课时作业(四) 氮气和氮氧化物
(分值：59分 选择题每小题3分)
[基础对点练]
题组一 氮气与氮的固定
1．有报道称“氮气能有效减少轮胎的噪音，延长轮胎使用寿命”，关于氮气性质的说法中错误的是( )
A．通常情况下，氮气性质很不活泼
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小(通常情况下)
D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂
2．[2024·贵州镇远高一期中]下列反应属于氮的固定的是( )
A．用NH3制碳酸氢铵和硫酸铵
B．NO遇O2转化为NO2
C．硝酸工厂用NH3氧化制NO
D．N2和H2在一定条件下反应生成NH3
3．[2024·湖南涟源高一期中]下列有关氮气的说法正确的是( )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．医学常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气的化学性质不活泼性
C．H2与N2在一定条件下反应生成NH3，反应中N2体现还原性
D．电闪雷鸣的雨天，雨水中含有一定量硝酸，可能发生的反应有N2＋O22NO
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．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是( )
A．氧气 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
8．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1
[能力提升练]
9．[2024·河南濮阳高一期中]我国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是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
10．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NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是( )
A．1∶1∶2 B．4∶3∶2
C．4∶16∶13 D．4∶3∶4
11.[2024·河南南阳高一期末]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30 mL空气(按O2体积占计算)，夹住弹簧夹，观察现象(不考虑摩擦力，即所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下，气体摩尔体积为24.5 L·mol-1，下列说法错误的是( )
A．最终剩余气体中NO体积为12 mL
B．可观察到注射器的活塞缓缓向左移动，最终活塞最左端停在约36 mL刻度处
C．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
D．若反应前后液体体积不变，所得硝酸溶液的浓度约为0.065 mol·L-1
12．(6分)氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为________。
(2)在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。
(3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol 时，两个反应转移电子数的关系是①________(填“＞”“<”或“＝”)②。
13．(13分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图所示。
(1)一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：____________________________。
(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是______________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为________________________________。
[拔高培优练]
14．(7分)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C。
(1)该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：________________________________________。
(2)设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。
资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
①装置A中的试剂是____________。
②装置B的作用分别是________。
③实验开始时正确的操作步骤顺序是__________(填标号)。
a.通入NO2
b.打开弹簧夹
c.点燃酒精灯
d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹课时作业(四) 氮气和氮氧化物
(分值：59分 选择题每小题3分)
[基础对点练]
题组一 氮气与氮的固定
1．有报道称“氮气能有效减少轮胎的噪音，延长轮胎使用寿命”，关于氮气性质的说法中错误的是( )
A．通常情况下，氮气性质很不活泼
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小(通常情况下)
D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂
2．[2024·贵州镇远高一期中]下列反应属于氮的固定的是( )
A．用NH3制碳酸氢铵和硫酸铵
B．NO遇O2转化为NO2
C．硝酸工厂用NH3氧化制NO
D．N2和H2在一定条件下反应生成NH3
3．[2024·湖南涟源高一期中]下列有关氮气的说法正确的是( )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．医学常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气的化学性质不活泼性
C．H2与N2在一定条件下反应生成NH3，反应中N2体现还原性
D．电闪雷鸣的雨天，雨水中含有一定量硝酸，可能发生的反应有N2＋O22NO
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．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是( )
A．氧气 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
8．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1
[能力提升练]
9．[2024·河南濮阳高一期中]我国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是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
10．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NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是( )
A．1∶1∶2 B．4∶3∶2
C．4∶16∶13 D．4∶3∶4
11.[2024·河南南阳高一期末]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30 mL空气(按O2体积占计算)，夹住弹簧夹，观察现象(不考虑摩擦力，即所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下，气体摩尔体积为24.5 L·mol-1，下列说法错误的是( )
A．最终剩余气体中NO体积为12 mL
B．可观察到注射器的活塞缓缓向左移动，最终活塞最左端停在约36 mL刻度处
C．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
D．若反应前后液体体积不变，所得硝酸溶液的浓度约为0.065 mol·L-1
12．(6分)氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为________。
(2)在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。
(3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol 时，两个反应转移电子数的关系是①________(填“＞”“<”或“＝”)②。
13．(13分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图所示。
(1)一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：____________________________。
(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是______________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为________________________________。
[拔高培优练]
14．(7分)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C。
(1)该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：________________________________________。
(2)设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。
资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
①装置A中的试剂是____________。
②装置B的作用分别是________。
③实验开始时正确的操作步骤顺序是__________(填标号)。
a.通入NO2
b.打开弹簧夹
c.点燃酒精灯
d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹
课时作业(四) 氮气和氮氧化物
1．解析：N2在O2中不能燃烧，在放电条件下N2被O2氧化为NO，B错误。
答案：B
2．解析：NH3、碳酸氢铵和硫酸铵中的N都是化合态，不属于氮的固定，A错误；一氧化氮和二氧化氮都是化合态的氮，不属于氮的固定，B错误；氨气和一氧化氮都是化合态的氮，不属于氮的固定，C错误；氮气是游离态的氮，氮气和氢气反应生成的氨气是化合态的氮，属于氮的固定，D正确。
答案：D
3．解析：氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间共用三对电子，破坏这种结合时需要很高的能量，所以化学性质不活泼，A错误；液氮汽化时需要吸收大量的热，使周围环境温度降低，与其化学性质不活泼无关，B错误；H2与N2在一定条件下反应生成NH3，氮元素的化合价由0价变为－3价，化合价降低是氧化剂，具有氧化性，C错误；N2和O2在放电条件下生成NO，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，D正确。
答案：D
4．解析：把游离态的氮转化为氮的化合物，称为氮的固定，NH3→NO不属于氮的固定，A错误；在催化剂a作用下，N2→NH3，氮原子化合价从0降低至－3价，发生了还原反应，B错误；Mg条在N2中剧烈燃烧，C错误；催化剂a中有氢氢和氮氮非极性键断裂，b中有氧氧非极性键的断裂，D正确。
答案：D
5．解析：NO与水不反应，A错误；NO2为红棕色气体，但通入水中后和水反应生成HNO3和NO，溶液为无色，B错误；NO、NO2都有毒，且NO是汽车气缸中的氮气和氧气在高温条件下生成的，则汽车尾气中有NO气体，C正确；NO与碱不反应，是不成盐氧化物，D错误。
答案：C
6．答案：B
7．解析：少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体是NO、CO2，二者物质的量之比为1∶2，同时还有少量水蒸气逸出，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，CO2与过氧化钠反应生成的O2，与NO反应生成NO2，O2有剩余，同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2，所以最后收集到的气体是NO2和O2。
答案：C
8．解析：将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV减
3 2
x
解得x＝，V(N2)＝V－，故。
答案：C
9．解析：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＋4CO2＋N2，D正确。
答案：D
10．解析：若NO2为1体积，NO为1体积，则消耗＝1体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为1∶1∶1，A项不符合题意；若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶3∶，B项不符合题意；若NO2为4体积，NO为16体积，则消耗(1＋12)＝13体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶16∶13，C项符合题意；若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗＝体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶3∶，D项不符合题意。
答案：C
11．解析：30 mL空气中氧气体积为30 mL×＝6 mL，根据方程式：2NO＋O2===2NO2，20 mL NO消耗12 mL，生成NO2的体积为12 mL，NO2再与水反应，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成NO为12 mL×＝4 mL，所以最后剩余NO为(20－12＋4) mL＝12 mL，A正确；注射器内气体减少，所以注射器的活塞缓缓向左移动，体积为剩余的NO、N2和水的体积，约为41 mL，B错误；NO是无色气体，NO2是红棕色气体，所以注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色，C正确；根据A中分析可知，若反应前后液体体积不变，生成硝酸的物质的量浓度为≈0.065 mol·L-1，D正确。
答案：B
12．解析：(1)根据反应①可知，氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1，质量之比为23∶15。(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化产物为NaNO3，还原产物为NaNO2。(3)反应①中2 mol NaOH参加反应，转移1 mol电子，反应②中2 mol NaOH参加反应时，转移1 mol电子。
答案：(1)23∶15 (2)NaNO3 NaNO2 (3)＝
13．解析：(1)若NO与NO2反应生成新的氧化物，必然是NO中N的化合价升高被氧化，NO2中N的化合价降低被还原，生成的氧化物中N的化合价应该介于＋2价和＋4价之间，即为＋3价，据此写出反应方程式：NO＋NO2N2O3。(2)气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有微溶于水，所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。(3)当n(NO)＞时，NO过量；当 n(NO)＜过量，剩余 反应生成 (4)依据电子得失守恒，生成NO时氮元素化合价降低，则反应中中氮元素的化合价升高，可能生成或NO2，但在水溶液中NO2会与水反应生成，所以最终产物为，据此写出离子方程式：＋2NO↑＋H2O。
答案：(1)NO＋NO2N2O3
(2)使尾气中的NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
(3)排放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中含量升高
+===＋2NO↑＋H2O
14．解析：(1)由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO24MgO＋N2。(2)由资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2以避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。
答案：(1)4Mg＋2NO24MgO＋N2
(2)①NaOH溶液 ②收集N2 ③badc
