必修第二册 5.2 第1课时 氮及其氧化物 同步练习题(含解析)

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5.2 第1课时 氮及其氧化物 同步练习题
一、选择题（本题共有15小题，每小题4分，共60分，每小题只有一个正确选项）
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． 化学与环境密切相关，下列有关说法错误的是(　　)
A．NO2、NO含氮氧化物是光化学烟雾的主要污染物
B．对酸性物质的排放加以控制，开发新清洁能源是减少酸雨的有效措施
C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
3． 关于NO的叙述正确的是(　　)
①NO可以是某些含低价氮的物质氧化的产物　②NO是亚硝酸的酸酐　③NO可以是某些含高价氮的物质还原的产物　④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色
A．全部 B．①③④
C．②③④ D．①④
4． 汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾)
有关该雾霾的叙述正确的是(　　)
A．NOx为酸性氧化物，可形成酸雨
B．反应②是氧化还原反应
C．NH3是形成该雾霾的催化剂
D．NH3可能来自过度施用氮肥
5． 四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种,把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是(　　)
6． 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2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③HCl和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是(　　)
A．V1>V2>V3　　　　　 B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1　 D．V3>V1>V2
7． 在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)
①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
8． 如图所示，室温下的两个连通容器用活塞分开，左右两室体积相同，左室充入一定量NO，右室充入一定量O2，且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞，使NO与O2充分反应，反应如下：2NO+O2=2NO2。下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)
A．反应前后左室的压强相同
B．开始时左右两室中的分子数相同
C．反应后容器内的密度与反应前的相同
D．反应后容器内无O2存在
9． 如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为(　　)
A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3
10．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是(　　)
①N2→NO2　 ②NO2→NO　 ③NO2→HNO3 ④N2→NO　 ⑤N2→NH3
A．① B．②⑤ C．④ D．③④
11．某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为1∶2，则该氮的氧化物是(　　)
A．N2O B．NO C．NO2 D．N2O5
12．将a mL NO、b mL NO2和c mL O2混合于同一试管中，将试管倒置于水中，充分反应后，试管内气体全部消失，则a∶b∶c不可能是(　　)
A．1∶1∶1 B．2∶1∶1
C．3∶7∶4 D．1∶5∶2
13．N2O俗称“笑气”，早期被用于牙科手术的麻醉，是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。反应3CO+2NO23CO2+N2O能产生N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是(　　)
A．上述反应中，每消耗2 mol NO2，就会生成22.4 L N2O(标准状况下测定)
B．N2O有氧化性，且为HNO2的酸性氧化物
C．当生成3 mol CO2时，转移的电子数为12NA
D．N2O使用时必须少量，否则会与人体血红蛋白结合，使人中毒
14．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车 尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
15．如图，试管中充满NO2，现向其中缓慢通入O2，用水吸收NO2(假设每次通 入的O2能完全反应)。下列说法正确的是(　　)
A．当试管内溶液的pH不再变化时，说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)
B．当试管内气体不是红棕色时，说明NO2全部转化为HNO3
C．水槽内的水改为稀盐酸，有利于吸收NO2
D．水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2
二、填空题（本题包括3个小题，共40分）
16．(12分)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应,特进行如下实验(如图所示)。
(1)图1两集气瓶中 (填“上”或“下”)瓶颜色深。
(2)图2中反应的现象是 。
(3)图3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2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式： 。
17．(14分) NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式： 。其中氮元素的化合价在此反应中发生的变化是________(填序号)。
A．不变　　　　　　 B．仅升高
C．仅降低 D．既有升高又有降低
(2)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。
①当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式： 。
②根据上述反应，若反应掉1.5 mol的NO,转移电子的物质的量为________ mol。
(3)设空气中O2体积分数为0.25，N2体积分数为0.75，有水存在的条件下，氮的氧化物和一定量空气混合恰好完全反应，反应后气体体积减少一半，该氮的氧化物是________(填序号)。
A．NO
B．NO2
C．NO和NO2物质的量之比为2∶1的混合物
D．NO和NO2物质的量之比为1∶1的混合物
18．(14分)氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。
(1)形成酸雨的原理之一可简单表示如下：
回答下列问题：
①酸雨的pH________(填“＞”、“＜”或“=”)5.6。
②D物质的化学式为____________。
③反应②的化学方程式为_________________________________________。
(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气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_______。
(3)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O，
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
现有V L某NaOH溶液能完全吸收n mol NO2和m mol NO组成的大气污染物。
①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为________ mol·L 1。
②若所得溶液中c()∶c()=1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m=______。
③用含n和m的代数式表示所得溶液中和浓度的比值c()∶c()=________。
1．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4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。
2．答案：C
解析：A．N的氧化物可导致光化学烟雾发生，则NO2、NO含氮氧化物是光化学烟雾的主要污染物，A正确；B．二氧化硫可导致酸雨发生，为减少酸雨发生，酸性物质的排放加以控制，开发新清洁能源是减少酸雨的有效措施，B正确；C．溶解CO2的雨水为正常雨水，而NO2或SO2都会导致酸雨的形成，C错误；D．二氧化碳过量排放可导致全球温度升高，则CO2含量的增加会导致温室效应加剧，D正确；答案选C。
3．答案：B
解析：NO中氮元素的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。
4．答案：D
解析：NOx为不成盐氧化物，故A错误；五氧化二氮和硝酸中的氮的化合价相同，所以反应②是非氧化还原反应，故B错误；由图示可知氨气参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，故C错误；NH3可能来自过度施用氮肥，铵盐不稳定易分解产生氨气，故D正确。
5．答案：B
解析：根据化学方程式3NO2+H2O2HNO3+NO可知,剩余气体是反应前的，故B项正确；NO不溶于水,对应D项；SO2对应A项；Cl2对应C项。
6．答案：B
解析：设各种气体的体积都为1体积。①根据3NO2+H2O2HNO3+NO，即剩余NO的体积V1=(1+)体积。②根据4NO2+O2+2H2O4HNO3，即剩余O2的体积V2=(1-)体积。③剩余N2的体积V3=1体积。即B项符合题意。
7．答案：D
解析：混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL) 6 mL NO2，则V(O2)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。
8．答案：C
解析：由左右两室体积相同，两容器内气体密度相同可知，两容器中气体的质量一定相等，再结合n=m/M可知NO和O2的物质的量之比为32 g/mol:30 g/mol=16:15；A、发生2NO+O2===2NO2，反应后气体的总的物质的量减少，均匀充满左右两室，故反应后左室的气体物质的量要减小，故压强减小，故A错误；B、NO和O2的物质的量之比为16:15，气体分子数目之比等于物质的量之比，开始时左右两室分子数不相同，故B错误；C、反应后气体的总质量为原来一氧化氮与氧气质量之和，为氧气质量的2倍，体积为左右两室的体积之和，为右室的2倍，故密度不变，故C正确；D、NO和O2的物质的量之比为16:15，发生反应：2NO+O2===2NO2，O2过量，故最终容器内有O2存在，故D错误。故选C。
9．答案：A
解析：NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
10．答案：C
解析：该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。
11．答案：B
解析：设氮的氧化物化学式为NxOy，则NxOy＋2CO→N2＋2CO2，则x∶y＝1∶1，即为NO，应选B。
12．答案：B
解析：由以下反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得c＝，然后代入可得结果。
13．答案：D
解析：由方程式可知，反应中每消耗2 mol NO2，可生成1 mol N2O，标准状况下的体积为22.4 L，A正确；N2O中氮元素的化合价为+1价，HNO2中氮元素的化合价为+3价，N2O不是亚硝酸的酸性氧化物，B错误；反应中碳元素的化合价由+2价升高到+4价，当生成3 mol CO2时转移6 mol电子，C错误；N2O能作麻醉剂，说明其不能和人体血红蛋白结合，D错误。
14．答案：D
解析：反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。
15．答案：D
解析：试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，根据NO2→HNO3，c(HNO3)＝，消耗的NO2的体积等于试管中溶液的体积，即ΔV(NO2)＝V(溶液)，则c(HNO3)＝，试管内溶液的pH始终不变，故A错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，当试管中气体不是红棕色时，不能说明NO2全部转化为HNO3，故B错误；水槽内的水改为稀盐酸时，NO2仍是与稀盐酸中的水反应，不能促进NO2的吸收，故C错误；NO2与NaOH溶液能够发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，水槽内的水改为稀NaOH溶液，有利于吸收NO2，故D正确。
16．答案：(1)下　(2)下瓶中的红棕色逐渐消失，最终变为无色　
(3)NO　氧化　(4)NO2+SO2NO+SO3
解析：图3中反应生成的气体遇空气显红棕色，说明图2中反应生成了NO，即NO2和SO2反应，NO2转化为NO，表现氧化性，而SO2则表现还原性，被氧化，硫元素化合价升高，只能变成+6价，应转化为SO3。
17．答案：(1)3NO2+H2O2HNO3+NO　 D
(2)①2NO+2CON2+2CO2　 ②3　
(3)D
解析：(1)NO2与H2O反应生成HNO3与NO。由于NO2中的氮元素的化合价为+4价,而生成物NO中的氮元素的化合价是+2价,而硝酸中的氮元素的化合价是+5价,所以NO2中氮元素的化合价既有升高又有降低。(2)①NO被CO还原成N2,由得失电子守恒和元素守恒可知CO被氧化为CO2;②根据化学方程式2NO+2CO N2+2CO2可知,反应中氮元素的化合价由+2价变成0价,所以1.5 mol NO转移电子的物质的量是3 mol。(3)混合气体全部与空气中的氧气反应,没有物质是过量的,最终氮的氧化物与氧气、水反应生成HNO3,反应后气体体积减少一半,剩余气体为氮气,令剩余氮气为0.75 mol,则氮的氧化物为1.5 mol-0.75 mol-
0.25 mol=0.5 mol,结合选项令氮的氧化物的平均组成为NOx,根据电子转移守恒,则:(5-2x)×0.5=0.25×4,解得x=1.5,故氮的氧化物为NO和NO2的混合物,令NO和NO2的物质的量分别为a mol、b mol,则:a+b=0.5,(a+2b)/0.5=1.5,解得a=0.25,b=0.25,故NO和NO2的物质的量之比为0.25 mol∶0.25 mol=1∶1,故选D。
18．答案： (1)①＜ ②H2SO3 ③2SO2+O22SO3
(2)6NO2+8NH37N2+12H2O NO2 NH3
(3)① ②3∶2 ③
解析：(1)酸雨的pH＜5.6，正常雨水的pH=5.6。由图示转化可知：A为SO2，B为SO3，D为H2SO3。
(2)NH3 和NO2反应生成的无污染物质是N2和H2O。(3)①因产物NaNO3、NaNO2中n(Na+)=n(N)，故n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)=(m+n) mol，c(NaOH)= mol·L 1。②NO2与NO混合气体与NaOH溶液反应可以认为先后发生如下反应：
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
m m 2m 2m
2NO2+2NaOH===NaNO2 +　NaNO3 + H2O
n m (n m) (n m)
当V(NO)2≥V(NO)时能吸收完全，所以c()∶c()==，得n∶m=3∶2。
③c()∶c()=(n m)∶[2m+(n m)]=。
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