第五章 第二节 第1课时　氮气和氮氧化物 课后练（含答案）—2024春高中化学人教版必修二

第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
题组一　氮气与氮的固定
1．氮气能大量存在于空气中的根本原因是(　　)
A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应
B．氮气比空气轻且不溶于水
C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定
D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
2．(2023·上海静安高一期中)下列属于氮的固定的是(　　)
A．雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO
B．NH4Cl和Ca(OH)2反应生成NH3
C．豆科作物把含氮化合物转变为蛋白质
D．将氨转化为硝酸，再转化为其他含氮化合物
3．(2023·苏州高一期末)下列关于N2的叙述中正确的是(　　)
A．N2是一种无色且易溶于水的气体
B．在雷雨天，空气中的N2和O2可直接反应生成NO2
C．在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中，N2作还原剂
D．一定条件下，N2与H2合成NH3属于氮的固定
4．自然界中时刻存在着氮的转化。实现氮按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：
下列叙述正确的是(　　)
A．NH3→NO属于氮的固定
B．在催化剂a作用下，N2发生了氧化反应
C．N2很稳定，不支持任何物质的燃烧
D．催化剂a、b表面均有非极性共价键的断裂
题组二　一氧化氮和二氧化氮
5．下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　)
A．氮的氧化物都能与水反应生成相应的酸
B．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色
C．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一
D．NO是酸性氧化物
6．运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红棕色烟雾。产生红棕色烟雾的原因是(　　)
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2和NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
7．某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片，振荡，得到橙色溶液，气体颜色消失，再移走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气体中的(　　)
A．N2、NO2、Br2 B．NO2、NO、N2
C．NO2、O2、NO D．N2、O2、Br2
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．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，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为(　　)
A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3
10．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
11．(2023·四川眉山彭山区一中高一月考)近几年，我国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是目前人类面临的环境问题之一。有一种汽车尾气处理装置，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．反应中N2为氧化剂，NO为还原产物
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．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
12．(2023·甘肃民勤一中高一期中)如图所示，在注射器里吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。下列叙述正确的是(　　)
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19 mL
D．所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L－1
13．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，化学方程式为______________________________________________；
在一定条件下NO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反应的化学方程式为___________________________
_______________________________________________________________________________，
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，其化学方程式为___________________________________________________。
14．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，通入适量氧气时，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。
15．(2022·南京高一期中)“纳米零价铁－H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO。
(1)制备纳米零价铁：将FeSO4溶液与碱性NaBH4溶液混合可生成纳米零价铁、H2和NaBO2等，该反应的离子方程式为 ____________________(NaBH4、NaBO2中B元素均为＋3价)。
(2)NO的氧化：在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将烟气中的NO氧化。
①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO的机理如图1所示，则Y为 _________。
②NO与H2O2反应生成HNO3的化学方程式为_______________________________________。
③纳米零价铁的作用是___________________________________________________________。
④NO脱除率随温度的变化如图2所示。温度高于120 ℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是__________________________。
(3)氧化产物的吸收：氧化后的产物在烟气的携带下被Ca(OH)2溶液吸收，转化为____________
(填化学式)。
第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
1．C　2.A　3.D　4.D　5.C　6.B　7.A
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 (50－30) 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　10.C
11．D　[NO、O2、CO反应产生N2，在反应中N元素化合价降低，得到电子被还原，所以NO是氧化剂，N2为还原产物，A错误；汽车尾气中含有CO、NO、N2和CO2，其中主要污染成分包括CO、NO，而N2是空气成分，不是污染物，B错误；NO和O2在室温下相遇会发生反应生成NO2，而不是必须在催化剂表面才能反应，C错误；根据电子守恒、原子守恒，可知上述转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，D正确。]
12．A　[NO遇空气中氧气生成NO2，NO2为红棕色气体，NO2溶于水生成NO，气体由红棕色变为无色，A项正确；由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，O2消耗完，NO有剩余，剩余气体体积为(20－8) mL＝12 mL，C项错误；可观察到注射器活塞缓缓向左移动，B项错误；没有注明状态，无法计算硝酸浓度，D项错误。]
13．(1)2NO＋O2===2NO2
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　1∶2
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
14．(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)　
15．(1)2Fe2＋＋BH＋4OH－===2Fe＋BO＋2H2↑＋2H2O
(2)①Fe3＋(或FeCl3)
②2NO＋3H2O2===2HNO3＋2H2O
③与HCl溶液反应产生Fe2＋
④H2O2的分解速率随温度升高而加快，H2O2浓度减小，NO脱除率降低
(3)Ca(NO3)2
解析　(1)FeSO4溶液与碱性NaBH4溶液反应生成纳米零价铁、H2和NaBO2等，其反应的离子方程式为2Fe2＋＋BH＋4OH－===2Fe＋BO＋2H2↑＋2H2O。(2)①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·和OH－，O元素化合价降低，所以铁元素化合价升高，则Y为Fe3＋或FeCl3。②NO与H2O2反应生成HNO3，其反应的化学方程式为2NO＋3H2O2===2HNO3＋2H2O。(3)氧化后的产物为硝酸，在烟气的携带下被Ca(OH)2溶液吸收，转化为Ca(NO3)2。