人教版（2019）必修第二册 第五章第二节第一课时氮和氮的固定分层作业提高练习

第五章第二节第一课时氮和氮的固定分层作业提高练习2021_2022学年高一化学必修第二册（人教版2019）
一、单选题，共12小题
1．下列关于NO的说法正确的是（ ）
A．为红棕色气体
B．只有氧化性
C．是汽车尾气的有害成分之一
D．能溶于水生成HNO3
2．下列关于NO和NO2的叙述正确的是（　　）
A．NO是一种红棕色气体
B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO2可用排水法收集
3．下列关于含氮化合物的性质叙述正确的是
A．NO2与水发生化合反应生成HNO3
B．NH3与HCl气体反应生成NH4Cl属于氮的固定
C．实验室可用加热NH4Cl固体的方法制备NH3
D．HNO3见光易分解，实验室用棕色试剂瓶盛放浓HNO3
4．将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下图中能实现人工固氮的是(　　)
A．闪电 B．电解食盐水车间
C．根瘤菌 D．合成氨车间
5．氮气常用作白炽灯泡中钨丝的保护气，这是因为
A．氮气比空气轻 B．氮气难溶于水
C．氮气是无色无味的气体 D．氮气很不活泼
6．下列用途中应用了氮气的稳定性的是：
A．以氮气为原料之一制造硝酸 B．合成氨气后，制氮肥
C．金属焊接时的保护气 D．镁可以和氮气反应
7．氮是生命活动不可缺少的重要元素。下列叙述错误的是
A．氮气既可作氧化剂又可作还原剂
B．氮气和氧气在放电条件下直接生成
C．氮气是工业合成氨的原料之一
D．氮的固定是将大气中的氮气转化成氮的化合物
8．自然界中的氮循环如图所示。下列说法错误的是
A．图中有3种固氮途径 B．固氮都是氧化还原反应
C．氮元素不以有机物形式参与循环 D．人类活动会影响氮循环
9．设为阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是
A．由和组成的混合气体中含有的原子总数为
B．标准状况下，铜与足量稀硝酸反应生成气体的分子数为
C．与足量或反应生成或，均失去个电子
D．标准状况下，氯气与足量氢氧化钠溶液反应，转移的电子数为
10．X、Y、Z、W四种物质间的转化关系如图所示 ，下列转化不能一步实现的是
A．A B．B C．C D．D
11．下列反应起了氮的固定作用的是(　　)
A．氨经催化氧化生成NO B．NO与O2反应生成NO2
C．N2在一定条件下与Mg反应生成Mg3N2 D．NH3与硝酸反应生成NH4NO3
12．下列关于自然界中氮循环（如图）的说法不正确的是：
A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
二、填空题，共5小题
13．氮气其化合物是中学化学的基础知识，请你回答下列含氮化合物的有关问题。
(1)汽车尾气中含有氮氧化物,严重污染大气。NO和NO2是常见的氮氧化物，这两种氮氧化物中，呈红棕色的是_______；。
(2)一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧气化合，生成二氧化氮。该反应的化学方程式为：__________；
(3)实验室常用NH3做“喷泉实验”，该实验说明NH3的溶解性是________溶于水(填“极易”或“极难”)。
14．化学与生活密切相关，生活中蕴含着许多化学知识。请按要求回答下列问题：
(1)品尝名茶“西湖龙井”习惯先闻茶香，从微观粒子的观点解释能闻到茶香的主要原因是___。
(2)超市的某些食品包装袋中充有氮气作保护气，是利用氮气___。
(3)生活中区别硬水和软水用___。
(4)氢气作为新能源得到广泛利用，其主要优点为___(填序号)。
A．制取成本低 B．燃烧产物无污染
C．制备原料为水，来源广 D．贮存方便，安全
15．阅读短文，回答问题。
合成氨工业结束了人类依靠天然氮肥的历史，解决了人类的粮食问题。
近一百年来，工业上一直采用在高温、高压、催化剂的条件下将氮气和氢气转化为氨气，这样的条件每年需要消耗全世界1%~2%的能源供应，科学家一直致力于探索在温和条件下合成氨。
中科大研究团队研制了“钉单原子催化剂”合成氨，应用该催化剂通过电化学反应在室温下即可合成氨。原理如图1所示。
阴极表面电极反应的微观过程如图2所示。
该项研究工作开辟了单原子催化剂在电化学合成氨反应中的新途径，使得温和条件下合成氨成为可能。
请依据以上短文，判断下列说法是否正确(填“对”或“错”)。
(1)合成氨工业对解决人类的粮食问题发挥了重要作用。___________
(2)传统方法合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3。___________
(3)传统合成氨的方法需消耗大量能源。___________
(4)“钉单原子催化剂”合成氨体现了我国科学家在科研领域的创新。___________
(5)图1中，水在阳极生成氧气。___________
(6)图2中，步骤②所示反应的方程式为有。___________
16．判断正误
(1)氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸_________
(2)液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境_________
(3)高温高压催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂_________
(4)固氮反应一定属于氧化还原反应_________
(5)高温或通电的条件下，氮气能与氧气化合生成一氧化氮_________
(6)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2_________
(7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂_________
(8)NO不溶于水，所以可用排水法收集_________
(9)NO是一种有刺激性气味的红棕色气体_________
(10)常温常压下，含等质量氧元素的NO和CO的体积相等_________
(11)NO2不能通过化合反应获得_________
(12)NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物_________
(13)除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解_________
(14)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_________
(15)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在_________
17．I.氮及其化合物在生产生活中应用广泛，工业上制硝酸的关键一步便是NH3的催化氧化，可用下图装置模拟NH3的催化氧化，回答下列问题：
(1)玻璃管中发生的化学反应方程式是____，停止加热后玻璃管内仍能保持红热，该反应是__反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)为保证在装置2中观察到红棕色气体，装置1应装入_______，作用是_______
II.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，海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。
(3)海洋中的氮循环起始于氮的固定，其中属于固氮作用的一步是_______(填图中数字序号)。
(4)下列关于海洋氮循环的说法正确的是_______(填字母序号)。
a.海洋中的氮循环起始于氮的氧化
b.海洋中存在游离态的氮
c.向海洋排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量
d.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
(5)有氧时，在硝化细菌作用下，可实现过程④的转化，将离子方程式补充完整：+5O22+H++_____+____，_______。
三、推断题，共1小题
18．A、B、C、D四种物质之间有如图所示的转化关系。已知：A是空气中的主要成分之一，B、C、D均为化合物，且C为一种红棕色气体。
请回答下列问题：
(1)写出B的化学式：_______。
(2)在D→C的过程中，D表现出强_______ (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)写出C→D的化学方程式：_______
试卷第页，共页
试卷第2页，共5页
参考答案：
1．C
【解析】
A. NO为无色气体，A项错误；
B. NO中的N为+2价，N的化合价既可以升高，也可以降低，故NO既有氧化性，又有还原性，B项错误；
C. NO是汽车尾气的有害成分之一，C项正确；
D. NO是难溶于水的有毒气体，D项错误；
故答案为C。
2．C
【解析】
A．NO为无色无味的有毒气体，故A错误；
B．常温常压下，NO与氧气反应生成NO2，故B错误；
C．一个NO和CO分子中均只含一个O原子，所以含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等，故C正确；
D．NO2可以与水反应生成硝酸和NO，不能用排水法收集，故D错误；
故答案为C。
3．D
【解析】
A.二氧化氮和水发生的是歧化反应，生成硝酸和一氧化氮，故A不选；
B.氮的固定是把氮元素由游离态变为化合态。氨气和氯化铵中的氮都是化合态，不属于氮的固定，故B不选；
C.氯化铵固体加热生成氨气和氯化氢，氨气和氯化氢在温度降低时又会重新化合成氯化铵，所以不能通过加热氯化铵固体的方法制备氨气，故C不选；
D.硝酸见光易分解，所以在实验室保存浓硝酸的时候应该用棕色试剂瓶，并放置在冷暗处，故D选。
故选D。
4．D
【解析】
人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程。
A.闪电时，空气中的氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故A错误；
B.工业上利用电解饱和食盐水制取氯气，不属于固氮，故B错误；
C.豆科植物的根瘤菌将氮转变成植物蛋白，属于生物固氮，故C错误；
D.合成氨车间N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
A．氮气密度与空气相近，故A错误；
B．氮气作保护气与氮气的溶解性无关，故B错误；
C．氨气作保护气与氮气的颜色、气味无关，故C错误；
D．氮气的性质不活泼，一般条件下不和其它物质反应，因此可以用氮气作保护气，故D正确；
答案选D。
6．C
【解析】
A、利用N2制备硝酸，发生的反应为N2＋3H22NH3、4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，与N2的稳定性无关，故A不符合题意；
B、根据A选项分析，合成氨气，制备氮肥，与N2的稳定性无关，故B不符合题意；
C、单质氮的化学性质相对稳定，因此氮气常作金属焊接时的保护气，与氮气的稳定性有关，故C符合题意；
D、Mg能与N2反应生成Mg3N2，与N2的稳定性无关，故D不符合题意。
7．B
【解析】
A．氮气中氮元素的化合价既可升高也可降低，所以既可作氧化剂也可作还原剂，A正确；
B．氮气和氧气在放电条件下反应只能生成NO，不能生成NO2，因为在此条件下NO2完全分解，B错误；
C．工业合成氨时，以氮气、氢气为原料，提供高温、高压、催化剂等条件，所以氮气是工业合成氨的原料之一，C正确；
D．氮的固定是将大气中游离态的氮(即氮气)在适当的条件下转化为氮的化合物(如NH3、NO等)，D正确；
故选B。
8．C
【解析】
A．固氮是将游离态的氮转化为化合态的氮，即将氮气转化为氮的化合物，因此图中有3种固氮途径，分别为雷电作用、合成氨工业和固氮生物作用，故A不选；
B．固氮过程N元素化合价在变，固氮都是氧化还原反应，故B不选；
C．图中植物可以吸收硝酸盐制造蛋白质，因此氮元素也以有机物形式参与循环，故C选；
D．人类活动如合成氨工业会影响氮循环，故D不选；
故选：C。
9．C
【解析】
A．和都是氧元素的单质，由和组成的混合气体中，氧原子的物质的量为2mol，原子总数为2NA，A错误；
B．铜和足量稀硝酸反应为： ， 铜的物质的量为0.05mol，与足量稀硝酸反应生成气体NO的的物质的量约为0.033mol，分子数约为0.033NA，B错误；
C． 与足量或反应生成或，本质均为镁原子失去电子，反应中得失电子数相等，则均失去电子2NA个，C正确；
D．氯气与足量氢氧化钠溶液反应： ，标准状况下，氯气物质的量为1mol，则转移的电子数为NA，D错误；
答案选C。
10．D
【解析】
A. 氮气与氢气反应可以一步制得氨气，氨气与氧气发生催化氧化可一步得到一氧化氮，NO与氧气反应可一步得到NO2，二氧化氮与一氧化碳反应可得到氮气（汽车尾气处理装置）；
B. Na与水反应可得到NaOH，NaOH与二氧化碳反应可得到碳酸钠，碳酸钠与氯化钡反应可得到氯化钠，电解熔融氯化钠可得到钠单质；
C. 氯气可与氢氧化钙反应得到次氯酸钙，次氯酸钙可与水和二氧化碳反应得到HClO，HClO分解可得HCl，浓盐酸与二氧化锰反应可得到氯气；
D. 硫化氢被氧化可得到硫单质，硫单质无法一步反应制得SO3，三氧化硫溶于水可得到H2SO4；
故答案选D。
11．C
【解析】
根据将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，叫做氮的固定。
A．NH3经催化氧化生成NO，是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故A错误；
B．NO与O2反应生成NO2，是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故B错误；
C．N2在一定条件下与Mg反应生成Mg3N2，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定，故C正确；
D．NH3与硝酸反应生成NH4NO3，是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故D错误；
故答案为C。
12．A
【解析】
A．硝酸盐中氮元素的化合价为+5价，被细菌分解变成大气中氮单质，氮元素由+5→0，属于被还原，故A错误；
B．工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故B正确；
C．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，故C正确；
D．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环，如蛋白质的制造需要碳元素，又如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，氧元素参与，二氧化氮易与水反应生成硝酸（HN03）和一氧化氮，3NO2+H2O=2HNO3+NO，氢元素参加，故D正确；
故选A。
13． NO2 2NO＋O2=2NO2 极易
【解析】
（1）NO是无色气体，NO2是红棕色气体，呈红棕色的是NO2。
（2）NO极易被氧气氧化生成NO2，化学方程式为2NO＋O2=2NO2。
（3）氨气极易溶于水，瞬间导致压强减小，从而形成喷泉。
14．(1)分子在不断运动
(2)化学性质不活泼
(3)肥皂水
(4)BC
【解析】
(1)
分子在不断运动，茶香的微粒通过运动分散到周围的空气中，闻到茶香的气味是因为分子在不断运动；故答案为：分子在不断运动；
(2)
由于N2的化学性质很稳定，通常情况下与很多化学物质均不反应，故超市的某些食品包装袋中充有氮气作保护气，是利用氮气的化学性质稳定(或者不活泼)，故答案为：化学性质稳定(或者不活泼)；
(3)
硬水是指含有较多钙、镁离子的水，硬水与肥皂水将产生沉淀，而软水因含有钙镁离子较少或不含，不会产生沉淀，故生活中区别硬水和软水用肥皂水，故答案为：肥皂水；
(4)
A．目前制取氢气的方法主要是电解水或者高温分解，故制取成本高，A错误；
B．氢气燃烧生成水，燃烧产物无污染，B正确；
C．自然界中有大量的水，故制备原料为水，来源广，C正确；
D．氢气是气体，常温常压下体积很大，且属于易燃品，不纯时燃烧发生爆炸，故贮存不方便，也不安全，D错误；
故答案为：BC。
15．(1)对
(2)对
(3)对
(4)对
(5)对
(6)错
【解析】
由合成氨气的原理图可知，阴极氮气得电子，发生还原反应，生成氨气，其电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3，阳极水失电子，发生氧化反应，生成氧气，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。
(1)
合成氨工业的巨大成功，改变了世界粮食生产的历史，解决了人类因人口增长所需要的粮食，奠定了多相催化科学和化学工程科学基础，该说法正确；
(2)
传统方法合成氨是氮气和氢气在高温高压、催化剂条件下生成氨气，其化学方程式为N2+3H22NH3，该说法正确；
(3)
传统合成氨是在高温高压、催化剂条件下进行，苛刻的条件，对设备要求更高，需消耗大量能源，该说法正确；
(4)
“钌单原子催化剂”合成氨是一种温和条件下合成氨的方法，不像传统合成氨，对设备要求高、能耗大，所以“钌单原子催化剂”合成氨体现了我国科学家在科研领域的创新，该说法正确；
(5)
有分析可知，阳极区水失电子，发生氧化反应，生成氧气，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，该说法正确；
(6)
合成氨的反应为可逆反应，且该反应电荷不守恒，该说法错误；
16． 正确 正确 错误 正确 正确 错误 错误 正确 错误 正确
错误 错误 错误 错误 错误
【解析】
(1)氮气很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸，正确；
(2)氮气的沸点为-196℃，故液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境，正确；
(3)高温高压催化剂条件下氮气与氢气反应时，氮元素的化合价从0价降低到-3价，做氧化剂，错误；
(4)氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，所以固氮反应一定有化合价的变化，属于氧化还原反应，正确；
(5)高温或通电的条件下，氮气能与氧气化合生成一氧化氮，正确；
(6)N2与O2在放电条件下直接化合成NO，不能生成NO2，错误；
(7)NO2溶于水时和水反应生成硝酸和NO，NO2中+4价的氮反应后变为+5价和+2价，所以NO2既是氧化剂，又是还原剂，错误；
(8)NO不溶于水，可以用排水法收集，正确；
(9)NO是一种无色无味的气体，错误；
(10) NO和CO含氧元素的质量相等，所以NO和CO的物质的量相等，常温常压下，NO和CO的体积相等，正确；
(11)NO2可以由NO和O2化合获得，错误；
(12)NO2能与水反应生成硝酸，但同时还生成NO，故NO2不是酸性氧化物，错误；
(13) NO2和水反应生成硝酸和NO，NO再和O2反应生成NO2，NO2再和水反应生成硝酸和NO，反应可以表示为：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，所以将混合气体通过水，会消耗氧气，错误；
(14)NO2与NaOH溶液反应生成NaNO2、NaNO3和水，溴蒸气和NaOH溶液反应生成NaBr、NaBrO和水，红棕色都褪去，不能用NaOH溶液鉴别NO2和溴蒸气，错误；
(15)CO、NO、NO2都是大气污染气体，NO在常温下即可和氧气反应，在空气中不能稳定存在，错误。
17． 4NH3+5O24NO+6H2O 放热 浓硫酸 除去水蒸气，避免NO2与水蒸气反应 ② b，c 4+5O2=2+N2O+6H++5H2O
【解析】
I (1)玻璃管中发生NH3的催化氧化为反应，氨气被氧气氧化，产物为NO和H2O，化学反应方程式是4NH3+5O24NO+6H2O。停止加热后玻璃管内仍能保持红热，该反应是放热反应。
(2) NO被O2氧化产生红棕色NO2，NO2能够与水反应，NO2与H2O反应产生NO和HNO3。为保证在装置2中观察到红棕色气体，装置1应装入浓硫酸，作用是除去水蒸气，避免NO2与水蒸气反应。
II (3) 氮的固定是游离态氮元素变化为化合态氮元素，其中属于固氮作用的一步是②。
(4)a．由图知，海洋中的氮循环起始于海水中氮气转变为铵离子，这是氮的还原，a错误；
b．由图知，空气中的氮气和海洋中的氮气之间存在平衡，则海洋中存在游离态的氮，b正确；
c．向海洋排放含NO的废水，则硝酸根浓度增大，促进反硝化反应，亚硝酸根浓度增大，促进反硝化反应，使海洋中氮气浓度增大，促使反应②发生，则会影响海洋中NH的含量，c正确；
d．由图知，海洋中的反硝化作用是还原反应，硝酸根转变为亚硝酸根是降低氧含量的过程、亚硝酸根转变为氮气是去氧过程，故理论上没有氧气的参与，d错误；
说法正确的是b，c。
(5)有氧时，在硝化细菌作用下，可实现过程④的转化，铵离子被氧化氧化，得到、N2O和水，氮元素化合价部分升高到+3、部分升高到+1，氧气作氧化剂，氧元素化合价降低到0，按得失电子数守恒，得关系式 ，结合元素守恒、电荷守恒，得离子方程式补充完整：4+5O22+N2O+6H++5H2O 。
18． NO 氧化性 3NO2+H2O=2HNO3+NO
【解析】
根据A是空气中的主要成分之一，结合A与氧气在放电条件下反应生成B可知，A为氮气，B为NO，NO继续被氧气氧化生成C，C为红棕色气体，则可推知C为NO2，NO2溶于水发生反应生成硝酸和NO，铜可与浓硝酸反应产生NO2，所以推知D为HNO3，据此结合元素化合物的性质分析。
根据上述推断可知，
(1)B的化学式为NO；
(2)D→C为铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水的过程，D（浓硝酸）表现出强氧化性，故答案为：氧化性；
(3)C→D为二氧化氮与水反应生成硝酸和NO的过程，其化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO。
试卷第页，共页
试卷第页，共页