2024-2025学年高中化学专题4硫氮和可持续发展2-1氮氧化物的产生与转化课时作业含解析苏教版必修1

PAGEPAGE8课时作业27氮氧化物的产生与转化时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．火箭运用偏二甲肼作燃料，四氧化二氮作氧化剂。引燃后产生的高温气体主要有CO2、H2O、NO、N2，但在卫星放射现场却看到火箭尾部喷出大量红烟，产生红烟的缘由是(B)A．高温下N2遇空气生成NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2和NO反应生成NO2和COD．H2O和NO反应生成H2和NO2解析：NO与空气中的氧气相遇，即可快速地发生氧化还原反应，生成NO2，NO2是一种红棕色，具有刺激性气味的有毒气体。反应的化学方程式为2NO＋O2=2NO2。故选B。2．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(C)①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④解析：该题有两个要求：(1)必需加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。①③④从化合价角度来看氮的化合价都上升，但①N2→NO2不能通过一步反应完成；而③NO2→HNO3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④N2→NO必需加入氧化剂且通过一步反应就能完成，如N2＋O2eq\o(=,\s\up17(放电或高温))2NO。3．下列有关环境问题的因果关系错误的是(A)选项缘由结果A植树造林温室效应BSO2和NO2大量排放酸雨C汽车尾气的排放光化学烟雾D含氮、磷等生活废水的大量排放赤潮解析：温室效应是由CO2引起的，植树造林能降低大气中的CO2浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等养分元素可使水体富养分化，引起赤潮。4．四支试管中分别充溢NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充溢NO2的是(B)解析：NO2溶于水的反应为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故放置一段时间后试管内的气体约占试管体积的eq\f(1,3)，B项符合题意。5．2012年中国汽车销量大幅增长，同时也带来了严峻的空气污染。汽车尾气装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是(D)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．NO和O2必需在催化剂表面才能反应D．催化转化总反应为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up17(催化剂))4CO2＋N2解析：依据题图可知，在没有催化剂的状况下，NO首先与O2反应生成NO2：2NO＋O2=2NO2①；NO2具有较强的氧化性，CO具有还原性，二者在催化剂表面发生氧化还原反应生成CO2和N2：2NO2＋4COeq\o(=,\s\up17(催化剂))N2＋4CO2②；反应①＋反应②可得催化转化总反应：2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up17(催化剂))4CO2＋N2，在此反应中，NO、O2是氧化剂，N2是还原产物，CO2既是氧化产物，又是还原产物，A错误，D正确；N2不是汽车尾气排放的污染物，B错误；NO在常温下就可以和O2反应转化为NO2，C错误。6．某集气瓶里的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片，振荡，得橙色溶液，气体颜色消逝，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气中的(A)A．N2、NO2、Br2 B．NO2、NO、N2C．NO2、O2、NO D．N2、O2、Br2解析：集气瓶内气体呈红棕色，可能含溴蒸气或NO2气体，加水后原气体红棕色消逝，溶液呈橙色，说明混合气中肯定含溴蒸气；打开玻璃片后瓶中气体又变为红棕色，说明溶于水后的气体中含NO，NO可能是原混合气体的组成成分，也可能是由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO而来，对比题中选项可知A项正确。7.(双选)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，对原试管中盛装气体的说法正确的是(BC)A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是NO2气体C．可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体8．将3mol的NO2气体依次通入下列三个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液，②浓H2SO4，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集起来，则收集到的气体是(同温、同压下测定)(D)A．1molNOB．1molNO2和0.05molO2C．2molO2D．0.25molO2解析：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO由此可知有1molNO产生，有2molHNO3生成，依据HNO3＋NaHCO3=NaNO3＋H2O＋CO2↑可知，2molHNO3与足量NaHCO3反应有2molCO2产生。2CO2＋2Na2O2=2NaCO3＋O2由此可知有1molO2产生，此时剩余气体为1molNO和1molO2。用排水法收集时，发生如下反应：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。由此可知最终剩余0.25molO2，故选D。9．如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室(体积相同)各充入肯定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞，使NO与O2充分反应。下列推断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)(C)A．起先时左右两室分子数相同B．反应前后NO室压强相同C．最终容器内气体密度与原来相同D．最终容器内无O2存在解析：两边容器的体积相同，密度相同，则气体的质量相同，因为二者的摩尔质量不同，所以气体的物质的量不同，分子数不同，A错误；因为两边气体分子数不同，所以压强不同，又因为发生反应2NO＋O2=2NO2，反应前后气体物质的量减小，NO室压强减小，B错误；依据质量守恒分析，气体总质量不变，容器的总体积不变，所以气体密度与原来相同，C正确；二者质量相同，因为一氧化氮和氧气的摩尔质量之比为3032＝1516，所以一氧化氮和氧气的物质的量之比为1615，二者按物质的量之比为21反应，所以氧气有剩余，D错误。10．下列有关NO、NO2的说法不正确的是(B)A．NO2是红棕色气体，易溶于水，不属于酸性氧化物B．NO可以用排水法收集，但不能由N2和O2化合得到C．NO、NO2在肯定条件下可以相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物D．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一解析：A项，NO2是红棕色气体，易溶于水，由于NO2与碱反应不能生成对应的盐和水，因此NO2不是酸性氧化物，正确；B项，NO难溶于水，可以用排水法收集，在放电条件下NO可由N2和O2化合得到，错误；C项，NO与氧气反应会生成NO2，NO2溶于水会生成HNO3和NO，因此二者可以相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物，正确；D项，NO、NO2都有毒，且汽车发动时，在电火花作用下N2和O2化合会产生NO，正确。11．标准状况下，将4.48LNO2和NO组成的混合气体通入100mL水中，气体体积缩小为2.24L。假设液体的体积不变，则下列说法不正确的是(C)A．所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0mol·L－1B．剩余气体中氮元素与氧元素的质量比为78C．原混合气体中NO2和NO的体积比为11D．反应过程中转移的电子总数约为0.1×6.02×1023解析：NO2与H2O反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，已知气体体积缩小2.24L，则原混合气体中含有3.36LNO2和1.12LNO，二者的物质的量之比等于体积之比为31，C项不正确；反应生成0.1molHNO3，其物质的量浓度为1.0mol·L－1，A项正确；剩余气体为NO，其中氮元素与氧元素的质量比为78，B项正确；该反应是歧化反应，生成0.1molHNO3时，转移0.1mol电子，D项正确。12．相同条件下，把xmLCO2通过足量的Na2O2后再与ymLNO混合。x与y之和为30。若充分反应后气体的体积缩小为15mL，则xy为(D)①11②21③54④75A．仅①B．仅②C．仅③D．①②③④解析：依据题中信息可写出化学方程式：2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2①，2NO＋O2=2NO2②。由①＋②得2CO2＋2NO＋2Na2O2=2Na2CO3＋2NO2③。依据①②③进行分析：(1)若V(CO2)＝V(NO)，相当于反应恰好按③式进行，即反应后V(总)＝eq\f(1,2)[V(CO2)＋V(NO)]。(2)若V(CO2)>V(NO)，相当于反应按③式进行后，剩余CO2按①式进行，即反应后V(总)＝eq\f(1,2)[V(CO2)＋V(NO)]。(3)若V(CO2)<V(NO)，相当于反应按③式进行后，剩余NO不再改变，即反应后V(总)>eq\f(1,2)[V(CO2)＋V(NO)]。综上所述，当x≥y时，充分反应后气体的体积缩小为原来的eq\f(1,2)，本题选D。二、非选择题(共52分)13.(12分)利用如图所示的装置收集以下8种气体：①H2，②Cl2，③O2，④HCl，⑤NH3，⑥NO，⑦SO2，⑧NO2。(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气，可收集的气体是②③④⑦⑧，若由A口进气，可收集的气体有①⑤。(2)若在烧瓶内充溢水，可收集的气体有①③⑥，气体应由A口进入。(3)若烧瓶中装入适量浓硫酸，可以用它来干燥的气体有①②③④⑥⑦⑧，气体应由B口进入。解析：(1)从B口进气是收集密度比空气大的气体，若从A口进气则收集密度比空气小的气体，用排气法收集的气体必需与O2不反应，且密度与空气密度相差较大。(2)若用排水法收集，则气体必需不溶于水，应从A口进。(3)若用浓H2SO4干燥气体，必需从B口进气。对于同一个装置，从不同的角度去谛视可能有不同的作用。加强学生思维的敏捷性和开放性是思维训练的重要方面，是打破思维定势的有效方式。14．(16分)中国科学院官方微信于2024年3月发表《阴霾专题》，提出阴霾中细颗粒物的成因，部分分析如下图所示。(1)依据上图信息可以看出，下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的a。a．SO2b．NOxc．VOCsd．NH3(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气熄燃限制系统主要工作原理如图所示；写出熄燃过程中NO发生的主要反应的方程式：2NO＋O2=2NO2。(3)科学家经过探讨发觉中国霾呈中性，其主要缘由如下图所示：请推断A的化学式并说明推断理由：SOeq\o\al(2－,4)，因为反应之前S为＋4价，NO2中的N为＋4价，反应之后HONO中N元素为＋3价，氮元素化合价降低，则必有元素化合价上升，综合推断，应是S元素化合价从＋4价上升到＋6价，在液体中应以SOeq\o\al(2－,4)形式存在。(4)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，采纳NaClO2溶液作为汲取剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。将含有SO2和NOx的烟气通入盛有NaClO2溶液的反应器中，反应一段时间后，测得溶液中离子浓度的有关数据如下(其他离子忽视不计)：离子Na＋SOeq\o\al(2－,4)NOeq\o\al(－,3)H＋Cl－浓度/(mol·L－1)5.5×10－38.5×10－4y2.0×10－43.4×10－3①SO2和NaClO2溶液反应的离子方程式是2SO2＋ClOeq\o\al(－,2)＋2H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋4H＋。②表中y＝6×10－4。解析：(1)依据图中信息可以看出机动车行驶造成的污染有NOx、VOCs、NH3，SO2不是由机动车行驶造成的。(2)熄燃过程中NO被氧气氧化生成NO2，发生的主要反应的化学方程式为2NO＋O2=2NO2。(4)①SO2和NaClO2溶液发生氧化还原反应生成硫酸根离子和氯离子，依据得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知反应的离子方程式是2SO2＋ClOeq\o\al(－,2)＋2H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋4H＋。②由于溶液呈中性，则表中y＝5.5×10－3＋2.0×10－4－3.4×10－3－2×8.5×10－4＝6×10－4。15．(12分)某探讨性学习小组的一个课题是“NO2是否支持木条的燃烧？”由于试验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两种方案(图中铁架台等夹持仪器已略去)：Ⅰ.试验装置如图甲所示。(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气。写出该反应的化学方程式：2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up17(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑。(2)当集气瓶中充溢红棕色气体时，木条复燃。有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？正确(填“正确”或“不正确”)，理由是Cu(NO3)2分解产生的O2的体积分数与空气中O2的体积分数相等，但空气不能使带火星的木条复燃，所以NO2能支持燃烧。Ⅱ.试验装置如图乙所示。(1)写出浓硝酸受热分解的化学方程式：4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up17(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(2)试验起先后木条上的火星渐渐熄灭，有的同学提出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？不正确(填“正确”或“不正确”)，理由是可能是由于产生大量的水蒸气所致。解析：Ⅰ.(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，所以该反应的化学方程式是2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up17(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑。(2)2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up17(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑，该反应中氧气占总气体体积的五分之一，与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃，依据试验现象知，二氧化氮支持燃烧，故结论正确。Ⅱ.(1)浓硝酸具有强挥发性，且不稳定，在加热条件下能分解生成二氧化氮、氧气和水，化学方程式为4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up17(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(2)该反应的反应条件是加热，加热过程中有水蒸气生成，产生的大量水蒸气阻碍了NO2的助燃，导致NO2不能支持木条的燃烧的假象，所以结论不正确。16．(12分)为了探究几种气态氧化物的性质，某同学设计了以下试验：用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体，倒置在水槽中。然后，分别缓慢通入适量氧气或氯气，如图所示。一段时间后，A、B装置中集气瓶充溢溶液，C装置中集气瓶里还有气体。(1)假如装置A中通入的氧气恰好使液体充溢集气瓶，假设瓶内液体不扩散。①写出A中总反应的化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3；该试验对工业上生产硝酸的启示是在汲取塔里充入足量空气。②假设该试验条件下，气体摩尔体积为aL·mol－1，集气瓶中溶液