5.2 氮及其化合物 (第1课时）练习（含解析）人教版（2019）高中化学必修第二册

第2节　氮及其化合物
课时1　氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1．下列关于氮气的说法中错误的是(　　)
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气
B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C．N2在空气中约占的质量比为
D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
2．下列说法中，正确的是(　　)
A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物
B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解
C．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
D．NO2是大气污染物之一
3．一氧化氮对“非典”病毒的抑制作用明显。下列关于NO的说法正确的是(　　)
A．NO是酸性氧化物
B．NO只能通过人工合成
C．NO是大气污染物，会形成酸雨
D．NO可以用向下排空气法收集
4．诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl，以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体，以减少汽车尾气中有毒气体的排放，正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是(　　)
A．CO在铂表面被氧化生成CO2，铂起催化作用
B．汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C．CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D．NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
5．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
6．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是 (　　)
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2与NO反应生成CO和NO2
D．NO与H2O反应生成H2和NO2
7．将a mL NO、b mL NO2、x mL O2混合于同一试管里，将试管口倒插于水中，充分反应后试管内气体全部消失，则用a、b表示的x的代数式是 (　　)
A．(a＋b)/2 B．(2a＋b)/3
C．(3a＋b)/4 D．(4a＋b)/5
8．按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：
①试管内气体呈红棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　
⑤试管内气体是O2　⑥试管内气体是NO。其中正确的是 (　　)
A．①③ B．②④⑤
C．②④⑥ D．②③⑤
9．在标准状况下，将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为(　　)
A. mol·L－1 B. mol·L－1
C. mol·L－1 D. mol·L－1
10．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有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>V2
C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2
11．汽车尾气(含烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转换器(用Pt、Pd合金作催化剂)，它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使汽油充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出NO与CO通过催化转换器发生反应的化学方程式：___________________。
(2)催化转换器的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度。其原因是___________。
(3)控制城市空气污染源的方法有________(填选项编号)。
a.植树造林 b.开发氢能源 c.使用电动车 d.控制汽车进城 e.使用无铅汽油
12．为了探究三种气态氧化物(SO2、NO2、CO2)的性质，某同学设计了一组实验：
实验一：探究三种气体在水中的溶解性，用三支相同的试管收集满三种气体，倒置在盛满水的烧杯中，一段时间后，观察到的现象如图A、B、C所示。
(1)在A、B、C三支试管中的原气体是A_______________________，B____________，C____________。
写出A烧杯中发生反应的化学方程式： ________________________。
如果在三只烧杯中分别滴几滴紫色石蕊试液，可观察到的现象是______________。
(2)实验二：用三只集气瓶收集满二氧化硫或二氧化氮气体，然后将其倒置在水槽中。分别缓慢通入适量O2或Cl2，如图D、E、F所示。一段时间后，D、E装置的集气瓶中充满溶液，F装置的集气瓶中还有气体剩余。
(假设瓶内液体不扩散)：
①写出装置E中反应的离子方程式：______________________________________。
②假设该实验条件下，气体摩尔体积为a L·mol－1。则装置D的集气瓶中所得溶液溶质的物质的量浓度为________。
(3)通入氧气前在F装置的水槽里滴加几滴紫色石蕊试液，观察到的现象是_________________，通入氧气后，可能观察到的实验现象是_________________，写出总反应的化学方程式：_____________________________________。
13．如图所示：在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL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0.5a mL。
(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0.5a mL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500 mL)。
14．将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？
参考答案
1．下列关于氮气的说法中错误的是(　　)
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气
B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C．N2在空气中约占的质量比为
D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂
【答案】C
【解析】N2很稳定，常用作保护气；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为；N2与金属、H2反应时作氧化剂。
2．下列说法中，正确的是(　　)
A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物
B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解
C．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
D．NO2是大气污染物之一
【答案】D
【解析】A项前后无因果关系，故A项错误；除去O2中混有的NO2，将混合气体通过水，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO且NO又能与O2反应，故B项错误；NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液，所以NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区别开，C项错误。
3．一氧化氮对“非典”病毒的抑制作用明显。下列关于NO的说法正确的是(　　)
A．NO是酸性氧化物
B．NO只能通过人工合成
C．NO是大气污染物，会形成酸雨
D．NO可以用向下排空气法收集
【答案】C
【解析】A中，NO是不成盐氧化物，它不能与水反应生成酸；B中，NO可由N2和O2在雷雨天气获得；C中，由于2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故NO是大气污染物，能形成酸雨；D中，因NO易与O2反应，且密度和空气接近，不可用排空气法收集。
4．诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl，以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体，以减少汽车尾气中有毒气体的排放，正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是(　　)
A．CO在铂表面被氧化生成CO2，铂起催化作用
B．汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C．CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D．NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
【答案】D
【解析】CO、NOx在铂表面发生的反应为CO＋NOxCO2＋N2(未配平)，也可能是CO与O2反应，此过程中铂作催化剂；CO2不能与人体中的血红蛋白结合。
5．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
【答案】B
【解析】NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价的降低。
6．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是 (　　)
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2与NO反应生成CO和NO2
D．NO与H2O反应生成H2和NO2
【答案】B
【解析】NO是一种极易被空气中O2氧化的气体，产物是红棕色气体NO2。
7．将a mL NO、b mL NO2、x mL O2混合于同一试管里，将试管口倒插于水中，充分反应后试管内气体全部消失，则用a、b表示的x的代数式是 (　　)
A．(a＋b)/2 B．(2a＋b)/3
C．(3a＋b)/4 D．(4a＋b)/5
【答案】C
【解析】氮的氧化物与O2和H2O反应生成HNO3时，只要满足氮的氧化物中的N与氮的氧化物中的O和O2中O之和的物质的量比为2∶5即可全部转化，没有气体剩余。即：＝，解得x＝。
8．按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：
①试管内气体呈红棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　
⑤试管内气体是O2　⑥试管内气体是NO。其中正确的是 (　　)
A．①③ B．②④⑤
C．②④⑥ D．②③⑤
【答案】C
【解析】根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为 mL，试管内液面上升。
9．在标准状况下，将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为(　　)
A. mol·L－1 B. mol·L－1
C. mol·L－1 D. mol·L－1
【答案】C
【解析】设烧瓶的体积为V L，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3又O2和NO2的体积比为1∶4，知NO2的体积为V L，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为V L，NO2的物质的量为V L÷22.4 L·mol－1＝V mol，所以硝酸的物质的量浓度为V mol÷V L＝ mol·L－1。
10．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有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>V2
C．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中有反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝V；②中有反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则剩余O2的体积V2＝V；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。
11．汽车尾气(含烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转换器(用Pt、Pd合金作催化剂)，它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使汽油充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出NO与CO通过催化转换器发生反应的化学方程式：_____________________。
(2)催化转换器的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度。其原因是________________。
(3)控制城市空气污染源的方法有________(填选项编号)。
a.植树造林 b.开发氢能源 c.使用电动车 d.控制汽车进城 e.使用无铅汽油
【答案】(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)反应除生成了N2外，还生成了增加空气酸度的CO2和SO3　(3)bc
【解析】　汽车尾部排出的废气中主要含CO、NOx及碳氢化合物。CO是汽油不完全燃烧的产物，NOx是汽油爆裂时，由空气中的氮和氧化合而成。碳氢化合物中含有烃类，有的是汽油原有成分，有的是氧化产物。大城市中汽车多，大气中NO含量较高，这是因为汽车引擎在工作时产生高温使之发生如下反应：N2＋O22NO，矿物油中硫在燃烧过程中产生SO2，治理方法是在汽车排气管上装一个用铂、钯合金做的催化转化器，使NO与CO反应生成N2和CO2，SO2被催化氧化为SO3。控制城市空气污染方法中，植树造林这一选项具有一定的迷惑性，植树造林能控制CO2量的增加，但对消除汽车尾气中的烃类、CO、SO2与NO等物质没有直接的效果，选bc。
12．为了探究三种气态氧化物(SO2、NO2、CO2)的性质，某同学设计了一组实验：
实验一：探究三种气体在水中的溶解性，用三支相同的试管收集满三种气体，倒置在盛满水的烧杯中，一段时间后，观察到的现象如图A、B、C所示。
(1)在A、B、C三支试管中的原气体是A_______________________，B____________，C____________。
写出A烧杯中发生反应的化学方程式： ___________________。
如果在三只烧杯中分别滴几滴紫色石蕊试液，可观察到的现象是________________。
(2)实验二：用三只集气瓶收集满二氧化硫或二氧化氮气体，然后将其倒置在水槽中。分别缓慢通入适量O2或Cl2，如图D、E、F所示。一段时间后，D、E装置的集气瓶中充满溶液，F装置的集气瓶中还有气体剩余。
(假设瓶内液体不扩散)：
①写出装置E中反应的离子方程式：______________________________________。
②假设该实验条件下，气体摩尔体积为a L·mol－1。则装置D的集气瓶中所得溶液溶质的物质的量浓度为________。
(3)通入氧气前在F装置的水槽里滴加几滴紫色石蕊试液，观察到的现象是_________________，通入氧气后，可能观察到的实验现象是_________________，写出总反应的化学方程式：_____________________________________。
【答案】　(1)NO2　SO2　CO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　溶液均显红色，A中红色较明显
(2)①Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
② mol·L－1
(3)溶液呈浅红色　溶液红色加深　2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4
【解析】　(1)SO2易溶于水，CO2微溶于水，溶解的SO2、CO2部分与水反应分别生成H2SO3和H2CO3。NO2与水反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，进入试管的溶液体积为试管容积的＝，A试管中原气体是NO2，B试管中是SO2，C试管中是CO2，试管中的溶液向烧杯中扩散，溶液均呈酸性，都能使紫色石蕊试液变红色。
(2)NO2和O2，SO2和Cl2按一定比例可完全溶解于水中形成溶液4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，而SO2溶于水只有部分SO2与水反应SO2＋H2O??H2SO3，很少量的H2SO3消耗很少量的O2，2H2SO3＋O2===2H2SO4。
设充满NO2的集气瓶容积为V L，n(NO2)＝＝ mol，倒置于水槽中通入O2形成 mol HNO3，溶液体积也为V L，故集气瓶中HNO3浓度为c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
(3)H2SO3是中强酸，且浓度很小时酸性很弱，滴加紫色石蕊试液显浅红色，通入氧气后，H2SO3被氧化为H2SO4，酸性增强，石蕊试液所显红色变深。总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4。
13．如图所示：在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL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0.5a mL。
(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0.5a mL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500 mL)。
【答案】　(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　1∶2　3∶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)
【解析】　(1)试管A倒插入B水槽水中后，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂均为NO2，质量比为1∶2。根据题意有n(NO2)＋n(NO)＝[n(NO2)＋n(NO)]，n(NO2)∶n(NO)＝3∶1。(2)试管A中剩余0.5a mL气体为NO，通入氧气后，发生反应
2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可写为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，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，n(HNO3)＝n(气体)＝×
10－3 mol，c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
14．将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？
【答案】　若剩余的气体是NO，则NO2和O2的体积分别为9.2 mL和0.8 mL；若剩余的气体是O2，则NO2和O2的体积分别为6.4 mL和3.6 mL。
【解析】　剩余2 mL气体可能是NO或O2，分两种情况讨论：
(1)剩余的是NO，可以看成先发生了反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3剩余的NO2又与水作用，最终有2 mL NO 产生。由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得，剩余的NO2体积为2 mL×3＝6 mL。则原有O2体积为(10 mL－6 mL)×＝0.8 mL，NO2体积为10 mL－0.8 mL＝9.2 mL。
(2)剩余的是O2，则有10 mL－2 mL＝8 mL NO2和O2的混合气体按反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行。所以NO2的体积为8 mL×＝6.4 mL，O2体积为10 mL－6.4 mL＝3.6 mL。
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