2024-2025学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第二节第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课时作业含解析新人教版必修2

PAGE14-第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮学问点一氮气与氮的固定1.氮气能大量存在于空气中的根本缘由是()A．氮气性质稳定，即使在高温下也很难与其他物质发生反应B．氮气比空气轻，且不溶于水C．氮分子中两个氮原子结合得很坚固，分子结构稳定D．氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应2.大家在吃薯条等膨化食品时，会发觉袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。主要作用有三个方面：①延长食品的保质期；②可以抵挡外界潮气的侵入；③爱护食品不被压碎。下列关于N2性质的叙述中错误的是()A．氮气既具有氧化性，又具有还原性B．氮气在氢气中能燃烧C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D．氮气与氧气在确定条件下反应生成一氧化氮3．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是()A．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环B．含氮的无机物和含氮的有机物可以相互转化C．仿生固氮和根瘤菌固氮均为自然固氮D．氮元素有的发生氧化反应，有的发生还原反应4．下列说法不正确的是()A．豆科植物通过根瘤菌汲取空气中的氮是化学改变B．汽车尾气中排放的氮氧化合物是由游离态氮转化来的C．化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物D．植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环5．下列关于氮气的说法中错误的是()A．N2在空气中约占的质量比为eq\f(4,5)B．通常状况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作爱护气C．N2＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一D．在反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(高温))Mg3N2中，N2作氧化剂6．(双选)下列反应属于氮的固定的是()A．N2和H2在确定条件下合成NH3B．NO2和H2O反应生成HNO3和NOC．Mg在N2中燃烧生成Mg3N2D．NO被空气氧化为NO2学问点二一氧化氮和二氧化氮7.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8．众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简洁的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有爱护心血管，降低血压以及提高性实力的作用。下列关于NO的说法中错误的是()A．NO是无色气体B．NO是汽车尾气的有害成分之一C．可以用向上排空气法收集NOD．NO在确定条件下也可作氧化剂9.2024年3月德国滤清专家曼胡默尔推出一项新技术，用于降低污染严峻地区的二氧化氮(NO2)浓度。曼胡默尔进一步开发了该技术并集成了新开发的复合过滤介质。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，都是大气污染物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．可以用排空气法收集NO210．下列说法中，正确的是()A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，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是大气污染物之一11．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图所示试验的处理，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．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N212．放射卫星的运载火箭，其推动剂引燃后发生猛烈反应，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，但在卫星放射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的缘由是()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NO213．(双选)N2O俗称“笑气”，医疗上曾用作可吸入性麻醉剂。下述反应能产生N2O：3CO＋2NO2=3CO2＋N2O。下列关于该反应的说法不正确的是()A．CO是还原剂B．N2O是氧化产物C．NO2被还原D．常温常压下，生成6.72LCO2转移0.6mol电子14．在确定温度和压强下，把装有NO和NO2的混合气体的试管倒立于水中，充分反应后，试管内气体的体积缩小为原气体体积的3/5，则原混合气体中NO和NO2的体积比为()A．2︰3B．3︰2C．3︰5D．5︰315.图中试管内盛装的是红棕色气体，将其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，试管被水充溢，原来试管中盛装的气体是()A．确定是NO2气体B．确定是O2与NO2的混合气体C．确定是NO气体D．可能是NO与NO2的混合气16．(双选)常温下将盛有10mLNO2和10mLNO的混合气体的试管倒立于水槽中并向其中通入O2，一段时间后，试管内还剩余2mL气体，则通入O2的体积可能为()A．8mLB．8.5mLC．12mLD．12.5mL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．下列关于氮及其化合物的说法正确的是()A．N2化学性质稳定，可用作爱护气B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在C．NO、NO2均易溶于水D．NO、NO2均能与水发生反应2.按图进行试验。试管中装有12mLNO，然后间歇而又缓慢地通入8mLO2，下列是有关最终状态的描述：①试管内气体呈红棕色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O2⑥试管内气体是NO。其中正确的是()A．①③B．②④⑤C．②④⑥D．②③⑤3.随着我国汽车年销量的大幅增加，给空气环境造成了很大的污染。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N2C．反应中CO为氧化剂，CO2为氧化产物D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))4CO2＋N24．氮在海洋中的循环，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。其中反应④的离子方程式为4NHeq\o\al(＋,4)＋5O2=2NOeq\o\al(－,2)＋6H＋＋N2O＋5H2O。下列说法正确的是()A．①②均属于固氮反应B．海洋中的反硝化作用确定有氧气参与C．反应④中每生成1molH2O共转移2mol电子D．向海洋中排放含NOeq\o\al(－,3)的废水可能影响海洋中氮的循环5．在标准状况下，将O2和NO2按1︰4体积比充溢干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体渐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为()A.eq\f(1,14)mol·L－1B.eq\f(4,5)mol·L－1C.eq\f(1,28)mol·L－1D.eq\f(1,42)mol·L－1二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6．利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如下图所示，下列说法正确的是()A．X是N2B．上述历程的总反应为：2NH3＋NO＋NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2N2＋3H2OC．NHeq\o\al(＋,4)中含有非极性共价键D．NH3、NHeq\o\al(＋,4)、H2O中的质子数、电子数均相同7．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>V3B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1D．V3>V1>V28．在确定条件下，将充溢NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积为原混合气体体积的eq\f(1,8)，则原混合气体中NO2和O2的体积之比是()A．8︰1B．7︰3C．7︰1D．4︰19．试验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：下列说法正确的是()A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液B．若去掉装置C，对产品纯度无影响C．试验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热装置DD．装置E中碱石灰的作用是汲取尾气三、非选择题10．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，应对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以汲取废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O①2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O②在反应①中，氧化剂是______，还原剂是________，在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。(2)汽车尾气中含有CO和NO，消退这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由反应②推断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”)________，缘由是__________________。(4)目前有一种治理方法是在确定条件下，用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式：________________，该反应中，氧化剂是__________，氧化产物是___________，生成1.4mol氮气时，转移电子的物质的量为__________。(5)为了爱护环境，工业上常通入NH3使氮的氧化物和氨转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3L，通入3L(同温同压下)NH3，恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为________。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)自然界中时刻存在着含氮元素不同物质间的转化，将氮依据确定的方向转化始终是科学领域探讨的重要课题。氮气在催化剂作用下的一系列转化如图所示：下列叙述正确的是()A．N2转化为NH3、NH3转化为NO均属于氮的固定B．在催化剂a的作用下，氮原子发生了氧化反应C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂D．催化剂a、b均可以加快N2的转化2．某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色透亮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推断中正确的是()A．确定有SO2和NOB．确定没有Cl2、O2和NOC．可能有Cl2和O2D．确定只有NO3．为了避开NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采纳NaOH溶液进行汲取处理(反应方程式：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O)。现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体恰好被VLNaOH溶液汲取(无气体剩余)，则此NaOH溶液的物质的量浓度为()A.eq\f(a＋b＋c,V)mol·L－1B.eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1C.eq\f(2a＋b＋c,V)mol·L－1D.eq\f(b＋2c,V)mol·L－14．试验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净的氮气，装置如图所示。反应的化学方程式为NaNO2＋NH4Cl=NaCl＋N2↑＋2H2O，反应放热。试回答：(1)装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的胶管所起的作用是________(填序号，下同)。A．防止NaNO2饱和溶液蒸发B．保证明验装置不漏气C．使饱和NaNO2溶液简洁滴下(2)B部分的作用是________。①冷凝②冷却氮气③缓冲氮气流(3)加热前必需进行的一个操作步骤是__________________________________。加热片刻后，应马上移去酒精灯以防反应物冲出，其缘由是________________________________________________________________________。(4)收集N2前，必需进行的步骤是________________________________________________________________________收集N2不相宜的方法是________。①用排空气法收集在集气瓶中②用排水法收集在集气瓶中③干脆收集在球胆或塑料袋中其次节氮及其化合物第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮必备学问基础练1．答案：C解析：N2性质稳定，但在高温下可与Mg、Al、H2等物质反应表现出氧化性，与O2在放电条件下反应表现出还原性，A、D项不正确；氮气比空气轻且不溶于水不是N2能大量存在于空气中的根本缘由，即B项不正确。2．答案：B解析：氮气中氮元素的化合价可以上升，也可以降低，故既具有氧化性，又具有还原性，A正确；氢气与氮气在高温、高压、催化剂条件下才能反应，且不是燃烧，B错误；将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定，C正确；氮气与氧气在放电条件下反应生成NO，D正确。3．答案：C解析：蛋白质的制造须要碳元素，N2在放电条件下与O2干脆化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2＋O2=2NO，氧元素参与，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氢元素参与，即碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环，A正确；氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化，铵盐属于无机物，蛋白质属于有机物，含氮无机物和含氮有机物可相互转化，B正确；仿生固氮是仿照生物将大气中的氮固定，非自然固氮，C错误；硝酸盐中氮元素的化合价为＋5价，被细菌分解成0价氮单质，发生还原反应；自然界中0价的氮气在雷电作用下与氧气反应生成NO，NO中氮元素为＋2价，发生氧化反应，D正确。4．答案：C解析：氮的固定是游离态的氮变成化合态的氮，是化学改变，A正确；汽车尾气中排放的氮氧化合物是由氮气和氧气反应生成的，B正确；化石燃料中含有氮的化合物，燃烧时会释放出氮氧化合物，C不正确，植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环，D正确。5．答案：A解析：N2在空气中的体积含量约为eq\f(4,5)，A错误；N2很稳定，常用作爱护气，B正确；在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染，C正确；N2与金属、H2反应时作氧化剂，D正确。6．答案：AC解析：氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，A、C正确。7．答案：A解析：NO2为红棕色气体，A不正确；NO2有刺激性气味，B正确；相同条件下，NO2密度比空气的大，C正确；NO2能与水反应生成硝酸和NO，D正确。8．答案：C解析：因NO可与空气中的O2反应生成NO2，故NO不能用排空气法收集，只能用排水法收集。9．答案：D解析：氮的氧化物中只有N2O3、N2O5是酸性氧化物，A、C错误；N2O5只有氧化性，B错误；NO2能与水反应，不与空气中成分反应，所以NO2只能用排空气法收集，D正确。10．答案：D解析：A项前后无因果关系，A错误；除去O2中混有的NO2，将混合气体通过水，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO且NO又能与O2反应，B错误；NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液，所以NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区分开，C错误。11．答案：B解析：二氧化氮是红棕色的气体，所以混合气体甲中确定不存在，硫酸和碱性气体能反应，所以100mL甲气体经过足量的浓硫酸，剩余气体80mL，说明确定有NH3存在且体积为20mL，二氧化碳可以和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，一氧化氮无色，与氧气马上反应变为红棕色的二氧化氮，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明有NO和CO2，排水法收集气体，广口瓶被上升的水注满，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，说明没有N2，则甲气体的组成为NH3、NO、CO2，B正确。12．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。13．答案：BD解析：反应中C元素的化合价由＋2价变为＋4价，被氧化，CO是还原剂，A正确；反应中N元素化合价由＋4价变为＋1价，NO2被还原，N2O为还原产物，B错误，C正确；常温常压下，6.72LCO2的物质的量小于0.3mol，由方程式3CO＋2NO2=3CO2＋N2O可知，转移电子数少于0.6mol，D错误。14．答案：A解析：设原气体体积为5，则3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV312所以NO与NO2体积比为2︰3。15．答案：D解析：由气体“红棕色”推想气体中确定含有NO2，NO2与水反应后生成了NO，由“向试管内鼓入氧气多次后，试管被水充溢”，说明试管内液面上升后剩余的气体都是NO，则试管中原来的气体中可能还含有NO或少量O2。16．答案：BC解析：①当剩下的气体为O2时，说明10mLNO2和10mLNO完全反应生成硝酸，则：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO34110mL2.5mL4NO＋3O2＋2H2O=4HNO34310mL7.5mL所以通入的氧气体积为2.5mL＋7.5mL＋2mL＝12mL；②当剩余的气体为NO时，可以认为10mLNO2完全反应生成硝酸，10mLNO中剩余2mL，有8mL转化成硝酸，则：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO34110mL2.5mL4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3438mL6mL所以通入氧气的体积为2.5mL＋6mL＝8.5mL。关键实力综合练1．答案：A解析：氮气的化学性质稳定，因此可作为大多数物质的爱护气，A正确；一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B错误；一氧化氮难溶于水，C错误；一氧化氮不与水发生反应，D错误。2．答案：C解析：依据4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为eq\f(4,3)mL，试管内液面上升。3．答案：D解析：该反应中，NO生成为N2，N元素化合价降低，则NO是氧化剂，N2是还原产物，A错误；有毒的气体对环境有污染，CO、NO都是有毒物质，所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO，无N2，B错误；反应中CO为还原剂，CO2为氧化产物，C错误；该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应条件是催化剂，所以该反应方程式2NO＋O2＋4CO=4CO2＋N2，D正确。4．答案：D解析：氮的固定是指游离态的氮转变成氮的化合物，故②是氮的固定，①不是，A错误；由图可知，海洋中的反硝化作用过程中NOeq\o\al(－,2)被还原生成N2，NOeq\o\al(－,2)作氧化剂，故不确定有O2参与，B错误；反应④为4NHeq\o\al(＋,4)＋5O2=2NOeq\o\al(－,2)＋6H＋＋N2O＋5H2O，生成1molH2O时消耗1molO2，则转移4mol电子，C错误；向海洋中排放含NOeq\o\al(－,3)的废水，会增加NOeq\o\al(－,3)的反硝化作用，可能影响海洋中氮的循环，D正确。5．答案：C解析：设烧瓶的体积为VL，由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3又O2和NO2的体积比为1︰4，知NO2的体积为eq\f(4,5)VL，所以最终液体充溢整个烧瓶，溶液的体积为VL，NO2的物质的量为eq\f(4,5)VL÷22.4L·mol－1＝eq\f(1,28)Vmol，所以硝酸的物质的量浓度为eq\f(1,28)Vmol÷VL＝eq\f(1,28)mol·L－1。6．答案：B解析：由氢原子、氮原子和氧原子守恒可知，X是N2和H2O，A错误；分析反应总历程可知，反应物为NH3、NO和NO2，生成两种无毒物质N2和H2O，则总反应为2NH3＋NO＋NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2N2＋3H2O，B正确；NHeq\o\al(＋,4)的电子式为，不含非极性共价键，C错误；NH3、NHeq\o\al(＋,4)、H2O中的电子数均为10，但是NH3、H2O中的质子数为10，NHeq\o\al(＋,4)中的质子数为11，D错误。7．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。8．答案：BC解析：发生反应为：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，剩余气体的体积为原混合气体的eq\f(1,8)，则试管中剩余eq\f(1,8)体积的为NO或O2。设NO2和O2的总体积为V，当剩余气体为NO时，说明氧气不足，生成eq\f(1,8)V体积的NO消耗二氧化氮的体积为：eq\f(1,8)V×3＝eq\f(3V,8)，则反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3中总共消耗二氧化氮和氧气的总体积为：eq\f(5V,8)，原混合气体中氧气的体积为：eq\f(5V,8)×eq\f(1,5)＝eq\f(1,8)V，原混合气体中二氧化氮的体积为：eq\f(7V,8)，原混合气体中NO2和O2的体积比为：eq\f(7V,8)︰eq\f(1,8)V＝7︰1。当氧气过量时，剩余的eq\f(1,8)V体积为O2，说明NO2不足量，则参与反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3中总共消耗NO2和O2的总体积为eq\f(7V,8)，混合气体中二氧化氮的总体积为：eq\f(7V,8)×eq\f(4,5)＝eq\f(7V,10)，O2总体积为eq\f(3V,10)，故原气体中NO2和O2的体积比为eq\f(7V,10)︰eq\f(3V,10)＝7︰3。9．答案：C解析：要制备氮化镁，须要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，A错误；若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B错误；试验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置D，C正确；装置E中碱石灰的作用是汲取空气中的水蒸气和二氧化碳，D错误。10．答案：(1)NO2NO1︰1(2)2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2(3)不是二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生改变(4)6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(确定条件))7N2＋12H2ONO2N24.8mol(5)1︰1解析：(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价上升做还原剂；在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为1︰1。(3)二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生改变，二氧化氮不是酸性氧化物。(4)依据