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2-1氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课后作业含解析新人教版必修2

PAGEPAGE6氮气与氮的固定、一氧化氮和二氧化氮一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题意。1．下列关于氮元素在自然界中存在的说法中正确的是(C)A．只有游离态 B．只有化合态C．既有游离态又有化合态 D．都是有机物解析：氮元素在自然界中有游离态，如N2；有化合态，如NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、蛋白质；N2属于单质，铵盐、硝酸盐均属于无机物。2．下列关于一氧化氮的叙述正确的是(C)A．一氧化氮是一种红棕色的气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气干脆化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下干脆化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集解析：N2在放电条件下与O2干脆化合得到NO，NO是无色气体，难溶于水，能用排水法收集，常温常压下与O2反应生成NO2。3．某探讨小组借助如图仪器装置收集NO气体，正确的操作是(C)A．从①口进气，用排水法集气B．从①口进气，用排气法集气C．从②口进气，用排水法集气D．从②口进气，用排气法集气解析：NO易与氧气反应，只能用排水法集气，当集气瓶内充溢水时，气体要从上部进入，使水从底部排出。4．下列关于N2性质的叙述中错误的是(A)A．任何物质在氮气中都不能燃烧B．氮气既具有氧化性，又具有还原性C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D．氮气与氧气在肯定条件下反应生成一氧化氮解析：活泼金属钠、镁、铝可以在N2中燃烧。5．下列反应起到了固氮作用的是(A)A．工业上N2与H2在肯定条件下合成NH3B．NO与O2反应生成NO2C．NH3被O2氧化生成NO和H2OD．由NH3制备化肥NH4HCO3解析：由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。6．下列关于NO和NO2的说法中正确的是(D)A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2干脆化合得到C．NO和NO2既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在肯定条件下可以相互转化解析：A项，NO2不是酸性氧化物；B项，在高温或放电条件下，N2和O2干脆化合生成NO；C项，NO易与空气中的氧气反应生成NO2，只能用排水法收集，NO2能与水反应，只能用排空气法收集；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO。7．下列关于氮气的说法中错误的是(C)A．通常状况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时做爱护气B．N2＋O2eq\o(=,\s\up17(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一C．N2在空气中约占质量比的eq\f(4,5)D．在反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up17(高温))Mg3N2中N2做氧化剂解析：N2很稳定，常用做爱护气，但在高温下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，N2在空气中的体积含量约占eq\f(4,5)，N2与金属、H2反应时做氧化剂。8．将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是(C)A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1解析：气体体积缩小，是由NO2溶于水引起的：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，假设气体总体积为1L，NO2的体积为x，则N2的体积为(1－x)L，则：eq\f(1,3)x＋(1－x)＝0.5L，x＝eq\f(3,4)L，N2与NO2的体积比为eq\f(1,4)∶eq\f(3,4)＝1∶3。二、不定项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．工业制HNO3的过程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液汲取，反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液汲取。若同温同压下NO2与NO的体积之比如下，其中不能被NaOH溶液完全汲取的是(B)A．1∶1B．1∶3C．2∶1D．3∶1解析：依据NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O可知，当NO2与NO的体积之比为1∶1时，恰好被完全汲取，故A项不符合题意；当NO2与NO的体积之比为1∶3时，一氧化氮过量，多余的一氧化氮不能被氢氧化钠溶液汲取，故B项符合题意；当NO2与NO的体积之比为2∶1或3∶1时，反应后二氧化氮有剩余，由2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O可知，多余的二氧化氮可以干脆被氢氧化钠溶液完全汲取，故C、D项不符合题意。10．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(C)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解析：少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体为NO、CO2，二者物质的量之比为1∶2，同时还有少量水蒸气逸出，再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管，CO2与过氧化钠反应生成的O2与NO反应生成NO2，O2有剩余，同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2，所以最终收集到的气体是NO2和O2。11．如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内液面上升，但不能充溢试管，当向试管内鼓入氧气后，可以视察到试管中液面接着上升，经过多次重复后，试管被水充溢，对原试管中盛装的气体的说法正确的是(BC)A．可能是N2和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NO2一种气体解析：试管内气体为红棕色，故肯定含有NO2，也可能含有NO，因为2NO＋O2=2NO2，生成的NO2又可与水反应，使液面上升，NO2、O2与水反应的总反应的化学方程式为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，故当试管内气体为NO2或NO2与NO的混合气体时，通入适量O2，最终试管内可完全充溢液体。由于N2不溶于水，故不行能含有N2。由此可知答案为BC。12．将装有50mLNO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(C)A．5∶3B．3∶5C．3∶2D．2∶3解析：运用差量法计算。设混合气体中NO2的体积为x，3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV312x50mL－30mL＝20mLeq\f(3,x)＝eq\f(2,20mL)，解得x＝30mL。则原混合气体中NO为50mL－30mL＝20mL。所以V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶20mL＝3∶2。三、非选择题：共52分。13．(10分)为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下试验：按图组装好试验装置，并检验装置气密性，试验前用排水法收集半瓶NO气体。(1)打开止水夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上止水夹，首先视察到烧瓶中的现象：__烧瓶中气体由无色变为红棕色__，产生此现象的化学方程式为2NO＋O2=2NO2。(2)轻轻摇动烧瓶，视察到烧瓶中的现象为①__烧杯中红棕色气体又变为无色__；②__烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)__。产生此现象的化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。14．(10分)有A、B、C三种气体，A为无色不溶于水的气体单质，在肯定条件下，A与O2反应生成B。B无色且难溶于水，B能与O2反应生成C。C易溶于水并与水反应生成B，反应后所得溶液呈酸性，则：(1)写出三种气体的化学式：AN2，BNO，CNO2。(2)除去A气体中的少量O2的方法是通过灼热的铜丝网。(3)除去B中的少量C的方法是通过盛水的洗气瓶后干燥。解析：A为无色不溶于水的气体单质，A可能是H2、N2、O2，A与O2反应生成B，B无色难溶于水，则A为N2，B为NO，C为NO2。15．(16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向汲取塔中充入足量空气。②假设该试验条件下，气体摩尔体积为aL·mol－1，集气瓶中溶液的物质的量浓度为eq\f(1,a)mol·L－1。(2)试验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊试液，通入氧气前后，试验现象改变可能为红色由浅变深；写出化学方程式：2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4。(3)溶液充溢集气瓶后，在B水槽里滴加硝酸钡溶液，可能视察到的现象为出现白色沉淀；写出全部反应的离子方程式：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－，Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓；证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是取少量反应后的溶液于试管中，向试管里加入过量的硝酸钡溶液，待沉淀完全后，静置，取上层清液加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则说明原溶液中含有Cl－。解析：(1)①A瓶中发生的反应有：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO＋O2=2NO2，总反应的化学方程式为：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。工业上利用二氧化氮与水反应制硝酸，为了使原料充分利用，不排放污染大气的NO，应向汲取塔(向二氧化氮中)通入足量空气，使氮的氧化物全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为VL，二氧化氮气体体积为VL，n(NO2)＝eq\f(VL,aL·mol－1)＝eq\f(V,a)mol，最终充溢液体，硝酸溶液体积为VL，c(HNO3)＝eq\f(\f(V,a)mol,VL)＝eq\f(1,a)mol·L－1。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸，通入氧气反应后，生成强酸(硫酸)，溶液红色变深。(3)氯气在水中将二氧化硫氧化成硫酸，检验氯离子前要除去SOeq\o\al(2－,4)。16．(16分)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NO2，还原剂是NO，在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1。(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2NO＋2COeq\o(=,\s\up17(催化剂))N2＋2CO2。(3)由反应②推断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”)不是，缘由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)目前有一种治理方法是在肯定条件下，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：6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up17(肯定条件))7N2＋12H2O，该反应中，氧化剂是NO2，氧化产物是N2，生成1.4mol氮气时，转移电子的物质的量为4.8_mol。(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)依据原子守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。NO2中＋4价的N被NH3中－3价的N还原为N2中0价的N，剩下的氢、氧元素结合成水，因而氧化剂是NO2，氧化产物、还原产物均为N2；生成7molN2时，转移电子24mol，则生成1.4mo