高中化学《必修第二册》课后习题第二节　第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮

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合格考达标练1.下列反应起到了固氮作用的是()A.工业上N2与H2在一定条件下合成NH3B.NO与O2反应生成NO2C.NH3被O2氧化成NO和H2OD.由NH3制备化肥NH4HCO3答案A解析由定义知,氮的固定是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物。2.(原创题)2021年6月17日9时22分,搭载“神舟十二号”载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,将三位宇航员顺利送入空间站。火箭中的燃料在引燃后发生剧烈反应,产生大量含CO2、H2O、N2、NO等高温气体,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量“红烟”,产生“红烟”的原因是()A.“红烟”的主要成分是Fe2O3B.NO与H2O反应生成NO2C.CO2与NO反应生成NO2D.NO遇空气生成NO2答案D解析气体中不含铁元素,“红烟”不可能是Fe2O3,A错误;NO与H2O不反应,B错误;CO2与NO不反应,C错误;高温气体的成分有CO2、H2O、N2、NO等,其中NO能与空气中的O2反应生成红棕色的NO2而产生“红烟”,反应的化学方程式为2NO+O22NO2,D正确。3.(2021湖南长郡中学高一检测)汽车发动机稀燃控制系统主要工作原理是发动机在稀燃和富燃条件下交替进行,尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下:下列说法不正确的是()A.稀燃过程中,NO发生的主要反应为:2NO+O22NO2B.稀燃过程中,NO2被吸收的反应为:BaO+2NO2Ba(NO3)2C.富燃过程中,NO2被CO还原的反应为:2NO2+4CON2+4CO2D.富燃过程中,CxHy被O2氧化的反应为:CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2答案B解析由图可知,稀燃过程中NO和O2在Pt催化下生成NO2,化学方程式为2NO+O22NO2,A正确;稀燃过程中NO2被BaO吸收生成Ba(NO3)2,根据氧化还原反应规律推知,+4价氮元素应发生“歧化反应”变为+5价和+2价,化学方程式为BaO+3NO2Ba(NO3)2+NO,B错误;由图可知,富燃过程中NO2与CO在Pt催化作用下生成N2和CO2,化学方程式为2NO2+4CON2+4CO2,C正确;富燃过程中CxHy被氧化生成CO2和H2O,化学方程式为CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O,D正确。4.某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的()A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2答案A解析气体呈红棕色说明含有NO2和Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO。由于NO2溶于水时生成HNO3和NO,原气体可能既有NO2也有Br2,A项正确。5.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中,经足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的35,则原混合气体中N2与NO2的体积比是()A.2∶3 B.3∶2 C.3∶5 D.5∶3答案A解析NO2与水反应使气体的体积减小,设原混合气体的体积为5mL,则:3NO2+H2O2HNO3+NOΔV 3 1 2 V(NO2) 5mL×(1-35V(NO2)=3mLV(N2)∶V(NO2)=(5mL-3mL)∶3mL=2∶3。6.某同学收集了一集气瓶红棕色气体,用玻璃片盖好,然后向其中加入少量水,振荡后变为无色,然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内,气体又变为红棕色。(1)集气瓶内红棕色气体是。

(2)气体颜色变化的原因是,写出有关反应的化学方程式:。

(3)在收集该红棕色气体时采用的方法是。

答案(1)NO2(2)NO2与H2O反应生成无色的NO;NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO23NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2(3)向上排空气法解析(1)NO2为红棕色气体;(2)NO2与H2O反应生成无色的NO,NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO2;(3)密度大于空气的气体可采用向上排空气法收集。等级考提升练7.(2021湖南师大附中高一检测)常温常压下,向盛有3.0mLNO的试管中缓缓通入1.5mLO2,最终试管中剩余的气体成分和体积为()A.NO,1.0mL B.O2,0.5mLC.NO2,1.0mL D.无法确定答案A解析NO、O2及水发生反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3,根据化学方程式可知,1.5mLO2与NO反应时消耗2.0mLNO,故NO有剩余,剩余NO的体积为3.0mL-2.0mL=1.0mL。8.(双选)(2021山东泰安高一期末)将盛有25mLNO2和O2的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且不再变化(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∶7 C.16∶9 D.23∶2答案CD解析NO2和O2的混合气体与水发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反应后剩余5mL气体,讨论:①若剩余气体为O2,结合反应可知,反应消耗16mLNO2和4mLO2,则原混合气体中NO2和O2的体积比为16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C符合题意。②若剩余气体为NO,结合反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则参与该反应的NO2为15mL;结合反应4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,参与该反应的NO2为8mL,O2为2mL,则原混合气体中NO2和O2的体积比为(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D符合题意。9.(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,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管完全被水充满,对原试管中盛装气体的说法正确的是()A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是NO2气体C.可能是NO2和NO的混合气体D.只能是NO2一种气体答案BC解析由题意可知,试管最终完全被水充满,说明气体中没有N2。原试管中盛有的是红棕色气体,则一定含有NO2。若为纯净物,则只有NO2;若为混合物,则可能含有NO2和NO。10.(2021黑龙江哈尔滨六中高一期末)为了消除NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理(反应的化学方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O)。现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余),则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为()A.a+b+cVmol·L-1 B.C.a+b+2cVmol·L-1 D.答案C解析反应生成物有NaNO3、NaNO2,根据物质的化学组成可知,n(Na)=n(N),再根据钠原子和氮原子的物质的量的关系可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol,故该氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为(a+b+2c)11.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解析因该混合气体无色,故可排除红棕色的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。12.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充满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中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=43V;②中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,则剩余气体(O2)的体积V2=34V;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。13.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为。

(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为NO+NO2+2OH-2NO2-+H22NO2+2OH-NO2-+NO3-①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有(填字母)。

A.加快通入尾气的速率B.采用气、液逆流的方式吸收尾气C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是(填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是(填化学式)。

答案(1)2NH3+2O2N2O+3H2O(2)①BC②NaNO3NO解析(1)NH3与O2反应生成N2O和H2O。(2)①加速通入尾气会导致尾气吸收不完全,去除率降低,A错误;气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触,提高尾气的去除率,B正确;定期补加适量NaOH溶液,可吸收更多的尾气,C正确。②NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3,则主要杂质为NaNO3;根据题给方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1时,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1时,多余的NO不能被NaOH溶液吸收,故尾气中含量较高的氮氧化物是NO。14.如图所示:在B水槽中装有500mL水,容积为amL的试管A充满了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槽中发生的反应为,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中可能观察到的现象是。

(3)当试管A中充满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)。

答案(1)3NO2+H2O2HNO3+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满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(3)a解析(1)试管A倒插入B水槽水中后,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有13n(NO2)+n(NO)=12[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)试管A中剩余的0.5amL气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可观察到的现象为无色气体变为红棕色气体,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(O2)。(3)试管中充满气体时,根据氮原子守恒,水槽B溶液中n(HNO3)=n(气体)=a22.4×10-3mol,c(HNO3)=a22.4×1新情境创新练15.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,因此必须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+2NaOH2NaNO2+H2OⅠ2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2OⅡ①在反应Ⅰ中,氧化剂是;在反应Ⅱ中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为。

②由反应Ⅱ判断二氧化氮(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解释原因:。

(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应消除污染,试写出该反应的化学方程式:。

(3)目前有一种治理方法是在一定条件下,用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质。①请写出NO2发生该反应的化学方程式:。生成1.4molN2时,