2025版高一化学必修第二册（含不定项选择）课时过程性评价 四 氮气及氮的固定 一氧化氮和二氧化氮

四氮气及氮的固定一氧化氮和二氧化氮(30分钟50分)题组过关·夯基础题组一:N2的性质及自然界中氮的循环1.(2分)谚语“雷雨发庄稼”不包括下列哪个化学反应()A.N2+O22NOB.N2+3H22NH3C.2NO+O2===2NO2D.3NO2+H2O===2HNO3+NO【解析】选B。“雷雨发庄稼”,空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体,N2+O22NO;一氧化氮常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体,2NO+O2===2NO2;二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮,3NO2+H2O===2HNO3+NO;生成的硝酸随雨水淋洒到大地上,同土壤中的矿物质相互作用,生成可溶于水的硝酸盐可作氮肥,使植物生长得更好,不包括选项中氮气和氢气合成氨的反应。2.(4分)(双选)(2024·东营高一检测)图中所示氮循环中,不属于氮的固定的有()A.N2转化为铵态氮 B.硝化过程C.反硝化过程 D.N2转化为硝态氮【解析】选B、C。A.N2转化为铵态氮,氮元素由游离态变为化合态,属于氮的固定,A不符合题意;B.硝化过程中,氮元素始终为化合态,不属于氮的固定,B符合题意;C.反硝化过程包括NO3-→N2、NO2-→N2、NO3-→NO2-,NO3-→N2、NO2-→N2都是氮元素由化合态变为游离态,NO3-→NO3.(2分)自然界的氮循环如图所示,下列说法不正确的是()A.氧元素参与了氮循环B.②中合成氨属于人工固氮C.①②③中氮元素均被氧化D.含氮有机物和含氮无机物可相互转化【解析】选C。大气中的氮气通过雷电作用与氧气反应生成一氧化氮,可见氧元素参与了氮循环,故A不选;②中合成氨反应是氮气和氢气化合生成氨气,氮元素由游离态转化为化合态,属于人工固氮,故B不选;①中氮气和氧气反应生成一氧化氮,氮元素被氧化;②中氮气和氢气反应生成氨气,氮气作氧化剂,被还原;③中豆科植物根部的根瘤菌把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物,氮元素被氧化,故选C;从图中可以看出,含氮有机物和含氮无机物可相互转化,故D不选。【补偿训练】氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中的氮循环始于氮的固定,循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A.海洋中不存在游离的氮B.海洋中的氮循环始于氮的氧化C.海洋中的氮循环属于固氮作用的一步是②D.向海洋排放含NO3-的废水不会影响海洋中N【解析】选C。在海水中溶解了少量的氮气,因此海洋中存在游离态的氮,故A错误;图上可以看出海洋中氮的循环始于氮气转化为NH4+,过程中N的化合价降低,被还原,故B错误;氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮,因此海洋中的氮循环属于固氮作用的一步是②,故C正确;根据转化关系,硝酸根离子增多,反硝化作用增强,氮气增多,转化为NH4+,因此向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中N题组二:氮的常见氧化物的性质4.(2分)(2024·德州高一检测)下列说法错误的是()A.NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液或CCl4B.NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2C.在雷雨天,空气中的N2和O2可直接反应生成NO2D.除去NO中NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓硫酸的洗气瓶中【解析】选C。A.溴蒸气溶于水形成橙红色溶液,而NO2溶于水与水反应形成无色溶液,溴蒸气和硝酸银溶液反应生成溴化银淡黄色沉淀,二氧化氮在硝酸银溶液中反应无沉淀生成,溴蒸气在四氯化碳中溶解,二氧化氮不能溶于四氯化碳,用水、AgNO3溶液或CCl4均可以鉴别NO2和溴蒸气,A正确;B.NO2与水发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,该反应中N元素的化合价由+4价变为+5价和+2价,所以生成硝酸的二氧化氮是还原剂,其化学计量数是2,生成NO的二氧化氮是氧化剂,其化学计量数是1,所以氧化剂和还原剂的物质的量比、质量比都是1∶2,B正确;C.放电条件下氮气和氧气发生氧化还原反应生成NO,化学方程式为N2+O22NO,NO与O2反应生成NO2,即N2和O2不能直接反应生成NO2,C错误;D.除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓硫酸的洗气瓶中,二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮而除去,通过浓硫酸吸收气体中的水蒸气干燥一氧化氮,D正确。5.(2分)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【解析】选B。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。6.(2分)在汽车尾气净化装置中,气体在催化剂表面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变化B.NO和O2必须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的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2【解析】选B。由图可知该装置中发生反应的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2,该转化过程中有N、O、C3种元素的化合价发生变化,A、D正确;NO不稳定,与氧气反应生成NO2,该反应不需要催化剂,B错误;由化学方程式可知该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2,C正确。题组三:含NO或NO2的混合气体溶于水的计算7.(4分)(2024·济南高一检测)如图所示,在注射器里吸入20mLNO,然后吸入5mL水。若再吸入30mL空气(按O2体积占15计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力,且所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5L·mol-1,下列说法错误的是(A.最终剩余气体中NO体积为12mLB.可观察到注射器的活塞缓缓向左移动,最终活塞最左端停在约36mL刻度处C.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色D.若反应前后液体体积不变,所得硝酸溶液的物质的量浓度约为0.065mol·L-1【解析】选B。A.30mL空气中氧气体积为30mL×15=6mL,根据化学方程式:2NO+O2===2NO2,20mLNO消耗12mL,生成NO2的体积为12mL,NO2再与水反应,3NO2+H2O===2HNO3+NO,生成NO为12mL×13=4mL,所以最后剩余NO为(20-12+4)mL=12mL,A正确;B.注射器内气体减少,所以注射器的活塞缓缓向左移动,体积为剩余的NO、空气和硝酸的体积,约为41mL,B错误;C.NO是无色气体,NO2是红棕色气体,所以注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,C正确;D.根据A中分析可知,若反应前后液体体积不变,生成硝酸溶液的物质的量浓度为0.0088.(2分)(2024·济南高一检测)在一定条件下,将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内,充分反应后,容器内残留m2体积的气体,该气体与空气接触未变为红棕色,则m与n的比值为(A.3∶4B.4∶3C.8∶3D.3∶8【解析】选B。在一定条件下,将m体积NO2和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内,充分反应,NO2和O2溶于水时按照下列反应方程式进行,化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3;充分反应后,容器内残留m2体积的气体,该气体与空气接触未变为红棕色,容器中残留气体为O2,所以和NO2全部溶于水的O2的体积为m4,残留m2体积的气体是氧气,即n-m4=m2,解得m∶【补偿训练】将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中,经过足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的一半,则原混合气体中N2和NO2的体积比是()A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.3∶1【解析】选C。氮气和水不反应,二氧化氮和水反应,反应方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO(利用差量法):设原混合气体中二氧化氮体积是x,氮气的体积为y3NO2+H2O===2HNO3NO气体体积减少3 1 3-1x 13x2得12(x+y)=23x,则y∶x=1∶综合应用·拓思维9.(2分)实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.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热DD.E中碱石灰的作用是吸收尾气【解析】选C。要制备氮化镁,需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;实验时,应先加热C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,避免进入D中干扰实验,D错误。10.(4分)氮元素是空气中含量最多的元素,在自然界中的分布十分广泛,在生物体内亦有极大作用。一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。下列说法正确的是()A.图中属于“氮的固定”的是k和lB.表示循环中发生非氧化还原反应的过程只有aC.若反应h是在NO2与H2O的作用下实现,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1D.若反应i是在酸性条件下由NO3-与Fe2+的作用实现,则该反应的离子方程式为3Fe2++NO3-+4H+===3Fe【解析】选D。氮的固定是指氮由游离态转化为化合态,图中属于“氮的固定”的是k和c,A不正确;表示循环中发生非氧化还原反应的过程有a和l,B不正确;若反应h是在NO2与H2O的作用下实现,反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,C不正确;若反应i是在酸性条件下由NO3-与Fe2+的作用实现,则产物为NO、Fe3+和水,离子方程式为3Fe2++NO3-+4H+===3Fe3+11.(10分)某校化学兴趣小组用如图所示装置验证NO2的氧化性和NO的还原性。已知:①装置甲中发生的反应为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。②硝酸具有挥发性,可将I-氧化成I2。请回答下列问题:(1)装置乙中的现象是溶液变蓝色。(2分)

【解析】(1)碘化钾被氧化为单质碘,碘遇淀粉变蓝。(2)说明NO具有还原性的操作和现象是打开活塞,挤压空气囊,丙中气体由无色变为红棕色。(3分)

【解析】(2)丙中NO2与水反应生成的NO会和氧气反应生成红棕色的NO2,证明NO具有还原性,故操作为打开活塞,挤压空气囊,现象为丙中气体由无色变为红棕色。(3)小组一成员对实验设计提出了疑问,他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性,他的理由是NO2和水反应生成的HNO3是一种氧化性酸,挥发出来的HNO3也可将I-氧化成I2,使溶液变蓝。(3分)

【解析】(3)浓硝酸具有挥发性,且NO2与水反应生成硝酸,硝酸具有强氧化性,也能将碘离子氧化成单质碘,使溶液变蓝,对NO2的性质检验造成干扰。(4)小组另一成员为探究NO2的氧化性,进行如下实验(如图所示)。根据图B和图C中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式:NO2+SO2===NO+SO3。(2分)

【解析】(4)根据题图B中“无色气体”,题图C中“有红棕色气体产生”,说明题图B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,故化学方程式为NO2+SO2===NO+SO3。迁移创新·提素能12.(14分)二氧化氮污染物可能导致人类呼吸系统面临健康风险。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,故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吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2OⅠ2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2OⅡ①在反应Ⅰ中,氧化剂是NO2,在反应Ⅱ中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1。(3分)

②由反应Ⅱ判断二氧化氮不是(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解释原因:因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化。(3分)

【解析】(1)①在反应Ⅰ中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂;在反应Ⅱ中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为1∶1。②二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化,二氧化氮不是酸性氧化物。(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应,试写出该反应的化学方程式:2NO+2CON2+2CO2。(3分)

【解析】(2)根据原子守恒定律结合题目信息可知,一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质