4.3.2氮的氧化物基础巩固训练
1．Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能，近年来此领域研究有很大进展。因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖，并且最新研究也表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。关于NO的下列叙述中正确的是( )
A．NO是无色气体，可用排空气法收集
B．常温下，氮气与氧气混合就可迅速产生NO
C．常温下NO很容易与空气中的O2化合生成NO2
D．一定条件下，N2和O2反应可以直接合成NO2
解析：本题考查NO的生成、收集及化学性质。NO是无色难溶于水的气体，密度比空气略大，且常温下可与O2化合生成NO2，所以不能用排空气法收集，只能用排水法收集。常温下，N2和O2共存于空气中，只有在高温或放电时才化合成NO，不能一步反应合成NO2。
答案：C
2．最新研究表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。下列关于NO的叙述正确的是( )
A．NO是一种红棕色的气体
B．常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO易溶于水，不能用排水法收集
解析：NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集，所以A项、D项错误，常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2，所以B项错误；NO和CO分子中均含一个O原子，因此当氧元素质量相等时，两者的物质的量也一定相等，所以C项正确。
答案：C
3.
如图所示，集气瓶内充满某混合气体，将集气瓶置于光亮处，然后挤压胶头滴管使胶头滴管内的水进入集气瓶，发现烧杯中的水会倒吸进入集气瓶，则集气瓶内的混合气体可能是( )
①CO、O2 ②NO、O2 ③NO2、O2
④N2、H2
A．①② B．②④
C．③④ D．②③
解析：①CO和O2在光照条件下不反应，且均难溶于水，不符合题意；②NO与O2可发生反应2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成物易溶于水且气体分子数减少，符合题意；③在O2存在的条件下，NO2可与水发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，生成物溶于水且气体分子数减少，符合题意；④N2和H2在光照条件下不反应，且均难溶于水，不符合题意。
答案：D
4．常温常压下，下列各组气体不能共存的是( )
A．SO2与O2 B．NO2与NO
C．O2与N2 D．NO与O2
解析：常温常压下两种气体不发生反应就可共存。A项，SO2与O2需在加热和催化剂条件下才发生反应，常温常压下能共存；B项，NO2和NO不反应可共存；C项，N2和O2需在放电或高温下才反应，常温常压下可共存；D项，常温常压下，NO与O2迅速反应生成NO2，不能共存。
答案：D
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
解析：N2和O2在放电或高温条件反应生成NO，A错误；NO2属于大气污染物之一，B错误；NO2与H2O反应生成HNO3和NO，说明NO2既有氧化性也有还原性，C正确；NO2通入水中，生成NO和HNO3，溶液无色，D错误。
答案：C
6．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
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。
答案：C
7．将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为( )
A．1:2 B．2:5
C．3:7 D．无法确定
解析：设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1－a) mol NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：a＋＝0.4，所以a＝0.3，V(NO):V(NO2)＝3:7。
答案：C
8．气候条件独特、空气质量优良的新疆阿勒泰市，已成为我国第8个国家大气背景监测点。监测点安装的监测设备可日常监测二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮及臭氧等污染物。请回答下列问题。
(1)NO对环境的危害在于________(填编号)。
A．破坏臭氧层 B．高温下能使一些金属氧化
C．造成酸雨 D．与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu＋的酶的活化中心中，亚硝酸根离子(NO)可转化为NO，写出 Cu＋和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：______________________。
(3)为改善汽车尾气的排放质量，减少空气污染，汽车加装“三效催化净化器”，可将尾气中的一氧化碳和一氧化氮转化为参与大气循环的无毒混合气体，该气体是______。
A．二氧化碳和氮气 B．二氧化碳和二氧化氮
C．二氧化碳和氧气 D．二氧化碳和氢气
答案：(1)A、C、D (2)Cu＋＋NO＋2H＋===Cu2＋＋NO↑＋H2O (3)A4.3.2氮的氧化物课时作业
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．对二氧化氮的下列说法不正确的是( )
A．二氧化氮不是硝酸的酸酐
B．二氧化氮与水的反应是氧化还原反应
C．二氧化氮不是造成大气污染的气体之一
D．在通常状况下测得的NO2的相对分子质量是不准确的
解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO是氧化还原反应，NO2与HNO3中氮元素不是同价态，故B正确。NO2属氮的氧化物，是大气污染气体之一，C不正确。通常状况下，2NO2??N2O4，两种气体同时存在，故D正确。
答案：C
2．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
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。
答案：B
3．2010年2月10日中国经济网发布的《第一次全国污染源普查公报》一文中有如下一组数据：
工业废气中主要污染物 SO2 烟尘 NOx 粉尘
污染物产生量(万吨/年) 4 345.42 48 927.22 1 223.97 14 731.4
污染物排放量(万吨/年) 2 119.75 982.01 1 188.44 764.68
下列有关说法中错误的是( )
A．SO2、NOx的大量排放会导致酸雨的发生
B．煤与石油的大量燃烧是造成SO2、NOx大量排放的主要因素
C．烟尘、粉尘属于固体污染物
D．人类活动产生的气态污染物能全部进入大气中
解析：由表中数据知，产生气体污染物数量大于排放到大气中的污染物数量，D错误。
答案：D
4．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
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。
答案：B
5．2012年中国汽车销量大幅增长，同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气装置中，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．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
解析：根据题图可知，在没有催化剂的情况下，NO首先与O2反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2①；NO2具有较强的氧化性，CO具有还原性，二者在催化剂表面发生氧化还原反应生成CO2和N2：2NO2＋4CON2＋4CO2②；反应①＋反应②可得催化转化总反应：2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，在此反应中，NO、O2是氧化剂，N2是还原产物，CO2既是氧化产物，又是还原产物，A错误，D正确；N2不是汽车尾气排放的污染物，B错误；NO在常温下就可以和O2反应转化为NO2，C错误。
答案：D
6．在一大试管中装入10 mL NO，倒立于水槽中，然后慢慢地通入6 mL O2，下面有关实验最终状态的描述中，正确的是( )
A．试管内气体呈红棕色
B．试管内气体无色，是NO
C．试管内气体无色，是O2
D．试管内液面下降
解析：由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3知余NO 2 mL。液面上升。
答案：B
7.
(双选题)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，对原试管中盛装气体的说法正确的是( )
A．可能是N2与NO2的混合气体
B．可能是NO2气体
C．可能是NO与NO2的混合气体
D．只可能是NO2一种气体
答案：BC
8．将3 mol的NO2气体依次通入下列三个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液，②浓H2SO4，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集起来，则收集到的气体是(同温、同压下测定)( )
A．1 mol NO
B．1 mol NO2和0.05 mol O2
C．2 mol O2
D．0.25 mol O2
解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO由此可知有1 mol NO产生，有2 mol HNO3生成，根据HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑可知，2 mol HNO3与足量NaHCO3反应有2 mol CO2产生。
2CO2＋2Na2O2===2NaCO3＋O2
由此可知有1 mol O2产生
此时剩余气体为1 mol NO和1 mol O2。
用排水法收集时，发生如下反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
由此可知最后剩余0.25 mol O2，故选D。
答案：D
9．如图所示，当向试管内通入21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中NO体积为( )
A．6 mL B．12 mL
C．16 mL D．18 mL
解析：此类题可用NO和O2混合气体溶于水的关系式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3解题。当V(NO) :V(O2)＝4:3时，混合气体完全与水反应，无气体剩余；当V(NO) :V(O2)≠4:3时，可能O2剩余或NO剩余。据题意可推知O2剩余，且剩余量与原NO体积相同。设原试管中NO为x mL，则有4:3＝x: (21－x)，解得x＝12。
答案：B
10．某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是( )
A．肯定含有SO2和NO B．肯定没有Cl2、O2和NO
C．可能含有Cl2和O2 D．肯定含有Cl2和NO
解析：混合气体无色，排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2；混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明含有SO2；向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色，说明存在NO，则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO，肯定没有O2、NO2和Cl2。
答案：A
11．某氮的氧化物是大气污染物之一，在一定温度和有催化剂存在的条件下，该氧化物与氨气反应只生成氮气和水，若生成的氮气和水的物质的量之比为5:6，该氧化物的化学式为( )
A．NO B．N2O3 C．NO2 D．N2O5
解析：方法一：通式法
可设氧化物的化学式为NxOy，然后配平求解。
NxOy＋yNH3===N2＋yH2O
依题意有：:y＝5:6，x＝y，选A。
方法二：代入法
6NO＋4NH3===5N2＋6H2O①
N2O3＋2NH3===2N2＋3H2O②
6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O③
3N2O5＋10NH3===8N2＋15H2O④
只有①式中N2和H2O的物质的量符合题意。
方法三：原子守恒法
假设产生的N2和H2O分别为5 mol,6 mol，则反应物中应共含10 mol N原子、12 mol H原子和6 mol O原子。由题意知H2O中氢元素全部来自NH3，氧元素全部来自氮的氧化物，N2中的氮原子分别来自NH3和氮的氧化物，则有
3H ～ NH3 ～ N
3 mol 1 mol 1 mol
12 mol 4 mol 4 mol
因此氮的氧化物中应提供10 mol－4 mol＝6 mol氮原子和6 mol氧原子，显然氧化物中N，O个数比为1:1。
答案：A
12．大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染分一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中其他物质发生反应生成新的污染物，如2NO＋O2===2NO2就是二次污染，由NO2导致的污染就是NO的二次污染。下列物质：①SO2 ②NO ③NO2 ④HCl ⑤CO2，不易导致二次污染的是( )
A．①②③④⑤ B．①③⑤
C．④和⑤ D．只有④
解析：HCl和CO2性质稳定，不易再发生反应导致二次污染。
答案：C
二、非选择题(共52分)
13.
(10分)利用如图所示的装置收集以下8种气体：①H2，②Cl2，③O2，④HCl，⑤NH3，⑥NO，⑦SO2，⑧NO2。
(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气，可收集的气体是________，若由A口进气，可收集的气体有________。
(2)若在烧瓶内充满水，可收集的气体有________，气体应由________口进入。
(3)若烧瓶中装入适量浓硫酸，可以用它来干燥的气体有________，气体应由________口进入。
解析：(1)从B口进气是收集密度比空气大的气体，若从A口进气则收集密度比空气小的气体，用排气法收集的气体必须与O2不反应，且密度与空气密度相差较大。
(2)若用排水法收集，则气体必须不溶于水，应从A口进。
(3)若用浓H2SO4干燥气体，必须从B口进气。
对于同一个装置，从不同的角度去审视可能有不同的作用。加强学生思维的灵活性和开放性是思维训练的重要方面，是打破思维定势的有效方式。
答案：(1)②③④⑦⑧ ①⑤ (2)①③⑥ A (3)①②③④⑥⑦⑧ B
14．(10分)2013年1月，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，设计了下图所示装置(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)该套装置中有不完善之处，还应在装置(Ⅳ)后补充________。
(4)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(不必化简)。
解析：(1)CO和NO在催化剂和加热条件下转化为N2和CO2，CO2与澄清石灰水反应生成CaCO3而出现浑浊，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NO没有转化为N2，向装置中通入空气时，装置(Ⅱ)中的NO与O2反应生成红棕色的NO2。
(3)由于尾气中仍残留未反应的CO、NO，所以该套装置应增加尾气处理装置。
(4)根据反应2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2可知，NO2和NO的物质的量之比应大于或等于1:1，气体才会反应完全。与NO2和NO反应的Na2CO3的物质的量为 mol，与NO2单独反应的Na2CO3的物质的量为 mol，故Na2CO3的总物质的量为 mol，c(Na2CO3)＝ mol/L。
答案：(1)检验CO是否转化为CO2 (2)出现红棕色气体 (3)尾气处理装置 (4)a:b≥1:1
15．(10分)某课外活动小组按如下图装置探究有关物质的性质。
(1)装置的气密性检查；关闭________，打开________(填“K1”、“K2”或“K3”)，若一段时间后__________________，则装置气密性良好。
(2)实验验证NO化学性质的现象是________________，反应的化学方程式为______________________。
(3)关闭K2、打开K3，预期有“喷泉”现象，验证了另一种物质的化学性质。写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目__________________________________。
(4)有关“喷泉”的叙述正确的是(填序号)________。
A．用手(或热毛巾)捂热烧瓶有助于引发“喷泉”
B．“喷泉”的形成说明烧瓶中的气体易溶于水
C．“喷泉”终止时烧瓶中几乎充满液体
D．最终烧瓶中溶液的物质的量浓度约为1/22.4 mol·L－1
解析：(1)关闭K3，打开K1、K2，若装置气密性良好，则一段时间后储气瓶中水面不再上升。
(2)本实验验证了2NO＋O2===2NO2，故烧瓶中应出现红棕色气体。
(3)“喷泉”现象表明烧瓶中形成负压，因而验证了NO2与水的反应：
(4)用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，排出导管中的空气，使NO2与水接触起反应，烧瓶中形成负压从而引发“喷泉”，A正确；B不正确，这里验证的是NO2与水的反应。C不正确，由于K2关闭，由上述反应可知烧瓶中液体约为烧瓶容积的2/3。D不正确，若实验在标准状况下进行，且不考虑溶质的扩散，最终烧瓶中溶液的物质的量浓度约为1/22.4 mol·L－1。
答案：(1)K3 K1、K2 储气瓶中水面不再上升
(2)烧瓶中出现红棕色气体 2NO＋O2===2NO2
(3)
(4)A
16．(11分)如下图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。试回答下列问题：
(1)写出观察到的现象：
①____________________________________________________；
②____________________________________________________；
③____________________________________________________。
(2)最终试管中剩余的气体是________，体积为________。
解析：通入的O2与NO发生反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，所以看到有红棕色气体生成；生成的NO2溶于水：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。两个反应的总方程式为：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。气体被消耗，所以看到试管内液面上升。根据总反应方程式可以计算出，氧气全部反应，剩余NO的体积是1.0 mL，NO为无色气体，这是可观察到的第三个现象。
答案：(1)①通入O2后试管内气体变为红棕色 ②试管内液面升高 ③最后试管内剩余一种无色气体 (2)NO 1.0 mL
17．(11分)为了探究几种气态氧化物的性质，某同学设计了以下实验：
用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体，倒置在水槽中。然后，分别缓慢通入适量氧气或氯气，如图所示。一段时间后，A、B装置中集气瓶充满溶液，C装置中集气瓶里还有气体。
(1)如果装置A中通入的氧气恰好使液体充满集气瓶，假设瓶内液体不扩散。
①写出A中总反应的化学方程式：________；该实验对工业上生产硝酸的启示是________。
②假设该实验条件下，气体摩尔体积为a L·mol－1，集气瓶中溶液的物质的量浓度为________。
(2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊试液，通入氧气前后，实验现象变化可能为________________；写出化学方程式：________________。
(3)溶液充满集气瓶后，在B水槽里滴加硝酸钡溶液，可能观察到的现象为____________________；写出所有反应的离子方程式：________________；证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是______________________。
解析：(1)①A瓶中发生的反应有：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，总反应的化学方程式为：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。工业上利用二氧化氮与水反应制硝酸，为了使原料充分利用，不排放大气污染物NO，应向吸收塔(向二氧化氮中)通入足量空气，使氮的氧化物全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为V L，二氧化氮气体体积为V L，n(NO2)＝＝ mol，最后充满液体，硝酸溶液体积为V L，c(HNO3)＝＝ mol·L－1。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸，通入氧气反应后，生成强酸(硫酸)，溶液红色变深。(3)氯气在水中将二氧化硫氧化成硫酸，检验氯离子前要除去SO。
答案：(1)①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；在吸收塔里充入足量空气 ② mol·L－1 (2)红色由浅变深；2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4 (3)出现白色沉淀；Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋，Ba2＋＋SO===BaSO4↓；取少量反应后的溶液于试管中，向试管里加入过量的硝酸钡溶液，待沉淀完全后，静置，取上层清液加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则说明原溶液中含有Cl－。
