第五章　第二节　第1课时　氮气和氮氧化物（含答案）

第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
题组一　氮气和氮的固定
1．下列关于氮气的说法中，正确的是(　　)
A．通常情况下，氮气性质比较稳定
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂
2．(2022·桂林高一期末)下列反应中，属于氮的固定的是(　　)
A．由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵
B．NO2与H2O反应生成HNO3
C．NO和O2反应生成NO2
D．N2和H2在一定条件下合成氨
3．氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　)
A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO
B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C．⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO
D．⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O
题组二　一氧化氮、二氧化氮的性质
4．众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。下列关于NO的说法正确的是(　　)
A．NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO在人体内可作“信使分子”，能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害
C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物
D．NO在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂
5．下列有关NO2的说法正确的是(　　)
A．NO2可由N2与O2反应直接制备
B．NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物
C．NO2既有氧化性也有还原性
D．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色
6．在汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸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N2
D．该催化转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
7．某无色的混合气体甲中可能含有NO2、NO、CO2、O2、NH3、N2中的几种，将100 mL甲气体经过如图所示的实验装置进行处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为(不考虑Na2O2与NO2、NO的反应)(　　)
A．NO2、CO2、N2 B．NH3、NO、CO2
C．NH3、N2、CO2 D．NO、O2、NH3
题组三　氮的氧化物与水反应的简单计算
8．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(　　)
A．5∶3 B．3∶5
C．3∶2 D．2∶3
9.在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：①NO2＋O2、②NO2＋NO、③HCl＋N2、④SO2＋O2，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中，如图所示。待试管内液面稳定后，剩余气体的体积依次为V1、V2、V3、V4，则剩余气体的体积最小的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A．V1 B．V2 C．V3 D．V4
10．(2022·大连高一期中)某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，下列关于原混合气体成分的判断正确的是(　　)
A．肯定有SO2和NO2
B．肯定只有NO
C．可能有Cl2和O2
D．肯定没有Cl2、O2和NO2
11．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．实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热装置D
D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
12．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是(　　)
A．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成
B．探究NO和N2O可能化合生成NO2
C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3
D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用
13．(2022·长沙高一期中)如图所示，在注射器里吸入20 mL NO(标准状况下)，然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(标准状况，按O2占空气总体积计算)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。下列叙述不正确的是(　　)
A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C．最终剩余气体体积约为36 mL
D．所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L－1(假设所得硝酸的体积与吸入水的体积相同)
14．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，发生反应的化学方程式为NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，在该反应中，氧化剂是______，还原剂是______。
(2)在一定条件下氨可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：______________________________________________________________，
反应中氧化剂是________，还原剂是________。
15．(2022·成都高一阶段检测)前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。
(1)装置Ⅲ的主要作用为__________________________________________________________。
(2)停止加热，打开活塞K，放入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是________________。
(3)该套装置的不完善之处是______________________________________________________。
(4)汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为___________________。
(5)工业上常用纯碱液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为________。Na2CO3溶液的物质的量浓度为____ mol·L－1。
16．(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。
①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。
②图乙中反应的现象是___________________________________________________________。
③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有________，说明NO2在该反应中表现________性。
④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：__________________________。
(2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg＋CO22MgO＋C。
①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：________________________________________________________________。
②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。
资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
Ⅰ.装置A中的试剂是____________________。
Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是__________________________________________________、
________________________。
Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤顺序是_______________________________________________
(填字母)。
a．通入NO2
b．打开弹簧夹
c．点燃酒精灯
d．当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹
第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
1．A　2.D　3.D
4．C　[NO是无色、不溶于水的气体，NO不与碱反应，不是酸性氧化物，故A项错误；NO有毒，为大气污染物，对人体有害，故B项错误；NO和O2发生反应：2NO＋O2===2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO分子中氮元素化合价为＋2价，为中间价态，在一定条件的反应中既可作氧化剂，又可作还原剂，D项错误。]
5．C　6.B
7．B　[该气体无色，说明其中不含NO2；气体通过足量Na2O2后显红棕色，说明其中含有CO2和NO，且不含O2；最后通入水中无气体剩余，说明其中不存在N2，故B项正确。]
8．C　[解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。设混合气体中NO2的体积为x，
3NO2＋H2O===2HNO3＋　NO　　ΔV
3 mL　　　　　　　　　1 mL　3 mL－1 mL＝2 mL
x　　　　　　　　　　　　　　50 mL－30 mL＝20 mL
＝，x＝30 mL，则原混合气体中NO的体积为50 mL－30 mL＝20 mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL＝3∶2。]
9．A　[假设每种气体的体积都是a，试管的容积为2a，气体减少的体积等于试管内液体的体积。①根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，NO2完全反应，剩余气体是O2，剩余O2的体积为a－＝；②根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，生成NO的体积为，所以剩余气体是NO，其体积为；③氮气和水不反应，氯化氢极易溶于水，所以剩余气体的体积为a；④SO2溶于水时，可与水反应生成H2SO3，H2SO3不稳定，易分解，该反应是可逆反应，O2和水不反应，故剩余气体的体积大于a。综上所述，剩余气体的体积最小的是①。]
10．D　[由于混合气体呈无色，所以其中一定没有Cl2、NO2；混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明混合气体中含有SO2，剩余气体排放空气中呈红棕色，说明混合气体中含有NO，则混合气体中没有O2。]
11．C　12.B
13．B　[一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮，二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮，反应的化学方程式分别为2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。注射器中一氧化氮的体积为20 mL，氧气的体积为30 mL×＝6 mL，标准状况下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知氧气完全参与反应，消耗的氧气为6 mL，参与反应的一氧化氮为8 mL，最终剩余12 mL NO。注射器内气体先由无色变成红棕色，然后慢慢变浅，最终气体为无色，A项正确；反应后气体体积为12 mL＋(30 mL－6 mL)＝36 mL，体积减小，故反应过程中注射器的活塞缓缓向左移动，B项错误、C项正确；生成硝酸的物质的量为，故硝酸的浓度为≈0.07 mol·L－1，D项正确。]
14．(1)NO2　NO
(2)6NO2＋8NH37N2＋12H2O　NO2　NH3
解析　(1)NO2中氮元素的化合价降低，NO2作氧化剂，NO中氮元素的化合价升高，NO作还原剂。(2)氨和二氧化氮反应后生成的无污染的物质是氮气和水。
15．(1)检验CO是否转化为CO2　(2)出现红棕色气体　(3)无尾气处理装置　(4)2xCO＋2NOxN2＋2xCO2　(5)a∶b≥1∶1或a≥b　
解析　(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂和加热的条件下转化为氮气和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以装置Ⅲ的主要作用是检验CO是否转化为CO2。(2)由于有部分一氧化氮没有转化为氮气，向装置中通入氧气时，装置Ⅱ中一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，因此装置Ⅱ中的现象为出现红棕色气体。(3)由于尾气中仍残留未反应的一氧化氮和一氧化碳，所以该装置的不完善之处是无尾气处理装置。(4)依据题意和元素守恒可知，该反应的化学方程式为2xCO＋2NOxN2＋2xCO2。(5)依据反应2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2可知，二氧化氮和一氧化氮的物质的量之比应大于或等于1∶1，气体才会反应完全。与二氧化氮和一氧化氮反应的碳酸钠的物质的量为 mol，与二氧化氮单独反应的碳酸钠的物质的量为 mol，所以碳酸钠的物质的量浓度为＝ mol·L－1。
16．(1)①下　②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色
③NO　氧化　④NO2＋SO2===NO＋SO3　(2)①4Mg＋2NO24MgO＋N2　②Ⅰ.NaOH溶液　Ⅱ.吸收NO2，避免污染环境　收集N2　Ⅲ.badc