1(2)无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充溢，接着通入氧气后，试管中液面下降，最终充溢无色气体(3)eq\f(a,11200)解析：(1)将A倒插入B水槽中发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，依据化合价改变推断氧化剂、还原剂及其质量之比；依据气体体积减小量，利用差量法计算二氧化氮的体积，进而计算NO的体积，体积之比等于物质的量之比；(2)剩余NO，持续通入氧气，会发生4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，据此分析试验现象；(3)依据氮元素守恒可知n(HNO3)=n(NO2)＋n(NO)，再依据c＝eq\f(n,V)计算所得硝酸的浓度。(1)将A倒插入B水槽中，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮气体，反应的化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，该反应中，二氧化氮中＋4价N元素被氧化成＋5价的硝酸，同时被还原成＋2价的一氧化氮，则3mol二氧化氮参与反应，作氧化剂被还原的二氧化氮为1mol，作还原剂被氧化的为2mol，因此氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2；充溢了NO2和NO的混合气体(标准状况)试管A倒插入B水槽中，充分反应后试管A中余下气体的体积为0.5amL，设NO为ymL，NO2为xmL，则3NO2＋H2O=2HNO3＋NO31xeq\f(x,3)因此y＋eq\f(x,3)＝0.5a，又因为x＋y＝a，解x＝0.75a，y＝0.25a，相同条件下体积之比是物质的量之比，因此原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为3∶1；(2)剩余NO，持续通入氧气会发生4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充溢，接着通入氧气后，试管中液面下降，最终充溢无色气体，因此本题正确答案是：无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充溢，接着通入氧气后，试管中液面下降，最终充溢无色气体；(3)依据氮元素守恒可知水槽中生成硝酸的物质的量为n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝a/22400mol，故硝酸的浓度为c(HNO3)＝a/22400mol÷0.5L＝a/11200mol/L。学科素养升级练1．答案：C解析：将游离态的氮(即氮气)转化为化合态的氮(即氮的化合物)的过程，叫做氮的固定，分析转化关系可知，图中属于氮的固定的是⑤，故选C。2．答案：C解析：A.若为N2与NO2的混合气体，则由于N2不溶于水，最终试管内不行能充溢水，A不正确；B.若为O2与N2的混合气体，由于两种气体都不易溶于水，试管倒扣在水中后，试管内的水面不行能上升，B不正确；C.