第二节 氮及其化合物
学习目标 重点难点
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识氮及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质,实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 重点 1.氮及其重要化合物的性质与相互转化。 2.硝酸的不稳定性和强氧化性。 3.酸雨的概念。
难点 1.二氧化氮的化学性质。 2.硝酸的强氧化性。
第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
新知探究(一)——氮气与氮的固定
1.氮元素
结构 氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族,氮原子结构示意图为 ,一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质
分布 在自然界里,氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中
2.氮气
结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键结合,电子式为 ,结构式为
物理性质 无色、无味、难溶于水,密度与空气相近,约占空气体积的4/5
化学性质 通常情况下很稳定,难以与其他物质反应。 ①与氢气反应: ②与氧气反应: ③与金属镁反应:
[微点拨] 镁条在空气中燃烧,发生Mg与O2、N2和CO2三个反应,其中Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg+CO22MgO+C。所以Mg着火不能用N2或CO2去灭火。
3.氮的固定
(1)含义:将大气中 的氮转化为 的过程叫做氮的固定。
(2)分类
氮的
固定
4.氮的循环
应用化学
在国民经济和日常生活中,氮气有广泛的用途。将它充灌在电灯泡里,可防止钨丝的氧化,延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气
[题点多维训练]
1.(2024·哈尔滨期中检测)下列反应不属于氮的固定的是 ( )
A.工业上利用氮气和氢气合成氨气
B.高温或光照时,浓硝酸受热分解
C.雷雨时,空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮
D.豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物
2.下列关于氮气的说法中,正确的是 ( )
A.通常情况下,氮气性质比较稳定
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
D.氮元素是活泼的非金属元素,氮气在化学反应中只能作氧化剂
3.下列关于氮元素及氮气性质的说法中,错误的是 ( )
A.氮气分子是双原子分子,氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B.氮气分子中的化学键很难被破坏,因此氮气的化学性质很稳定
C.反应N2+3MgMg3N2不属于氮的固定,工业合成氨的过程是固氮过程
D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
4.氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程,下列说法不正确的是 ( )
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2+O22NO
B.过程③“固氮作用”中,氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有2N+O22N
D.⑥中涉及的反应可能有2N+12H+N2↑+6H2O
5.氮在自然界中的循环如图所示。
(1)过程①称为 ,写出合成氨反应的化学方程式: ,该反应中氮气显 性(填“氧化”或“还原”,下同)。
(2)过程②中能通过 的作用将空气中的氮气固定下来,写出③中固氮反应的化学方程式: ,该反应中氮气显 性。
(3)过程④中的亚硝酸盐有毒,工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的N会被还原为N2,在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是 (填字母)。
a.H2O2 b.NH4Cl
c.KNO3 d.NaOH
新知探究(二)——NO和NO2
导学设计
1.在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器。
根据实验可以得出NO的哪些性质
2.打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。
实验现象:气体变为红棕色,再振荡后气体又变为无色,同时注射器的活塞向内移动。
(1)根据上述实验,能得出NO、NO2的什么性质
(2)实验室如何收集NO、NO2
(3)已知NO2可被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO与NO2等物质的量时也可被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O。NO和NO2是否为酸性氧化物 为什么
[系统融通知能]
1.氮的氧化物
N的化合价 +1 +2 +3 +4 +5
对应氧 化物 N2O (笑气) NO N2O3 NO2、 N2O4 N2O5
其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5,对应的酸分别为HNO2和HNO3。
2.NO和NO2的物理性质
物质 颜色、状态 气味 水溶性
NO 无色气体 无味 不溶于水
NO2 红棕色气体 有刺激性气味 易溶于水
3.NO和NO2的化学性质
物质 NO NO2
与氧气反应 2NO+O22NO2 不反应
与水反应 不反应 3NO2+H2O 2HNO3+NO
与氢氧化钠的 反应 不反应 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O
[注意] 3NO2+H2O2HNO3+NO反应中NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
应用化学
发射“嫦娥”六号探测器运载火箭的推进剂引燃后,产生大量高温气体从尾部喷出。该气体主要成分是CO2、H2O、N2、NO等,在发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体,你能解释其中原因吗
[题点多维训练]
题点(一) NO、NO2的性质
1.下列对NO、NO2的描述不正确的是 ( )
A.NO2是红棕色气体
B.NO通常用排空气法收集
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化
D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一
2.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,试管完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是 ( )
A.氮气与二氧化氮的混合气体
B.氧气与二氧化氮的混合气体
C.一氧化氮与二氧化氮的混合气体
D.二氧化氮气体
3.现有NO2、O2的混合气体12 mL,通入足量水中,充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积可能是 。
4.如图所示,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(可不写满,也可补充):
① 。
② 。
③ 。
(2)最终试管中剩余的气体是 ,其体积为 。
题点(二) NO、NO2的性质实验探究
5.已知浓硝酸与铜反应产生NO2。利用NO、O2和Na2CO3溶液反应制备NaNO2的装置如图所示(盛放浓硝酸的仪器为分液漏斗),下列关于该实验的描述正确的是 ( )
A.A、B、C装置中只有A中发生的反应属于氧化还原反应
B.实验过程中,装置B有防止倒吸的作用
C.装置C中发生反应的化学方程式为2Na2CO3+4NO+O24NaNO2+2CO2
D.最后得到的尾气可以被NaOH溶液完全吸收
6.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检验装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关闭止水夹,首先观察到烧瓶中的现象: , 产生此现象的化学方程式为 。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为
① ;
② 。
产生此现象的化学方程式为 。
第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
新知探究(一)
1. 2.︰N N︰ N≡N N2+3H22NH3 N2+O22NO N2+3MgMg3N2
3.(1)游离态 氮的化合物 (2)工业合成氨
[应用化学]
提示:氮气的化学性质很稳定,常温下不与氧气反应,可以作保护气。
[题点多维训练]
1.选B 利用氮气和氢气合成氨气属于氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定,故A错误;浓硝酸受热分解属于一种含氮化合物变为另外一种氮的化合物,不属于氮的固定,故B正确;氮气和氧气反应生成一氧化氮属于自然固氮,故C错误;豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物属于自然固氮,故D错误。
2.选A 氮气分子中含有氮氮三键,性质比较稳定,A正确;N2不能在O2中燃烧,N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,B错误;N2与H2的反应是可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,C错误;氮气中氮元素的化合价为0价,在化学反应中既可升高也可降低,氮气既可作氧化剂,也可作还原剂,D错误。
3.选C 氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮,反应N2+3MgMg3N2属于氮的固定,C错误。
4.选D 过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO,A正确;过程③“固氮作用”中氮元素的化合价降低,氮气被还原,B正确;⑤中N被氧化为N,涉及的反应可能有2N+O22N,C正确;⑥中氮元素的化合价降低,N被还原,涉及的反应不可能为2N+12H+N2↑+6H2O,因为此反应中只有元素的化合价降低,没有元素的化合价升高,且电荷不守恒,故D错误。
5.(1)人工固氮 N2+3H22NH3 氧化
(2)豆科植物根瘤菌 N2+O22NO 还原
(3)acd
新知探究(二)
[导学设计]
1.提示:无色气体,不溶于水。
2.(1)提示:NO易被O2氧化为NO2,NO2为红棕色,易溶于水,发生反应的化学方程式为2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO。
(2)提示:NO用排水法;NO2用向上排空气法。
(3)提示:均不是;酸性氧化物与碱不发生氧化还原反应。
[应用化学]
提示:NO遇空气生成NO2。
[题点多维训练]
1.选B NO与O2反应,不能用排空气法收集,应用排水法收集。
2.选A 二氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,一氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3,因此B、C、D项水均能充满试管;氮气不溶于水,在溶液中不能与氧气反应,水不能完全充满试管,A项符合题意。
3.解析:(总反应式法)根据有关的反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3、3NO2+H2O2HNO3+NO
设原混合气体中O2的体积为V(O2),剩余气体可能是O2,也可能是NO。
①若剩余O2,则V剩=V(O2)-[12 mL-V(O2)]=2 mL,解得V(O2)=4 mL。
②若剩余NO,则V剩=[12 mL-V(O2)-4V(O2)]=2 mL,解得V(O2)=1.2 mL。
答案:4 mL或1.2 mL
4.解析:(1)NO遇O2迅速反应生成NO2:2NO+O22NO2,然后NO2与水反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,导致试管中的液面上升,最终剩余的气体是无色的NO。
(2)将分析(1)中两个反应合并可得:
4NO+2H2O+3O24HNO3
4 3
V(NO) 1.5 mL
解得V(NO)=2.0 mL,故最终试管内剩余NO气体,其体积为(3.0-2.0)mL=1.0 mL。
答案:(1)①试管内的无色气体变为红棕色
②试管内液面上升 ③试管内剩余无色气体
(2)NO 1.0 mL
5.选C 装置A中浓HNO3与铜反应制备二氧化氮,产生的二氧化氮与B装置的水反应可以产生NO,二者都是氧化还原反应,根据C项方程式可知,C中也是氧化还原反应,故A错误;B装置产生一氧化氮,不能防止倒吸,故B错误;根据原子守恒可知装置C中发生反应的化学方程式为2Na2CO3+4NO+O24NaNO2+2CO2,故C正确;尾气中有氮气,不能被碱液吸收,所以D项错误。
6.解析:(1)无色NO气体被氧化为红棕色的NO2气体,2NO+O22NO2。(2)NO2气体与水反应生成NO气体,同时气体体积减小,烧瓶内压强减小引起倒吸,3NO2+H2O2HNO3+NO。
答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O22NO2 (2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色 ②烧杯中的水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升) 3NO2+H2O2HNO3+NO(共83张PPT)
第二节
氮及其化合物
学习目标
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识氮及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质,实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
重点难点 重点 1.氮及其重要化合物的性质与相互转化。
2.硝酸的不稳定性和强氧化性。
3.酸雨的概念。
难点 1.二氧化氮的化学性质。
2.硝酸的强氧化性。
第1课时 氮气与氮的固定
一氧化氮和二氧化氮
目录
新知探究(一)——氮气与氮的固定
新知探究(二)——NO和NO2
课时跟踪检测
新知探究(一)
氮气与氮的固定
1.氮元素
结构 氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族,氮原子结构示意图为 ,一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质
分布 在自然界里,氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中
2.氮气
结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键结合,电子式为 ,结构式为 _____
物理性质 无色、无味、难溶于水,密度与空气相近,约占空气体积的4/5
化学性质 通常情况下很稳定,难以与其他物质反应。
①与氢气反应:__________________
②与氧气反应:_________________
③与金属镁反应:_______________
︰N N︰
N≡N
[微点拨] 镁条在空气中燃烧,发生Mg与O2、N2和CO2三个反应,其中Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg+CO2 2MgO+C。所以Mg着火不能用N2或CO2去灭火。
3.氮的固定
(1)含义:将大气中 的氮转化为 的过程叫做氮的固定。
(2)分类
氮的固定
游离态
氮的化合物
工业合成氨
4.氮的循环
应用化学
在国民经济和日常生活中,氮气有广泛的用途。将它充灌在电灯泡里,可防止钨丝的氧化,延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气
提示:氮气的化学性质很稳定,常温下不与氧气反应,可以作保护气。
1.(2024·哈尔滨期中检测)下列反应不属于氮的固定的是 ( )
A.工业上利用氮气和氢气合成氨气
B.高温或光照时,浓硝酸受热分解
C.雷雨时,空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮
D.豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物
[题点多维训练]
√
解析:利用氮气和氢气合成氨气属于氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定,故A错误;浓硝酸受热分解属于一种含氮化合物变为另外一种氮的化合物,不属于氮的固定,故B正确;氮气和氧气反应生成一氧化氮属于自然固氮,故C错误;豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物属于自然固氮,故D错误。
2.下列关于氮气的说法中,正确的是 ( )
A.通常情况下,氮气性质比较稳定
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
D.氮元素是活泼的非金属元素,氮气在化学反应中只能作氧化剂
√
解析:氮气分子中含有氮氮三键,性质比较稳定,A正确;N2不能在O2中燃烧,N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,B错误;N2与H2的反应是可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,C错误;氮气中氮元素的化合价为0价,在化学反应中既可升高也可降低,氮气既可作氧化剂,也可作还原剂,D错误。
3.下列关于氮元素及氮气性质的说法中,错误的是 ( )
A.氮气分子是双原子分子,氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B.氮气分子中的化学键很难被破坏,因此氮气的化学性质很稳定
C.反应N2+3Mg Mg3N2不属于氮的固定,工业合成氨的过程是固氮过程
D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
√
解析:氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮,反应N2+3Mg
Mg3N2属于氮的固定,C错误。
4.氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程,下列说法不正确的是 ( )
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2+O2 2NO
B.过程③“固氮作用”中,氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有2N+O2===2N
D.⑥中涉及的反应可能有2N+12H+===N2↑+6H2O
√
解析:过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO,A正确;过程③“固氮作用”中氮元素的化合价降低,氮气被还原,B正确;⑤中N被氧化为N,涉及的反应可能有2N+O2===2N,C正确;⑥中氮元素的化合价降低,N被还原,涉及的反应不可能为2N+12H+===
N2↑+6H2O,因为此反应中只有元素的化合价降低,没有元素的化合价升高,且电荷不守恒,故D错误。
5.氮在自然界中的循环如图所示。
(1)过程①称为 ,写出合成氨反应的化学方程式:
,该反应中氮气显 性(填“氧化”或“还原”,下同)。
人工固氮
N2+3H2 2NH3
氧化
(2)过程②中能通过 的作用将空气中的氮气固定下来,写出③中固氮反应的化学方程式: ,该反应中氮气显 性。
豆科植物根瘤菌
N2+O2 2NO
还原
(3)过程④中的亚硝酸盐有毒,工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的N会被还原为N2,在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是 (填字母)。
a.H2O2 b.NH4Cl
c.KNO3 d.NaOH
acd
新知探究(二)
NO和NO2
导学设计
1.在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器。
根据实验可以得出NO的哪些性质
提示:无色气体,不溶于水。
2.打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。
实验现象:气体变为红棕色,再振荡后气体又变为无色,同时注射器的活塞向内移动。
(1)根据上述实验,能得出NO、NO2的什么性质
提示:NO易被O2氧化为NO2,NO2为红棕色,易溶于水,发生反应的化学方程式为2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(2)实验室如何收集NO、NO2
提示:NO用排水法;NO2用向上排空气法。
(3)已知NO2可被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为2NO2+2NaOH
===NaNO3+NaNO2+H2O;NO与NO2等物质的量时也可被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O。NO和NO2是否为酸性氧化物 为什么
提示:均不是;酸性氧化物与碱不发生氧化还原反应。
1.氮的氧化物
其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5,对应的酸分别为HNO2和HNO3。
[系统融通知能]
N的化合价 +1 +2 +3 +4 +5
对应氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
2.NO和NO2的物理性质
物质 颜色、状态 气味 水溶性
NO 无色气体 无味 不溶于水
NO2 红棕色气体 有刺激性气味 易溶于水
3.NO和NO2的化学性质
物质 NO NO2
与氧气反应 2NO+O2===2NO2 不反应
与水反应 不反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO
与氢氧化钠的反应 不反应 2NO2+2NaOH===
NaNO3+NaNO2+H2O
[注意] 3NO2+H2O===2HNO3+NO反应中NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
应用化学
发射“嫦娥”六号探测器运载火箭的推进剂引燃后,产生大量高温气体从尾部喷出。该气体主要成分是CO2、H2O、N2、NO等,在发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体,你能解释其中原因吗
提示:NO遇空气生成NO2。
题点(一) NO、NO2的性质
1.下列对NO、NO2的描述不正确的是( )
A.NO2是红棕色气体
B.NO通常用排空气法收集
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化
D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一
解析:NO与O2反应,不能用排空气法收集,应用排水法收集。
[题点多维训练]
√
2.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,试管完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是 ( )
A.氮气与二氧化氮的混合气体
B.氧气与二氧化氮的混合气体
C.一氧化氮与二氧化氮的混合气体
D.二氧化氮气体
√
解析:二氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO2+O2+2H2O===
4HNO3,一氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,因此B、C、D项水均能充满试管;氮气不溶于水,在溶液中不能与氧气反应,水不能完全充满试管,A项符合题意。
3.现有NO2、O2的混合气体12 mL,通入足量水中,充分反应后剩余气体
2 mL(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积可能是 。
解析:(总反应式法)根据有关的反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3、
3NO2+H2O===2HNO3+NO设原混合气体中O2的体积为V(O2),剩余气体可能是O2,也可能是NO。
①若剩余O2,则V剩=V(O2)-[12 mL-V(O2)]=2 mL,解得V(O2)=4 mL。
②若剩余NO,则V剩=[12 mL-V(O2)-4V(O2)]=2 mL,解得V(O2)=1.2 mL。
4 mL或1.2 mL
4.如图所示,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(可不写满,也可补充):
① 。
② 。
③ 。
试管内的无色气体变为红棕色
试管内液面上升
试管内剩余无色气体
解析:NO遇O2迅速反应生成NO2:2NO+O2===2NO2,然后NO2与水反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,导致试管中的液面上升,最终剩余的气体是无色的NO。
(2)最终试管中剩余的气体是 ,其体积为 。
解析:将分析(1)中两个反应合并可得:
4NO+2H2O+3O2===4HNO3
4 3
V(NO) 1.5 mL
解得V(NO)=2.0 mL,故最终试管内剩余NO气体,其体积为(3.0-2.0)mL=1.0 mL。
NO
1.0 mL
题点(二) NO、NO2的性质实验探究
5.已知浓硝酸与铜反应产生NO2。利用NO、O2和Na2CO3溶液反应制备NaNO2的装置如图所示(盛放浓硝酸的仪器为分液漏斗),下列关于该实验的描述正确的是( )
A.A、B、C装置中只有A中发生的反应属于氧化还原反应
B.实验过程中,装置B有防止倒吸的作用
C.装置C中发生反应的化学方程式为
Na2CO3+4NO+O2===4NaNO2+2CO2
D.最后得到的尾气可以被NaOH溶液完全吸收
√
解析:装置A中浓HNO3与铜反应制备二氧化氮,产生的二氧化氮与B装置的水反应可以产生NO,二者都是氧化还原反应,根据C项方程式可知,C中也是氧化还原反应,故A错误;B装置产生一氧化氮,不能防止倒吸,故B错误;根据原子守恒可知装置C中发生反应的化学方程式为2Na2CO3+4NO+O2===4NaNO2+2CO2,故C正确;尾气中有氮气,不能被碱液吸收,所以D项错误。
6.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检验装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关闭止水夹,首先观察到烧瓶中的现象: , 产生此现象的化学方程式为 。
解析:无色NO气体被氧化为红棕色的NO2气体,2NO+O2===2NO2。
烧瓶中气体由无色变为红棕色
2NO+O2===2NO2
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为
① ;
② 。
产生此现象的化学方程式为 。
解析:NO2气体与水反应生成NO气体,同时气体体积减小,烧瓶内压强减小引起倒吸,3NO2+H2O===2HNO3+NO。
烧瓶中红棕色气体又变为无色
烧杯中的水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)
3NO2+H2O===2HNO3+NO
课时跟踪检测
(选择题第1~10小题,每小题3分,第14小题5分,本检测满分70分)
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
15
√
12
1.下列关于氮气的说法中错误的是 ( )
A.通常情况下氮气性质很稳定,所以氮气可以在电焊时作保护气
B.N2+O2 2NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C.氮气在空气中的质量分数约占78%
D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中,氮气作氧化剂
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解析:氮气分子中存在氮氮三键,结构稳定,所以氮气可以在电焊时作保护气,故A正确;N2+O2 2NO,一氧化氮有毒,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一,故B正确;氮气在空气中的体积分数约占78%,故C错误;氮气与镁反应生成氮化镁,反应中氮元素的化合价降低,氮气为氧化剂,故D正确。
√
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2.据研究,NO广泛分布于生物体内各组织中,可将积存在血管壁上的脂肪、胆固醇带走,被称为“血管清道夫”。下列说法中错误的是 ( )
A.NO极易与氧气反应生成一种红棕色气体
B.NO可以是某些低价含氮物质的氧化产物
C.人体吸入大量NO气体,可以预防心血管疾病
D.NO是汽车尾气排放的污染物之一
解析:NO有毒,人体不能吸收大量NO气体,C错误。
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3.自然界中氮的循环如图所示。下列说法中,不正确的是 ( )
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A.工业合成氨属于人工固氮
B.雷电作用下N2与O2发生了化学反应
C.在氮的循环中不涉及氧化还原反应
D.含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
√
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解析:人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程,工业合成氨属于人类活动,属于人工固氮,故A正确;氮气与氧气在放电条件下生成一氧化氮,所以雷电作用下N2和O2发生了化学反应,故B正确;在氮循环过程中,氮气转化为氮的化合物,N元素的化合价发生变化,涉及氧化还原反应,故C错误;氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化,铵盐属于无机物,蛋白质属于有机物,含氮无机物和含氮有机物可相互转化,故D正确。
√
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4.下列关于NO和NO2的说法正确的是 ( )
A.NO是无色、无味气体,易溶于水,属于酸性氧化物
B.NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C.NO和NO2在一定条件下可以相互转化
D.NO和NO2均可用排空气法收集或用排水法收集
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解析:NO是无色、无味气体,不溶于水,不属于酸性氧化物,A项错误;NO2与水反应可生成HNO3、NO,化学方程式为3NO2+H2O===
2HNO3+NO,其中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,B项错误,C项正确;NO易与O2发生反应,因此不能用排空气法收集,NO2能与水发生反应,因此NO2不能用排水法收集,D项错误。
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5.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,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
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解析:集气瓶中气体呈红棕色,可能含Br2蒸气或NO2气体。加水原气体红棕色消失,溶液呈橙色,说明混合气体中一定含Br2蒸气;移走玻璃片后瓶中气体又变红棕色,说明原气体溶于水后产生了NO,NO由NO2溶于水得到,发生反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,故原混合气体中一定含有Br2蒸气和NO2气体。
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6.某NO中混有少量的NO2,下列除杂方法可行的是 ( )
A.通过盛有纯硫酸的洗气瓶
B.通过盛有无水氯化钙的干燥管
C.先通过盛有纯硫酸的洗气瓶,然后再通过盛有蒸馏水的洗气瓶
D.先通过盛有蒸馏水的洗气瓶,然后再通过盛有纯硫酸的洗气瓶
解析:NO2与H2O反应生成HNO3和NO,D项正确。
√
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7.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
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解析:由反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3可得,剩余气体应为NO,体积为 mL,试管内液面上升。
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8.(2024·咸阳秦都区阶段检测)开发常压旋转滑行弧实现高效固氮具有广阔的应用前景,原理如图所示。下列叙述正确的是 ( )
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A.N2和O2在光照或风能作用下直接生成NO2
B.该过程涉及2种能量转化形式
C.该固氮过程均发生氧化还原反应
D.上述过程包括4NO+3O2+2H2O===4HNO3
√
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解析:氮气和氧气在放电条件下生成NO,不能生成NO2,故A错误;根据图示可知,该过程涉及太阳能、风能、电能、化学能间的转化,能量转化形式大于2种,故B错误;固氮过程中NH3与HNO3结合生成NH4NO3时无元素化合价变化,不涉及氧化还原反应,故C错误;根据图示可知,题中过程包括4NO+3O2+2H2O===4HNO3,故D正确。
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9.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
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解析:A错,要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸;B错,若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响;C对,实验时,应先加热装置C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热装置D;D错,装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
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10.如图所示,在注射器里吸入20 mL NO(标准状况),然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(标准状况,O2占计算),夹住弹簧夹,让内外大气压相同,观察。下列叙述不正确的是( )
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36 mL
D.所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L-1
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解析:一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮,二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮,故可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,A项正确;在注射器中发生的反应为2NO+O2 和3NO2+H2O===2HNO3+NO,可以看出反应均向气体分子数减小的方向进行,故活塞缓缓向左移动,B项错误;标准状况下,气体体积之比等于其物质的量之比,根据2NO+O2===2NO2可以列出2NO~O2~2NO2,消耗的氧气为30 mL×=6 mL,参与反应的一氧化氮为12 mL,生成了12 mL二氧化氮,
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此反应中气体体积减小6 mL, 根据3NO2+H2O===2HNO3+NO可以列出3NO2~NO,12 mL的二氧化氮参与反应生成了4 mL的一氧化氮,故此反应中气体体积减小了8 mL,最终剩余气体体积约为20 mL+30 mL-6 mL-8 mL=36 mL,C项正确;根据C选项分析可知,参与反应的二氧化氮体积为12 mL,根据方程式3NO2+H2O===2HNO3+NO,可以列出3NO2~2HNO3,故硝酸的浓度=≈0.07 mol·L-1,D项正确。
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11.(8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,反应的化学方程式如下:
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物质的量之比为 。
1∶1
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(2)下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的是 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
BC
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(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式,下同);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 。
(4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N,反应的离子方程式为 。
NaNO3
NO
3HClO+2NO+H2O===3Cl-+2N+5H+
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12.(8分)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应进行如图所示实验(已知乙中现象为红棕色消失)。
(1)图甲两集气瓶中 (填“上”或“下”)瓶气体颜色深。
解析:NO2呈红棕色,SO2为无色气体,故下瓶气体颜色深。
下
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(2)图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有 ,体现NO2的 性。
解析: “有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO,NO遇空气被氧化成NO2,SO2与NO2 的反应中体现了NO2的氧化性。
(3)由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式:
。
解析: NO2和SO2反应的化学方程式为NO2+SO2===NO+SO3。
NO
氧化
NO2+SO2===NO+SO3
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13.(9分)氮循环是自然界中一种重要的物质循环方式,主要有以下2种方式:
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(1)通常我们把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为氮的固定,主要有3种途径。如①N2→NO称为大气固氮,②N2 NH3称为 ,还有一种是工业固氮,其反应的化学方程式是_________
。
解析:根据题意N2 NH3是生物将游离态的氮气转变为化合态的氮,称为生物固氮,还有一种是工业固氮,是氢气和氮气在高温、高压与催化剂作用下反应生成氨气,其反应的化学方程式是N2+3H2 2NH3。
生物固氮
N2+3H2
2NH3
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(2)在自然界中第①种循环是很少的,主要是第一步N2→NO的反应很难发生,请结合N2的结构说明N2→NO的反应很难发生的原因______
____________________________________________________________
。
解析:化学反应的实质是先断键,后成键,氮氮之间有三条共价键,键能很大,很难断开,所以反应很难进行。
化学
反应的实质是先断键,后成键,N和N之间有三条共价键,键能很大,很难
断开,所以反应很难进行
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(3)写出氮循环①中NO2→HNO3的化学方程式:
。
解析:氮循环①中NO2→HNO3是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,其化学方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO。
3NO2+H2O===2HNO3+NO
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(4)P和N属于周期表的第 族,非金属性较强的是 (用元素符号表示),举一个能证明该结论的实验事实。__________________
解析:P和N均属于周期表的第ⅤA族元素,根据同主族从上到下非金属性逐渐减弱,因此非金属性较强的是N,通过最高价氧化物对应水化物的酸性强弱证明,即酸性:HNO3>H3PO4。
ⅤA
N
酸性:HNO3>H3PO4
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高阶思维训练(选做题)
14.科学研究人员发现,在有机碳源和微生物的作用下,可以实现大气中的氮循环(如图所示),减少对环境的污染。下列说法错误的是( )
A.N2转化成N属于氮的固定
B.NH4NO3为离子化合物,含有离子键和共价键
C.转化过程中N被甲醇(CH3OH)氧化为N2
D.N与N反应的离子方程式为N+N===N2↑+2H2O
√
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解析:N2转化成N,是氮由游离态转化为化合态,属于氮的固定,A项正确;NH4NO3为离子化合物,含离子键,也含N—H等共价键,B项正确;N转化为N2的过程中,氮元素由+5价降至0价,N为氧化剂,被还原,C项错误;N与N反应生成N2和H2O,D项正确。
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15.(10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,其部分工艺流程如下:
(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: 。
NO+NO2===N2O3
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解析: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,生成的新的氧化物中N的化合价应该介于NO和NO2之间,为+3价,据此写出反应方程式:NO+NO2=== N2O3。
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(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)。
解析: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Ca(OH)2微溶于水,Ca(NO3)2易溶于水,所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。
使尾气中的NO、NO2被充分吸收
Ca(OH)2
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(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 。
解析:当n(NO)>n(NO2)时,NO过剩;当n(NO)排放气体中NO含量升高
产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
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(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 。
解析:依据化合价升降守恒,N生成NO时氮元素的化合价降低,则反应中另一部分N中氮元素的化合价一定升高,可能生成N或NO2,但在水溶液中NO2会与水反应生成N,所以最终产物为N,据此写出离子方程式:3N+2H+===N+2NO↑+H2O。
3N+2H+===N+2NO↑+H2O课时跟踪检测(四) 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
(选择题第1~10小题,每小题3分,第14小题5分,本检测满分70分)
1.下列关于氮气的说法中错误的是 ( )
A.通常情况下氮气性质很稳定,所以氮气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.氮气在空气中的质量分数约占78%
D.在反应3Mg+N2Mg3N2中,氮气作氧化剂
2.据研究,NO广泛分布于生物体内各组织中,可将积存在血管壁上的脂肪、胆固醇带走,被称为“血管清道夫”。下列说法中错误的是 ( )
A.NO极易与氧气反应生成一种红棕色气体
B.NO可以是某些低价含氮物质的氧化产物
C.人体吸入大量NO气体,可以预防心血管疾病
D.NO是汽车尾气排放的污染物之一
3.自然界中氮的循环如图所示。下列说法中,不正确的是 ( )
A.工业合成氨属于人工固氮
B.雷电作用下N2与O2发生了化学反应
C.在氮的循环中不涉及氧化还原反应
D.含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
4.下列关于NO和NO2的说法正确的是 ( )
A.NO是无色、无味气体,易溶于水,属于酸性氧化物
B.NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C.NO和NO2在一定条件下可以相互转化
D.NO和NO2均可用排空气法收集或用排水法收集
5.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,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
6.某NO中混有少量的NO2,下列除杂方法可行的是 ( )
A.通过盛有纯硫酸的洗气瓶
B.通过盛有无水氯化钙的干燥管
C.先通过盛有纯硫酸的洗气瓶,然后再通过盛有蒸馏水的洗气瓶
D.先通过盛有蒸馏水的洗气瓶,然后再通过盛有纯硫酸的洗气瓶
7.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
8.(2024·咸阳秦都区阶段检测)开发常压旋转滑行弧实现高效固氮具有广阔的应用前景,原理如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.N2和O2在光照或风能作用下直接生成NO2
B.该过程涉及2种能量转化形式
C.该固氮过程均发生氧化还原反应
D.上述过程包括4NO+3O2+2H2O4HNO3
9.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
10.如图所示,在注射器里吸入20 mL NO(标准状况),然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(标准状况,O2占计算),夹住弹簧夹,让内外大气压相同,观察。下列叙述不正确的是 ( )
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36 mL
D.所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L-1
11. (8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,反应的化学方程式如下:
①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
②2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
(1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(2)下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的是 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式,下同);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 。
(4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N,反应的离子方程式为 。
12. (8分)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应进行如图所示实验(已知乙中现象为红棕色消失)。
(1)图甲两集气瓶中 (填“上”或“下”)瓶气体颜色深。
(2)图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有 ,体现NO2的 性。
(3)由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式: 。
13. (9分)氮循环是自然界中一种重要的物质循环方式,主要有以下2种方式:
①N2→NO→NO2→HNO3→N(硝酸盐)N2
②N2NH3NNN2
(1)通常我们把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为氮的固定,主要有3种途径。如①N2→NO称为大气固氮,②N2NH3称为 ,还有一种是工业固氮,其反应的化学方程式是 。
(2)在自然界中第①种循环是很少的,主要是第一步N2→NO的反应很难发生,请结合N2的结构说明N2→NO的反应很难发生的原因 。
(3)写出氮循环①中NO2→HNO3的化学方程式: 。
(4)P和N属于周期表的第 族,非金属性较强的是 (用元素符号表示),举一个能证明该结论的实验事实 。
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14.科学研究人员发现,在有机碳源和微生物的作用下,
可以实现大气中的氮循环(如图所示),减少对环境的污染。下列说法错误的是 ( )
A.N2转化成N属于氮的固定
B.NH4NO3为离子化合物,含有离子键和共价键
C.转化过程中N被甲醇(CH3OH)氧化为N2
D.N与N反应的离子方程式为N+NN2↑+2H2O
15. (10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,其部分工艺流程如下:
(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 。
课时跟踪检测(四)
1.选C 氮气分子中存在氮氮三键,结构稳定,所以氮气可以在电焊时作保护气,故A正确;N2+O22NO,一氧化氮有毒,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一,故B正确;氮气在空气中的体积分数约占78%,故C错误;氮气与镁反应生成氮化镁,反应中氮元素的化合价降低,氮气为氧化剂,故D正确。
2.选C NO有毒,人体不能吸收大量NO气体,C错误。
3.选C 人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程,工业合成氨属于人类活动,属于人工固氮,故A正确;氮气与氧气在放电条件下生成一氧化氮,所以雷电作用下N2和O2发生了化学反应,故B正确;在氮循环过程中,氮气转化为氮的化合物,N元素的化合价发生变化,涉及氧化还原反应,故C错误;氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化,铵盐属于无机物,蛋白质属于有机物,含氮无机物和含氮有机物可相互转化,故D正确。
4.选C NO是无色、无味气体,不溶于水,不属于酸性氧化物,A项错误;NO2与水反应可生成HNO3、NO,化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,其中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,B项错误,C项正确;NO易与O2发生反应,因此不能用排空气法收集,NO2能与水发生反应,因此NO2不能用排水法收集,D项错误。
5.选A 集气瓶中气体呈红棕色,可能含Br2蒸气或NO2气体。加水原气体红棕色消失,溶液呈橙色,说明混合气体中一定含Br2蒸气;移走玻璃片后瓶中气体又变红棕色,说明原气体溶于水后产生了NO,NO由NO2溶于水得到,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,故原混合气体中一定含有Br2蒸气和NO2气体。
6.选D NO2与H2O反应生成HNO3和NO,D项正确。
7.选C 由反应4NO+3O2+2H2O4HNO3可得,剩余气体应为NO,体积为 mL,试管内液面上升。
8.选D 氮气和氧气在放电条件下生成NO,不能生成NO2,故A错误;根据图示可知,该过程涉及太阳能、风能、电能、化学能间的转化,能量转化形式大于2种,故B错误;固氮过程中NH3与HNO3结合生成NH4NO3时无元素化合价变化,不涉及氧化还原反应,故C错误;根据图示可知,题中过程包括4NO+3O2+2H2O4HNO3,故D正确。
9.选C A错,要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸;B错,若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响;C对,实验时,应先加热装置C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热装置D;D错,装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
10.选B 一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮,二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮,故可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,A项正确;在注射器中发生的反应为2NO+O2和3NO2+H2O2HNO3+NO,可以看出反应均向气体分子数减小的方向进行,故活塞缓缓向左移动,B项错误;标准状况下,气体体积之比等于其物质的量之比,根据2NO+O22NO2可以列出2NO~O2~2NO2,消耗的氧气为30 mL×=6 mL,参与反应的一氧化氮为12 mL,生成了12 mL二氧化氮,此反应中气体体积减小6 mL, 根据3NO2+H2O2HNO3+NO可以列出3NO2~NO,12 mL的二氧化氮参与反应生成了4 mL的一氧化氮,故此反应中气体体积减小了8 mL,最终剩余气体体积约为20 mL+30 mL-6 mL-8 mL=36 mL,C项正确;根据C选项分析可知,参与反应的二氧化氮体积为12 mL,根据方程式3NO2+H2O2HNO3+NO,可以列出3NO2~2HNO3,故硝酸的浓度=≈0.07 mol·L-1,D项正确。
11.(1)1∶1 (2)BC (3)NaNO3 NO
(4)3HClO+2NO+H2O3Cl-+2N+5H+
12.解析:(1)NO2呈红棕色,SO2为无色气体,故下瓶气体颜色深。(2)“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO,NO遇空气被氧化成NO2,SO2与NO2 的反应中体现了NO2的氧化性。(3)NO2和SO2反应的化学方程式为NO2+SO2NO+SO3。
答案:(1)下 (2)NO 氧化 (3)NO2+SO2NO+SO3
13.解析:(1)根据题意N2NH3是生物将游离态的氮气转变为化合态的氮,称为生物固氮,还有一种是工业固氮,是氢气和氮气在高温、高压与催化剂作用下反应生成氨气,其反应的化学方程式是N2+3H22NH3。
(2)化学反应的实质是先断键,后成键,氮氮之间有三条共价键,键能很大,很难断开,所以反应很难进行。
(3)氮循环①中NO2→HNO3是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,其化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。(4)P和N均属于周期表的第ⅤA族元素,根据同主族从上到下非金属性逐渐减弱,因此非金属性较强的是N,通过最高价氧化物对应水化物的酸性强弱证明,即酸性:HNO3>H3PO4。
答案:(1)生物固氮 N2+3H22NH3
(2)化学反应的实质是先断键,后成键,N和N之间有三条共价键,键能很大,很难断开,所以反应很难进行 (3)3NO2+H2O2HNO3+NO (4)ⅤA N 酸性:HNO3>H3PO4
14.选C N2转化成N,是氮由游离态转化为化合态,属于氮的固定,A项正确;NH4NO3为离子化合物,含离子键,也含N—H等共价键,B项正确;N转化为N2的过程中,氮元素由+5价降至0价,N为氧化剂,被还原,C项错误;N与N反应生成N2和H2O,D项正确。
15.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,生成的新的氧化物中N的化合价应该介于NO和NO2之间,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Ca(OH)2微溶于水,Ca(NO3)2易溶于水,所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。(3)当n(NO)>n(NO2)时,NO过剩;当n(NO)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Ca(NO3)2含量升高
(4)3N+2H+N+2NO↑+H2O
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