5.2.1 氮与氮的氧化物（含答案）-2022-2023学年高一化学同步精品讲义（人教版2019必修第二册）

5.2.1氮气与氮的氧化物
核心素养发展目标
1.通过NO、NO2、O2溶于水的简单计算的学习培养学生证据推理与模型认知水平。
2.通过氮的循环的学习，让学生理解变化观念与平衡思想。
3.能列举、描述、辨识氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质及实验现象。
4.能进行NO、NO2、O2溶于水的简单计算。
考点1 氮气和氮的固定
一、氮气和氮的固定
结合上图氮的循环，完成下列知识点：
1．自然界中氮的循环
(1)自然界：
①豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。
②在放电条件下，空气中N2与氧气化合为氮的氧化物，并随降雨进入水体和土壤中。
③微生物分解动植物中的蛋白质生成小分子的含氮化合物，回到水体和土壤中。
(2)人类活动：
①将空气中N2合成氨，再进一步转化为其他含氮化合物，进入水体和土壤中。
②化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋。
2．氮气的物理性质
颜色 密度 气味 溶解性
无 比空气小 无 难溶于水
氮气的化学性质
氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质，电子式：，结构式：N≡N；氮氮键很难断裂，通常情况下，氮气的化学性很质稳定、不活泼，不易与其他物质反应。
在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应：
(1)与氢气反应生成NH3：N2＋3H22NH3
(2)与氧气在放电或高温条件下生成NO：
N2＋O22NO (在闪电时会发生反应)
N2＋O22NO (在汽车引擎中会发生反应)
(3)与活泼金属(Mg、Li)反应：
3Mg＋N2Mg3N2
6Li＋N22Li3N
氮化镁与水的反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ (金属氮化物易水解，生成氨气和相应的碱)
4．氮的固定
(1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。
(2)分类：
氮的固定
5、氮气的用途
(1)工业上合成氨，制硝酸
(2)代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化
(3)在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发
(4)保存粮食、水果等食品，以防止腐烂
(5)医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术
(6)高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能
6、氮气的制法
(1)实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O
(2)工业制法：工业上从液态空气中，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气
1．下列关于氮元素说法中，不正确的是
A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定
C．氮元素在自然界有游离态和化合态
D．非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂
2．下列有关氮单质及其化合物用途的叙述错误的是
A．液氮作冷冻剂 B．氨气作保护气 C．硝酸作氧化剂 D．尿素用作氮肥
3．N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是
A．液态氮的沸点为-195.8 ℃，远低于常温
B．N2在空气中燃烧放热
C．N2与H2反应放热
D．N2在空气中约占78%(体积分数)
4．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是
A．人类活动参与了氮循环
B．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．氮元素均被氧化
5．氮元素是地球上含量丰富的一种元素，氮单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)请写出工业固氮的化学方程式：_______。
(2)下列有关氮元素的说法正确的是_______。
A．氮气因为其化学性质不活泼，可以作保护气，比如充填食品包装，充填电灯泡等
B．医学上常用液氮作冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性
C．氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素
D．用NO2与水反应制取硝酸时，水做还原剂
(3)豆科植物种植时不需施加氮肥的原因是_______。
考点2 氮的氧化物
氮元素有+1、+2、+3、+4、+5价，五种正价对应六种氧化物：(N2O)、(NO)、(N2O3)、(NO2、N2O4)、(N2O5)，其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐
一氧化二氮(N2O)：俗称笑气，常作麻醉剂
2、一氧化氮(NO)
(1)物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水
(2)实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集
(3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主
①易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2 (收集NO气体必须用排水集气法，NO的检验方法)
②NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O
③NO与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O
(4)对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾
3、三氧化二氮(N2O3)：亚硝酸的酸酐，可与水作用生成亚硝酸，N2O3＋H2O===2HNO2
4、二氧化氮(NO2)
(1)物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应
(2)实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法收集
(3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质
①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO
②与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝)
③与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
④与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4
【微点拨】
①在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑2NO2N2O4反应
②由于NO2气体和溴蒸气都为红棕色气体，都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，溴蒸气和NO2通入NaOH溶液均形成无色溶液。故不能用淀粉碘化钾试纸或NaOH溶液来区别NO2气体和溴蒸气，可用水来区别
(4)对人体、环境的影响：形成酸雨、光化学烟雾
(6)NO2、NO溶于水的实验过程
实验操作 实验现象 实验结论
如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 无明显现象 NO不溶于水
打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 注射器中气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动 NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2
振荡注射器 注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子继续向左移动 NO2与水发生反应生成了无色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
5、四氧化二氮(N2O4)：无色气体，易液化，与NO2相互转化，N2O42NO2
6、五氧化二氮(N2O5)：硝酸的酸酐，可与水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO3
7、氮氧化物对环境的污染和防治
(1)气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，都是大气污染物，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾
(2)空气中氮氧化物的来源：空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等
(3)常见的污染类型
①光化学烟雾：氮氧化物(NxOy)和碳氢化合物(CxHy)在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂(主在是O3)及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面，就有可能形成酸雨
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加
④水体污染：水体富营养化
(4)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理
②催化转化：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理
1．甲、乙、丙、丁为中学化学常见的物质，其相互转化关系如图(水作为溶剂的未在图上标出)，下列组合不符合题意的是
甲 乙 丙
A CO2 NaHCO3 Na2CO3
B Fe FeCl2 FeCl3
C H2S S SO2
D NH3 N2 NO
A．A B．B C．C D．D
2．下列有关氨的叙述中，正确的是
A．氨气具有刺激性气味，故只能用向上排空气法收集
B．氯化铵受热易分解，故可用加热氯化铵固体的方法制取氨气
C．氨气是一种重要的化工产品，工业上用氮气和氢气合成氨气
D．检验氨气可用湿润的蓝色石蕊试纸接近产生气体的导管口，观察试纸颜色变化
3．化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关，下列说法正确的是
A．氢能是清洁能源，工业上电解水法制大量氢气符合节能减排理念
B．无论是风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能
C．采用催化转换技术将汽车尾气中的和CO转化为无毒气体
D．加大铅酸蓄电池、含汞锌锰干电池的生产，满足消费需求
4．下列气体不能用排空气法收集的是
A．SO2 B．NO C．O2 D．CO2
5．下列化合物可由两种单质直接化合得到的是
A．SO3 B．NO2 C．CuS D．FeCl3
6．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∶4 B．4∶3 C．8∶3 D．3∶8
夯实基础
1．工业合成氨：，一般采用700K左右的温度，其原因是
①提高的平衡转化率②适当提高氨的合成速率③提高氨的产率④催化剂在700K左右时活性最大
A．只有① B．②④ C．②③④ D．①②
2．关于氮氧化物的说法正确的是
A．氮氧化物一定对人体有害 B．可以用排水集气法收集NO2气体
C．雷电多的地方容易形成酸雨 D．收集NO要用排水集气法
3．如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。
(1)下列说法不正确的是_____。
A．图中①和②的转化过程属于氮的固定
B．氮循环过程中含氮有机物和含氮无机物可以相互转化
C．③和④的转化一定属于氧化还原反应
D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响
(2)⑤是在硝化细菌作用下的硝化过程，NH在有氧时发生硝化生成NO的离子方程式为_____。
4．图是工业上制备硝酸的设备和流程示意图。主要的化学反应如下：
(1)氨在催化剂作用下与氧气发生反应，生成一氧化氮。
(2)一氧化氮进一步被氧气氧化，生成二氧化氮。
(3)用水吸收二氧化氮，生成硝酸。
请写出工业上制备硝酸的化学方程式_________。
5．以下是氮循环的一部分：
(1)反应②的化学方程式是___________。
(2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为________。
(3)实验室收集NO的方法为___________。
(4)化合物A的化学式是___________。
(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO+2CO=2CO2+N2，当生成1molN2时，被还原的NO为___________mol。
6．非金属单质A经下图所示的过程可转化为含氧酸D，已知D为强酸。请回答下列问题。
(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是___________。
②在工业生产中，B气体大量排放，被雨水吸收后形成的___________会污染环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是___________、___________。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，该反应的化学方程式为___________；该反应___________(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
能力提升
1．我国古代文化中蕴含着丰富的化学知识。下列说法正确的是
A．“蜡炬成灰泪始干”，古代的蜡属于有机高分子
B．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”，此过程中发生化学变化
C．“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”，该过程涉及化学变化
D．“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”，涉及反应
2．下列关于C、N、S三种非金属元素及其化合物的说法，错误的是
A．浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中
B．浓硫酸与蔗糖的反应可体现其脱水性与强氧化性
C．金刚石、石墨、C60是碳的同素异形体
D．常温常压下，氮气可以和氢气反应实现氮的固定
3．将充有m mL NO和n mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若已知mA．mL B．mL
C．mL D．3(n-m)mL
4．下列说法不正确的是
A．NOx能形成酸雨，NO2转化为HNO3的化学方程式为：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
B．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
C．根据反应2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O可知，可以利用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮以防止氮氧化物对大气的污染
D．在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
5．NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现___________性，化学方程式为___________；在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为___________。
(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为___________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为___________。
6．如图所示装置：
(1)若试管中充满NO2气体，试管中发生的现象是___________。
(2)向上述试管中通入氧气，发生的现象是___________。
(3)若试管中充满NO气体，然后通过导气管向试管中充入O2，当试管中刚好充满液体时，发生的反应是___________。
培优专练
1．氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮元素的循环无关的是
A．工业合成氨的过程是固氮的过程
B．自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物
C．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气
D．在电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
2．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，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体可能是
A．可能是 N2 与 NO2的混和气体 B．可能是H2 与 NO2的混和气体
C．可能是 NO 与NO2 的混和气体 D．只可能是 NO2一种气体
3．有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的，NO和，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的，NO和的体积比可能是（ ）
A．1：1：1 B．4：3：2 C．4：16：13 D．4：3：4
4．氮元素在生命活动中扮演着十分重要的角色，回答下列与氮及其化合物有关的问题。
(1)请用化学方程式表示工业合成氨的反应原理：______；
(2)氨气通入水中可制得氨水，氨水能使无色的酚酞试剂变红。请用电离方程式表示其原因：____。
(3)氨气可以跟多种物质发生反应，请将如图所示实验中有关反应的化学方程式填在横线上：___，_______。
5．现已确认，的排放是造成酸雨及光化学污染的罪魁祸首，如图表示了我国某地区在1959～2019年间，空气中含量因燃料燃烧、工业生产、交通运输以及其他因素的影响而发生变化的统计数据。
(1)结合上图数据，判断下列说法正确的是_________。
A．在交通运输中排放的与燃料的不充分燃烧有关
B．1mol氮氧化物()形成酸雨时转移电子
C．转化为NO的过程不属于氮的固定
D．随着汽车工业的发展，交通运输的排放量所占比重在逐渐增大
(2)汽车尾气中常常含有CO、等气体，为减轻污染，现代汽车都加装了“三效催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体(假设CO、均不能完全转化)。某小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持仪器已略去)。
①装置(Ⅲ)的主要作用是________________________。
②加热停止后，打开旋塞K，放入适量氧气时，装置(Ⅱ)中可观察到的现象是________________；装置(IV)中可观察到的现象是_______________________________________________。
③该套装置中有不完善之处，还应在装置(Ⅳ)后增加_____________________________。
(3)工业上常用碱液来吸收，有关的化学反应：
①
②
现有一定条件下a mol和b mol NO的混合气体恰好被200mL NaOH溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为________________________。NaOH溶液的物质的量浓度为_________
6．利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段，氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。
(1)从氮元素化合价的角度分析，X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有______（填化学式）。
(2) 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_______________。尾气中的NO用酸性NaClO溶液吸收，其原理是HClO氧化NO生成Cl 和NO3-，其离子方程式为______________________________________。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中，观察到的现象为_______________________。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为__________________________。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3，则50mL0.01 mol·L-1 NaNO2溶液与10mL0.02 mol·L-1 KMnO4溶液恰好完全反应时，还原产物中Mn元素的化合价为__________________________
5.2.1氮气与氮的氧化物
核心素养发展目标
1.通过NO、NO2、O2溶于水的简单计算的学习培养学生证据推理与模型认知水平。
2.通过氮的循环的学习，让学生理解变化观念与平衡思想。
3.能列举、描述、辨识氮气、一氧化氮、二氧化氮的重要物理性质、化学性质及实验现象。
4.能进行NO、NO2、O2溶于水的简单计算。
考点1 氮气和氮的固定
一、氮气和氮的固定
结合上图氮的循环，完成下列知识点：
1．自然界中氮的循环
(1)自然界：
①豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。
②在放电条件下，空气中N2与氧气化合为氮的氧化物，并随降雨进入水体和土壤中。
③微生物分解动植物中的蛋白质生成小分子的含氮化合物，回到水体和土壤中。
(2)人类活动：
①将空气中N2合成氨，再进一步转化为其他含氮化合物，进入水体和土壤中。
②化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋。
2．氮气的物理性质
颜色 密度 气味 溶解性
无 比空气小 无 难溶于水
氮气的化学性质
氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质，电子式：，结构式：N≡N；氮氮键很难断裂，通常情况下，氮气的化学性很质稳定、不活泼，不易与其他物质反应。
在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应：
(1)与氢气反应生成NH3：N2＋3H22NH3
(2)与氧气在放电或高温条件下生成NO：
N2＋O22NO (在闪电时会发生反应)
N2＋O22NO (在汽车引擎中会发生反应)
(3)与活泼金属(Mg、Li)反应：
3Mg＋N2Mg3N2
6Li＋N22Li3N
氮化镁与水的反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ (金属氮化物易水解，生成氨气和相应的碱)
4．氮的固定
(1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。
(2)分类：
氮的固定
5、氮气的用途
(1)工业上合成氨，制硝酸
(2)代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化
(3)在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发
(4)保存粮食、水果等食品，以防止腐烂
(5)医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术
(6)高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能
6、氮气的制法
(1)实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O
(2)工业制法：工业上从液态空气中，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气
1．下列关于氮元素说法中，不正确的是
A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定
C．氮元素在自然界有游离态和化合态
D．非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂
【答案】D
【详解】A．氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程，工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮，故A正确；
B．闪电时，大气中氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定，故B正确；
C．氮元素在自然界有游离态(氮气)和化合态(铵态氮和硝态氮等)，故C正确；
D．非金属单质氮气在化学反应中能作氧化剂，也能作还原剂，如氮气与氧气反应中，氮气作还原剂，故D错误；
故选D。
2．下列有关氮单质及其化合物用途的叙述错误的是
A．液氮作冷冻剂 B．氨气作保护气 C．硝酸作氧化剂 D．尿素用作氮肥
【答案】B
【详解】A．液氮气化吸热，可用作冷冻剂，故A正确；
B．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸，常用氮气作保护气，故B错误；
C．硝酸中氮元素为+5价是最高价，常作氧化剂，故C正确；
D．尿素中含有植物所需营养元素N元素，是目前最优质的氮肥，故D正确；
故选：B。
3．N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是
A．液态氮的沸点为-195.8 ℃，远低于常温
B．N2在空气中燃烧放热
C．N2与H2反应放热
D．N2在空气中约占78%(体积分数)
【答案】A
【详解】氮气化学性质稳定，不容易参加化学反应；液氮的沸点很低，极易汽化，汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关；
故选A。
4．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是
A．人类活动参与了氮循环
B．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．氮元素均被氧化
【答案】D
【详解】A．人类活动如人工固氮参与了氮循环，A正确；
B．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环，如制造蛋白质，B正确；
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化，C正确；
D．人工固氮合成氨反应中，氮元素被还原，D错误；
故选D。
5．氮元素是地球上含量丰富的一种元素，氮单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)请写出工业固氮的化学方程式：_______。
(2)下列有关氮元素的说法正确的是_______。
A．氮气因为其化学性质不活泼，可以作保护气，比如充填食品包装，充填电灯泡等
B．医学上常用液氮作冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性
C．氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素
D．用NO2与水反应制取硝酸时，水做还原剂
(3)豆科植物种植时不需施加氮肥的原因是_______。
【答案】(1)N2+3H22NH3
(2)AC
(3)豆类植物的根瘤菌能做生物固氮
【详解】（1）工业固氮是N2与H2在高温、高压催化剂存在条件下反应产生NH3，该反应是可逆反应，则高反应的化学方程式为：N2+3H22NH3；
（2）A．氮气分子中2个N原子形成共价三键，断裂需消耗很高能够，因此其化学性质不活泼，可以作保护气；N2不能帮助呼吸，不能被氧化，比如充填食品包装，充填电灯泡等，A正确；
B．医学上常用液氮作冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用液态氮气气化需吸收大量热，使环境温度降低，与其化学性质的不活泼性无关，B错误；
C．农作物生长需要氮、磷、钾等元素，故氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素，C正确；
D．用NO2与水反应制取硝酸时，，反应方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO，在该反应中只有N元素化合价升降，故NO2既作氧化剂，又作要还原剂，水既不是作还原剂也不作氧化剂，只是一种反应物，D错误；
故合理选项是AC；
（3）豆类植物的根瘤菌能做生物固氮，来补充氮元素，因此豆科植物种植时不需施加氮肥或少使用氮肥。
考点2 氮的氧化物
氮元素有+1、+2、+3、+4、+5价，五种正价对应六种氧化物：(N2O)、(NO)、(N2O3)、(NO2、N2O4)、(N2O5)，其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐
一氧化二氮(N2O)：俗称笑气，常作麻醉剂
2、一氧化氮(NO)
(1)物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水
(2)实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集
(3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主
①易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2 (收集NO气体必须用排水集气法，NO的检验方法)
②NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O
③NO与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O
(4)对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾
3、三氧化二氮(N2O3)：亚硝酸的酸酐，可与水作用生成亚硝酸，N2O3＋H2O===2HNO2
4、二氧化氮(NO2)
(1)物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应
(2)实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法收集
(3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质
①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO
②与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝)
③与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
④与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4
【微点拨】
①在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑2NO2N2O4反应
②由于NO2气体和溴蒸气都为红棕色气体，都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，溴蒸气和NO2通入NaOH溶液均形成无色溶液。故不能用淀粉碘化钾试纸或NaOH溶液来区别NO2气体和溴蒸气，可用水来区别
(4)对人体、环境的影响：形成酸雨、光化学烟雾
(6)NO2、NO溶于水的实验过程
实验操作 实验现象 实验结论
如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 无明显现象 NO不溶于水
打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 注射器中气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动 NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2
振荡注射器 注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子继续向左移动 NO2与水发生反应生成了无色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
5、四氧化二氮(N2O4)：无色气体，易液化，与NO2相互转化，N2O42NO2
6、五氧化二氮(N2O5)：硝酸的酸酐，可与水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO3
7、氮氧化物对环境的污染和防治
(1)气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，都是大气污染物，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾
(2)空气中氮氧化物的来源：空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等
(3)常见的污染类型
①光化学烟雾：氮氧化物(NxOy)和碳氢化合物(CxHy)在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂(主在是O3)及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面，就有可能形成酸雨
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加
④水体污染：水体富营养化
(4)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理
②催化转化：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理
1．甲、乙、丙、丁为中学化学常见的物质，其相互转化关系如图(水作为溶剂的未在图上标出)，下列组合不符合题意的是
甲 乙 丙
A CO2 NaHCO3 Na2CO3
B Fe FeCl2 FeCl3
C H2S S SO2
D NH3 N2 NO
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【详解】A．丁是NaOH。过量 CO2和氢氧化钠反应生成 NaHCO3， NaHCO3和氢氧化钠反应生成 Na2CO3， Na2CO3溶液中通入 CO2 反应生成 NaHCO3，A不合题意；
B．若丁是氯气，Fe和氯气反应生成FeCl3；若丁是盐酸，Fe和盐酸反应生成FeCl2，FeCl2和盐酸不反应，B符合题意；
C． 丁是氧气。H2S 在氧气不足的条件下燃烧生成S和水，S和氧气点燃生成 SO2， SO2和 H2S 反应生成S和水，C不合题意；
D．丁是氧气。NH3在纯氧中点燃可以生成氮气，氮气和氧气在放电或高温下生成NO，NO和NH3在一定条件下可以发生归中反应生成氮气和水 ，D不合题意；
故答案为：B。
2．下列有关氨的叙述中，正确的是
A．氨气具有刺激性气味，故只能用向上排空气法收集
B．氯化铵受热易分解，故可用加热氯化铵固体的方法制取氨气
C．氨气是一种重要的化工产品，工业上用氮气和氢气合成氨气
D．检验氨气可用湿润的蓝色石蕊试纸接近产生气体的导管口，观察试纸颜色变化
【答案】C
【详解】A．氨气密度小于空气，应用向下排空气法收集，A错误；
B．氯化铵受热易分解生成氨气和氯化氢，在温度稍低时二者又化合生成氯化铵，因此不能用加热氯化铵固体的方法制取氨气，B错误；
C．氨气是一种重要的化工产品，工业上可用氮气和氢气合成氨气，C正确；
D．检验氨气可用湿润的红色石蕊试纸接近产生气体的导管口，如果试纸变为蓝色，证明是氨气，D错误；
故选C。
3．化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关，下列说法正确的是
A．氢能是清洁能源，工业上电解水法制大量氢气符合节能减排理念
B．无论是风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能
C．采用催化转换技术将汽车尾气中的和CO转化为无毒气体
D．加大铅酸蓄电池、含汞锌锰干电池的生产，满足消费需求
【答案】C
【详解】A．用电解水法制大量氢气，消耗大量电能，不符合节能减排理念，故A说法错误；
B．风力发电是将风能最终转化为化学能，火力发电是将化学能最终转化为化学能，故B说法错误；
C．采用催化转换技术将汽车尾气中的和CO转化为无毒气体，减少空气污染物的排放，符合环境保护理念，故C说法正确；
D．加大铅酸蓄电池、含汞锌锰干电池的生产，废旧电池含有锌、锰、铅、汞污染和废旧蓄电池电解液污染，会造成环境污染，不符合环境保护的理念，故D说法错误；
故选：C。
4．下列气体不能用排空气法收集的是
A．SO2 B．NO C．O2 D．CO2
【答案】B
【详解】A．SO2的密度大于空气，且不与空气反应，能用排空气法收集，A不符合题意；
B．NO与氧气反应，不能用排空气法收集，B符合题意；
C．O2的密度大于空气，且不与空气反应，能用排空气法收集，C不符合题意；
D．CO2的密度大于空气，且不与空气反应，能用排空气法收集，D不符合题意；
故答案为：B。
5．下列化合物可由两种单质直接化合得到的是
A．SO3 B．NO2 C．CuS D．FeCl3
【答案】D
【详解】A．硫在氧气中燃烧可生成二氧化硫，二氧化硫在催化作用下反应生成三氧化硫，A错误；
B．氮气和氧气在放电条件下反应生成NO，NO继续与氧气反应生成二氧化氮，B错误；
C．硫的氧化性较弱，铜和硫反应生成硫化亚铜，C错误；
D．氯气的氧化性较强，Fe与氯气反应生成氯化铁，D正确；
故选D。
6．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∶4 B．4∶3 C．8∶3 D．3∶8
【答案】B
【详解】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和水全部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0.5m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，残留 体积的气体是氧气，即，解得m∶n=4∶3；
故答案选B。
夯实基础
1．工业合成氨：，一般采用700K左右的温度，其原因是
①提高的平衡转化率②适当提高氨的合成速率③提高氨的产率④催化剂在700K左右时活性最大
A．只有① B．②④ C．②③④ D．①②
【答案】B
【详解】工业合成氨：，该反应是放热的可逆反应，要使平衡向正反应方向移动，应降低温度，但温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大。使用催化剂也能增大反应速率，但在700K左右时催化剂的活性最大，所以选择采用700K左右的温度。故选择②④，故答案选B。
2．关于氮氧化物的说法正确的是
A．氮氧化物一定对人体有害 B．可以用排水集气法收集NO2气体
C．雷电多的地方容易形成酸雨 D．收集NO要用排水集气法
【答案】D
【详解】A．极稀的一氧化氮可调节血管紧张度，降低血压，调节血液循环，氮氧化物不一定都是害处，故A错误；
B．二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，不能选排水法收集，故B错误；
C．空气中的氮气和氧气在雷电作用下生成NO，而造成酸雨的主要气体是二氧化硫，故C错误；
D．NO能与氧气反应，而NO难溶于水，因此可用排水集气法收集NO，故D正确；
故选：D。
3．如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。
(1)下列说法不正确的是_____。
A．图中①和②的转化过程属于氮的固定
B．氮循环过程中含氮有机物和含氮无机物可以相互转化
C．③和④的转化一定属于氧化还原反应
D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响
(2)⑤是在硝化细菌作用下的硝化过程，NH在有氧时发生硝化生成NO的离子方程式为_____。
【答案】(1)C
(2)NH+2O2= NO+2H++H2O
【详解】（1）A．图中①和②的转化过程表示大气中的N2，转化为化合态，属于氮的固定，故A正确；
B．含氮无机物可以转化为动植物蛋白中的含氮有机物，动植物蛋白中的含氮有机物，也可以转化为含氮无机物，故B正确；
C．动植物蛋白中的含氮化合物中N元素的化合价有-3价，③中的N为-3价，④中N为+3价和+5价，③和④的转化不一定属于氧化还原反应，故C错误；
D．固氮的过程中，氮气可转化为氨气和硝酸根离子，反硝化过程中又将硝酸根离子转化为氮气，有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，故D正确；
故选C；
（2）⑤是在硝化细菌作用下的硝化过程，NH在有氧时发生硝化生成NO，N元素化合价由-3价上升到+5价，O元素由0价下降到-2价，根据得失电子守恒和电荷守恒配平方程式为：NH+2O2= NO+2H++H2O。
4．图是工业上制备硝酸的设备和流程示意图。主要的化学反应如下：
(1)氨在催化剂作用下与氧气发生反应，生成一氧化氮。
(2)一氧化氮进一步被氧气氧化，生成二氧化氮。
(3)用水吸收二氧化氮，生成硝酸。
请写出工业上制备硝酸的化学方程式_________。
【答案】；；。
【详解】(1)氨在催化剂作用下与氧气发生反应，生成一氧化氮，其反应为；
(2) 一氧化氮进一步被氧气氧化，生成二氧化氮，其反应为；
(3) 用水吸收二氧化氮，生成硝酸，其反应为，故填；；。
5．以下是氮循环的一部分：
(1)反应②的化学方程式是___________。
(2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为________。
(3)实验室收集NO的方法为___________。
(4)化合物A的化学式是___________。
(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO+2CO=2CO2+N2，当生成1molN2时，被还原的NO为___________mol。
【答案】(1)2NO＋O2=2NO2
(2)1∶2
(3)排水法收集
(4)HNO3
(5)2
【详解】（1）反应①为一氧化氮和氧气反应，一氧化氮和氧气化合为二氧化氮，反应为2NO+O2=2NO2，
（2）反应③为二氧化氮和水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO ，N元素化合价由+4价既降低为+2价又升高为+5价，二氧化氮既是氧化剂又是还原剂，根据化合价升降守恒可知，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为1：2；
（3）NO不溶于水，而且接触空气易被氧化，用排水集气法收集；
（4）根据分析可知化合物A的化学式为HNO3；
（5）NO与CO反应生成CO2和N2，反应为：2NO+2CO=2CO2+N2，N的化合价由+2价降低为0价，化合价降低被还原，生成1mol氮气，被还原的NO为2mol；
6．非金属单质A经下图所示的过程可转化为含氧酸D，已知D为强酸。请回答下列问题。
(1)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是___________。
②在工业生产中，B气体大量排放，被雨水吸收后形成的___________会污染环境。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是___________、___________。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，该反应的化学方程式为___________；该反应___________(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
【答案】(1) H2SO4； 酸雨
(2) N2；NO2；Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；属于
【解析】（1）若非金属单质A在常温下为固体，B能使品红溶液褪色，则B是SO2，A是单质硫，C是SO3，D是硫酸。
①D是硫酸，化学式是H2SO4，故答案为：H2SO4；
②在工业生产中二氧化硫气体的大量排放被雨水吸收后形成了酸雨而污染了环境，故答案为：酸雨；
（2）若A在常温下为气体，C是红棕色的气体，则A是N2，B是NO，C是NO2，D是硝酸。
①A、C的化学式分别是N2、NO2，故答案为：N2；NO2；
②硝酸具有强氧化性，浓硝酸在常温下可与铜发生氧化还原反应生成二氧化氮气体、硝酸铜和水，该反应的化学方程式为：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，该反应属于氧化还原反应，故答案为：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；属于。
能力提升
1．我国古代文化中蕴含着丰富的化学知识。下列说法正确的是
A．“蜡炬成灰泪始干”，古代的蜡属于有机高分子
B．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”，此过程中发生化学变化
C．“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”，该过程涉及化学变化
D．“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”，涉及反应
【答案】C
【详解】A．古代的蜡的主要成分是高级脂肪酸酯，相对分子质量不大，不属于有机高分子，A错误；
B．金在自然环境中稳定，以游离态形式存在，用物理方法将金和沙子分开，得到金单质，B错误；
C．加热碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，该过程为化学变化，C正确；
D．氧气和氮气在闪电作用下发生反应生成，即，D错误；
故选C。
2．下列关于C、N、S三种非金属元素及其化合物的说法，错误的是
A．浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中
B．浓硫酸与蔗糖的反应可体现其脱水性与强氧化性
C．金刚石、石墨、C60是碳的同素异形体
D．常温常压下，氮气可以和氢气反应实现氮的固定
【答案】D
【详解】A．浓硝酸见光易分解，故应保存着棕色试剂瓶中，故A正确；
B．浓硫酸使蔗糖脱水后，C与浓硫酸发生氧化还原反应，则蔗糖变黑同时有刺激性气味气体生成，体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性，故B正确；
C．金刚石、石墨、C60为碳的不同单质，是碳的同素异形体，故C正确；
D．人工固氮是将氮气和氢气在催化剂、高温高压下反应生成氨气，故D错误；
故选：D。
3．将充有m mL NO和n mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若已知mA．mL B．mL
C．mL D．3(n-m)mL
【答案】B
【详解】一氧化氮与水不反应，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应方程式为3NO2＋H2O =2HNO3＋NO，则将充有一氧化氮和二氧化氮的混合气体的试管倒立于水槽中，试管中一氧化氮的体积为(m+)mL，向试管中通入氧气，一氧化氮、氧气在水中发生反应生成硝酸，反应方程式为4NO＋3O2 ＋2H2O=4HNO3.，若氧气过量，试管中剩余氧气的体积为mmL—×(m+)mL=mL，若一氧化氮过量，试管中剩余一氧化氮的体积为(m+)mL—×mmL=mL，故选B。
4．下列说法不正确的是
A．NOx能形成酸雨，NO2转化为HNO3的化学方程式为：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
B．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
C．根据反应2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O可知，可以利用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮以防止氮氧化物对大气的污染
D．在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
【答案】B
【详解】A．NOx能形成酸雨，其中NO2溶于水转化为HNO3的化学方程式为：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，A正确；
B．CO、NO、NO2都是大气污染气体，NO在空气中易生成NO2，在空气中NO不能稳定存在，B错误；
C．根据反应2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O可知氢氧化钠溶液能吸收二氧化氮，因此可以利用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮以防止氮氧化物对大气的污染，C正确；
D．在汽车排气管上加装“催化转化器”可以把氮氧化物等有毒气体转化为无毒气体，因此是为了减少有害气体的排放，D正确；
答案选B。
5．NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现___________性，化学方程式为___________；在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为___________。
(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为___________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为___________。
【答案】(1)还原；2NO＋O2=2NO2； 4NH3＋6NO5N2＋6H2O
(2)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；1∶2； 2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O
【解析】(1)NO极易与氧气反应，生成NO2，N元素的化合价升高，表现还原性，化学方程式为2NO＋O2=2NO2；在一定条件下，NO与氨气发生归中反应，生成N2和水，其化学方程式为4NH3＋6NO5N2＋6H2O。答案为：还原；2NO＋O2=2NO2；4NH3＋6NO5N2＋6H2O；
(2)NO2与H2O反应时，可发生歧化反应，生成HNO3和NO，化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，作氧化剂的NO2得电子生成NO，作还原剂的NO2失电子产物与水作用生成HNO3，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，则另一种盐为NaNO2，化学方程式为2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。答案为：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；1∶2；2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。
6．如图所示装置：
(1)若试管中充满NO2气体，试管中发生的现象是___________。
(2)向上述试管中通入氧气，发生的现象是___________。
(3)若试管中充满NO气体，然后通过导气管向试管中充入O2，当试管中刚好充满液体时，发生的反应是___________。
【答案】(1)试管中液面上升到试管的2/3处，气体由红棕色变为无色
(2)液面上升，直到充满整个试管
(3)4NO+3O2+2H2O=4HNO3
【解析】
(1)若试管中充满NO2气体，发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，试管中发生的现象是试管中液面上升到试管的2/3处，气体由红棕色变为无色；
(2)向上述试管中通入氧气，发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，发生的现象是液面上升，直到充满整个试管；
(3)若试管中充满NO气体，然后通过导气管向试管中充入O2，当试管中刚好充满液体时，发生的反应是4NO+3O2+2H2O=4HNO3。
培优专练
1．氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮元素的循环无关的是
A．工业合成氨的过程是固氮的过程
B．自然界中，氨是动物体特别是蛋白质腐败后的产物
C．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气作保护气
D．在电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
【答案】C
【详解】C是错误的，氮气性质稳定，可用作保护气，与氮元素的循环无关。所以答案选C。
2．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，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体可能是
A．可能是 N2 与 NO2的混和气体 B．可能是H2 与 NO2的混和气体
C．可能是 NO 与NO2 的混和气体 D．只可能是 NO2一种气体
【答案】C
【详解】A．因为氮气不与水、氧气反应，因此如果原试管中含有氮气，试管内水面上升，但是无法充满试管，A错误；
B．氢气不与水、氧气反应，因此如果原试管中含有氢气，试管内水面上升，但是无法充满试管，试管中不可能有氢气，B错误；
C．如果原试管中含有的是一氧化氮和二氧化氮的混合气体，之前发生的反应是，通入氧气之后，可以使试管完全被水充满，C正确；
D．该试管中的气体可以是多种气体的组合，D错误；
故选C。
3．有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的，NO和，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的，NO和的体积比可能是（ ）
A．1：1：1 B．4：3：2 C．4：16：13 D．4：3：4
【答案】AC
【详解】解法①反应后容器中仍充满溶液，说明没有气体剩余，根据反应、进行判断，
若为1体积，NO为1体积，则消耗体积，故、NO和的体积比为1：1：1，A项符合题意；
若为4体积，NO为16体积，则消耗体积，故B、D项不符合题意；
同理可得出C项符合题意。
解法②根据阿伏加德罗定律可知，相同条件下，气体的体积之比等于其物质的量之比，故解题时可将体积看成物质的量，
、NO、和的反应是氧化还原反应，根据氧化还原反应中得失电子守恒进行解答。
设的物质的量为、NO的物质的量为、的物质的量为，
氧化过程：在反应中失去电子；在反应中失去电子；
还原过程：在反应中得到电子；
根据得失电子守恒得，然后把各选项中的数据代入上述等式，若等式成立，则该项的比值是可能的，故A、C项符合题意。
答案选AC。
4．氮元素在生命活动中扮演着十分重要的角色，回答下列与氮及其化合物有关的问题。
(1)请用化学方程式表示工业合成氨的反应原理：______；
(2)氨气通入水中可制得氨水，氨水能使无色的酚酞试剂变红。请用电离方程式表示其原因：____。
(3)氨气可以跟多种物质发生反应，请将如图所示实验中有关反应的化学方程式填在横线上：___，_______。
【答案】N2＋3H2 2NH3；NH3·H2O NH4＋＋OH－；4NH3＋5O2 4NO＋6H2O； 2NO＋O2===2NO2
【详解】工业合成氨的反应为N2＋3H22NH3；氨水显弱碱性，原因是NH3·H2ONH4＋＋OH－；浓氨水易挥发，挥发出来的氨气在加热、催化剂存在的条件下被氧化生成一氧化氮，继而被氧化为红棕色的二氧化氮。
5．现已确认，的排放是造成酸雨及光化学污染的罪魁祸首，如图表示了我国某地区在1959～2019年间，空气中含量因燃料燃烧、工业生产、交通运输以及其他因素的影响而发生变化的统计数据。
(1)结合上图数据，判断下列说法正确的是_________。
A．在交通运输中排放的与燃料的不充分燃烧有关
B．1mol氮氧化物()形成酸雨时转移电子
C．转化为NO的过程不属于氮的固定
D．随着汽车工业的发展，交通运输的排放量所占比重在逐渐增大
(2)汽车尾气中常常含有CO、等气体，为减轻污染，现代汽车都加装了“三效催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体(假设CO、均不能完全转化)。某小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持仪器已略去)。
①装置(Ⅲ)的主要作用是________________________。
②加热停止后，打开旋塞K，放入适量氧气时，装置(Ⅱ)中可观察到的现象是________________；装置(IV)中可观察到的现象是_______________________________________________。
③该套装置中有不完善之处，还应在装置(Ⅳ)后增加_____________________________。
(3)工业上常用碱液来吸收，有关的化学反应：
①
②
现有一定条件下a mol和b mol NO的混合气体恰好被200mL NaOH溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为________________________。NaOH溶液的物质的量浓度为_________
【答案】BD；检验CO是否转化为；出现红棕色气体；黑色粉末变红；尾气处理装置；；
【详解】(1)A. 交通运输主要使用的燃料为汽油等化石能源，燃烧不充分释放出的主要是CO，而不是，A项错误；
B. 形成酸雨可表示为，1mol转移电子，B项正确；
C. 转化为其化合物的过程是氮的固定，C项错误；
D. 根据图示，随着汽车工业的发展，交通运输所产生的逐渐增加，D项正确；
(2)①CO和NO在催化剂和加热条件下转化为和，与澄清石灰水反应生成，所以装置(Ⅲ)的主要作用是检验CO是否转化为；
②由于有部分NO没有转化为，向装置中通入空气时，装置(Ⅱ)中的NO与反应生成红棕色的气体；由于有部分CO没有转化为，装置(Ⅳ)中CO会与CuO反应生成Cu，黑色粉末变红；
③尾气中仍残留有未反应的CO、NO气体，所以应增加尾气处理装置；
(3)根据题示反应可知，和NO的物质的量之比应大于等于1：1，NO气体才能反应完全，故；根据化学方程式的比例关系可知，参与反应①的NaOH的物质的量为2bmol，与单独反应的NaOH的物质的量为，故。
6．利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段，氮元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系如图所示。
(1)从氮元素化合价的角度分析，X、Y、Z、W中既具有氧化性又具有还原性的有______（填化学式）。
(2) 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_______________。尾气中的NO用酸性NaClO溶液吸收，其原理是HClO氧化NO生成Cl 和NO3-，其离子方程式为______________________________________。
(3)将集满红棕色气体Z的试管倒置于盛有水的水槽中，观察到的现象为_______________________。
(4)W的稀溶液与铜单质发生反应的离子方程式为__________________________。
(5)已知NaNO2能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3，则50mL0.01 mol·L-1 NaNO2溶液与10mL0.02 mol·L-1 KMnO4溶液恰好完全反应时，还原产物中Mn元素的化合价为__________________________。
【答案】NO、NO2 ； 2NH3+2O2N2O+3H2O；3HClO+2NO+H2O=3Cl +2 NO3-+5H+；试管内液面逐渐上升至试管容积的2/3左右，红棕色气体逐渐变为无色气体；3Cu + 2NO3- + 8H+ = 3Cu2+ + 2NO↑+4H2O；+2
【详解】由化合价可知X为NH3，Y为NO，Z为NO2，W为HNO3，
(1)从氮元素化合价变化的角度分析，如既有氧化性，也有还原性，则N元素化合价为中间价态，可为NO、NO2；
(2)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O和水，反应的化学方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O；在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO3-，反应后溶液呈酸性，则反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO3-+5H+；
(3)二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮：3NO2+H2O=2HNO3+NO，一氧化氮是无色气体，二氧化氮是红棕色气体，二氧化氮和水反应后气体压强减小，外界大气压不变，所以外界大气压对水作用而使水进入试管中，3体积NO2转化为1体积NO，所以现象为试管内液面逐渐上升至试管容积的2/3左右，红棕色气体逐渐变为无色气体；
(4)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO，反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3﹣＝3Cu2++2NO↑+4H2O；
(5)50mL0.01mol L﹣1 NaNO2溶液中n(NaNO2)＝0.05L×0.01mol/L＝5×10﹣4mol，10mL0.02mol L﹣1 KMnO4溶液中n(KMnO4)＝0.01L×0.02mol/L＝2×10﹣4mol，二者恰好完全反应时，设还原产物中Mn元素的化合价为x，则5×10﹣4mol×2＝2×10﹣4mol×(7﹣x)，解得x＝+2