第一单元 氮的固定--2026苏教版高中化学必修第二册章节练
文档属性
| 名称 | 第一单元 氮的固定--2026苏教版高中化学必修第二册章节练 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 450.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-04 15:34:54 | ||
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文档简介
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2026苏教版高中化学必修第二册
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
基础过关练
题组一 氮的固定
1.(2025辽宁锦州渤海大学附中段考)将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫作氮的固定,包括自然固氮和人工固氮。下列氮的转化过程中属于人工固氮的是( )
A.用N2和H2合成氨
B.雷雨天气空气中的N2转化为NO
C.用NH3和CO2合成尿素
D.豆科植物的根瘤菌固氮
2.(2025江苏无锡期末)自然界中的氮循环过程如图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.过程①、②及工业合成氨均属于氮的固定
B.反应④中,生成1 mol N,至少需要提供4 mol O2
C.反应③的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3
D.参与该循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素
题组二 N2的结构和性质
3.(2025江苏南京段考)N2是空气的重要组成部分,液氮蒸汽机是利用液态氮的蒸发来驱动机车,从而达到环境保护的目的。关于氮元素和氮气,下列叙述错误的是( )
A.氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族
B.N2的结构式:
C.自然界中的N主要以N2的形式存在于空气中
D.N2化学性质不活泼,可用作金属Mg冶炼的保护气
4.(2025山东菏泽期中)下列说法不正确的是( )
A.N2化学性质不活泼,所以N2可在电焊时作保护气
B.氮气与氧气在汽车内燃机中反应,若氧气过量则可直接生成NO2
C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐
D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中,N2为氧化剂
题组三 氮氧化物的性质
5.(2025江苏宿迁沭阳高级中学教学质量检测)下列关于NO和NO2的说法正确的是( )
A.NO2能与水反应生成硝酸,故NO2是酸性氧化物
B.除去NO2中混有的NO,可将混合气通入水中
C.NO与NO2互为同素异形体
D.3NO2+H2O 2HNO3+NO中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2
6.(2025广东深圳沙井中学期中)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,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,最终液体充满试管,原来试管中盛装的气体 ( )
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.只能是NO2一种气体
C.可能是N2与NO的混合气体
D.可能是O2与NO2的混合气体
7.(2024河北保定月考)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a,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关闭止水夹a,首先观察到烧瓶中的现象是 ,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 ,产生此现象的化学方程式为
。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,操作的关键是
。
题组四 氮氧化物溶于水的计算
8.(2024河南开封五县联考)有一倒置于水槽中且装满水的容器,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∶2∶1 B.4∶3∶2
C.4∶16∶13 D.4∶3∶4
9.(2025山东聊城期中)如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2(不考虑反应2NO2N2O4)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,则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7
C.7∶5 D.4∶3
10.(2025河南安阳期中)室温下,将充满红棕色NO2的试管倒立在水中,12 s时试管中只剩余无色气体,实验现象如图所示。下列分析正确的是( )
A.NO2易溶于水,12 s时试管中液体为红棕色
B.试管中剩余的无色气体是NO,占试管体积的
C.向试管中通入一定量的O2,最终试管中不可能出现液体充满试管的现象
D.取试管中的溶液,向其中加入少量CuO粉末,溶液显蓝色
11.(2024安徽合肥一中月考)现有等体积混合得到的4组气体:①NO2+O2、②NO2+NO、③HCl+N2、④Cl2+SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒置于盛有足量水的水槽中,试管内液面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4,则高度关系是( )
A.h4>h2>h3>h1
B.h4>h1>h3>h2
C.h2>h3>h1>h4
D.h3>h2>h1>h4
能力提升练
题组一 探究含氮物质的转化
1.(2025江苏镇江学情调研)最近科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法,反应机理如图,氨气在催化剂电极表面产生。下列说法正确的是( )
A.过程中存在H+发生氧化反应转化为H原子
B.该过程中,氮分子中键断裂产生N原子
C.在催化剂作用下,N2与H原子反应可能生成N2H4和NH3两种产物
D.与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法会消耗大量电能,没有研究价值
2.(2024江苏苏州昆山中学月考)某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理,并检测其氮氧化物含量,实验装置如图:
(1)装置A中放置无碱玻璃纤维,其目的是除去 。为保证检测的准确性,装置C中盛放的化学试剂可以是 (填字母)。
a.碱石灰 b.浓硫酸 c.CuSO4·5H2O
(2)氮氧化物可用碱溶液吸收。装置D中NO和NO2混合气体按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O,写出该反应的化学方程式: ;若反应后尾气无残留,则参加反应的NO2、NO物质的量之比 (填字母)。
已知:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。
a.≥1 b.≤1 c.可以是任意值
(3)气囊用来储存处理后的气体,其中可能含少量NO气体,可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生成N和Cl-,发生反应的离子方程式是 。
题组二 与氮氧化物相关的计算
3.(2025山西运城芮城中学段考,)如图所示,用注射器吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(按O2体积占,N2体积占计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5 L·mol-1,则下列叙述不正确的是( )
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
4.(2025河北保定段考)将一定量的NO、NO2混合气体通入足量的Na2CO3溶液中被完全吸收,溶液中生成的N、N两种离子的物质的量与混合气体中NO2的物质的量分数x[x=]变化关系如图所示。
已知溶液中可发生以下两个反应:
①NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2;
②2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2
下列说法正确的是( )
A.图中线段b表示N的物质的量的变化
B.随x值增大,溶液中n(N)+n(N)增大
C.x=0.6时,反应可收集到标准状况下22.4 L CO2
D.若测得所得溶液中n(N)为0.4 mol,则x的值为0.75
答案与分层梯度式解析
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
基础过关练
1.A N2与H2合成NH3属于人工固氮,A正确;雷雨天气空气中N2转化为NO,属于自然固氮,B错误;用NH3和CO2合成尿素,不属于氮的固定,C错误;豆科植物根瘤菌固氮,属于自然固氮,D错误。
2.B 过程①、②及工业合成氨都是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,均属于氮的固定,故A正确;反应④为在硝化细菌作用下氨气与氧气反应生成N,NH3~8e-~N,O2~4e-,由得失电子守恒可知,生成1 mol N至少需要提供氧气的物质的量为2 mol,故B错误;反应③为一氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,故C正确;由题图可知,氮循环过程中参与循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素,故D正确。
3.D N2能与金属Mg反应生成氮化镁,不可用作金属Mg冶炼的保护气,D错误。
4.B N2化学性质不活泼,可用作保护气,A正确;氮气与氧气在汽车内燃机中反应生成NO,NO进一步被氧气氧化生成NO2,B错误;“雷雨发庄稼”所包含的化学变化为放电时氮气被O2氧化生成NO,NO被O2氧化为NO2,NO2与H2O反应生成HNO3,HNO3进一步转变为硝酸盐,所涉及的物质转化为N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐,C正确;在反应3Mg+N2 Mg3N2中,氮元素化合价降低,为氧化剂,D正确。
5.D NO2与水反应生成硝酸和NO,NO2不是酸性氧化物,A错误;NO2与水反应生成硝酸和NO,NO和水不反应,将混合气通入水中不能除去NO2中混有的NO,B错误;NO与NO2是氮的两种氧化物,不互为同素异形体,C错误;3NO2+H2O 2HNO3+NO中还原产物NO与氧化产物HNO3的物质的量之比为1∶2,故氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2,D正确。
特别提醒 同种元素组成的不同单质互为同素异形体,如金刚石和石墨;同种元素的不同核素互为同位素,如12C和14C。
6.D N2和水不反应且难溶于水,在有O2的条件下N2也不与水反应,则若含有N2通入O2后试管不能完全被液体充满,A、C错误;O2、NO2、H2O可发生反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3,试管内只有NO2气体时,通入适量O2后能被液体充满,若试管内是NO和NO2的混合气体或少量O2和NO2的混合气体,通入适量O2后也能被液体充满,B错误,D正确。
7.答案 (1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2 2NO2
(2)红棕色气体变为无色,烧瓶中液面上升 3NO2+H2O 2HNO3+NO
(3)慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶
解析 (1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色。
(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O 2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,应通入氧气使NO与氧气反应转化为NO2,NO2再与水反应,最终全部转化为硝酸,操作的关键是慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶。
8.C 充分反应后气体完全溶于水,即NO2、NO和O2恰好完全反应生成硝酸,根据得失电子守恒得n(NO2)+n(NO)×3=n(O2)×4,由于相同条件下气体体积与物质的量成正比,则V(NO2)+V(NO)×3=V(O2)×4(破题关建)。代入数据,1+2×3≠4,A错误;4+3×3≠2×4,B错误;4+16×3=13×4,C正确;4+3×3≠4×4,D错误。
9.A 在相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2、NO,则二者的物质的量相同,n(NO2)=n(NO);根据氮原子守恒知,所得硝酸的物质的量相同(破题关键),溶液的体积相同,所以两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1。
10.D NO2易溶于水,NO2和水发生反应:3NO2+H2O 2HNO3+NO,得到HNO3溶液,为无色溶液,A错误;NO2和水发生反应有NO生成,所以试管中剩余的无色气体是NO,由3NO2~NO可知,剩余的无色气体占试管体积的,B错误;试管中剩余气体为NO,通入一定量的O2,发生反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,若通入的O2与剩余的NO的体积比为3∶4,此时NO、O2和H2O恰好完全反应生成HNO3,液体充满试管(破题关建),C错误;NO2和水发生反应得到HNO3溶液,加入CuO粉末,CuO和HNO3反应生成Cu(NO3)2,溶液显蓝色,D正确。
11.B ①4NO2+O2+2H2O 4HNO3,剩余氧气的体积为原气体体积的;②3NO2+H2O 2HNO3+NO,剩余NO的体积是原气体体积的;③HCl完全溶于水,剩余氮气的体积为原气体体积的;④Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl,无气体剩余,试管内液面上升的高度h4>h1>h3>h2,B正确。
能力提升练
1.C H+转化为H原子得到电子,发生还原反应,A错误;由题图可知反应过程中没有产生N原子,B错误;在反应过程中N2H4可能脱离催化剂表面,因此可能生成NH3和N2H4两种产物(破题关建),C正确;与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法不需要高温、高压条件,条件比较温和,具有研究价值,D错误。
2.答案 (1)粉尘 b
(2)2NaOH+NO+NO2 2NaNO2+H2O a
(3)3HClO+2NO+H2O 2N+3Cl-+5H+
解析 (1)装置A中放置的无碱玻璃纤维可除去粉尘;为防止测得的氮氧化物总质量偏大,烟道气中的水蒸气必须除去。碱石灰能吸收NO2,CuSO4·5H2O不能用作干燥剂,应选用浓硫酸,b正确。(2)装置D中NO和NO2按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O,即NO和NO2在NaOH溶液中发生归中反应,其化学方程式为2NaOH+NO+NO2 2NaNO2+H2O。过量的NO2能和NaOH溶液发生反应:2NaOH+2NO2 NaNO2+NaNO3+H2O,反应后尾气无残留说明NO2和NO的物质的量之比≥1,a正确。(3)HClO氧化NO生成N和Cl-,离子方程式为3HClO+2NO+H2O 2N+3Cl-+5H+。
3.B 相同条件下,气体体积之比等于其物质的量之比。根据4NO+3O2+2H2O 4HNO3,知参加反应的O2的体积为30 mL×=6 mL,参加反应的NO的体积为8 mL,最终剩余气体中NO的体积为20 mL-8 mL=12 mL,A正确;注射器中发生的反应为2NO+O2 2NO2和3NO2+H2O 2HNO3+NO,可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,反应后气体总物质的量减小,活塞缓缓向左移动,最终注射器内气体为NO和N2,NO的体积为12 mL,N2的体积为30 mL×=24 mL,溶液的体积为5 mL,12 mL+24 mL+5 mL=41 mL,故最终活塞最左端停在约41 mL刻度处,B错误,C正确;据A选项中分析可得,参与反应的NO体积为8 mL,则生成的HNO3的物质的量n(HNO3)=n(NO)= mol,c(HNO3)=≈0.065 mol·L-1,D正确。
4.C 根据题图可知n(N)+n(N)=2 mol,则NO、NO2的物质的量之和为2 mol;当x==0.5时只发生反应NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2,产物中有N,没有N;当x==1.0时,只发生反应2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2,产物为等物质的量的N、N。随x值增大,n(N)增大、n(N)减小,图中线段b表示N的物质的量的变化,a表示N的物质的量的变化,A错误;根据N原子守恒,知随x值增大,溶液中n(N)+n(N)不变,B错误;n(NO)+n(NO2)=2 mol,x=0.6时,n(NO2)=1.2 mol,n(NO)=0.8 mol,则根据反应①、②可得生成的CO2的物质的量为1 mol,在标准状况下为22.4 L,C正确;n(N)+n(N)=2 mol,n(NO)+n(NO2)=2 mol,若所得溶液中n(N)为0.4 mol,则n(N)为1.6 mol,根据反应①、②可得n(NO2)=1.4 mol,n(NO)=0.6 mol,则x值为=0.7,D错误。
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2026苏教版高中化学必修第二册
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
基础过关练
题组一 氮的固定
1.(2025辽宁锦州渤海大学附中段考)将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫作氮的固定,包括自然固氮和人工固氮。下列氮的转化过程中属于人工固氮的是( )
A.用N2和H2合成氨
B.雷雨天气空气中的N2转化为NO
C.用NH3和CO2合成尿素
D.豆科植物的根瘤菌固氮
2.(2025江苏无锡期末)自然界中的氮循环过程如图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.过程①、②及工业合成氨均属于氮的固定
B.反应④中,生成1 mol N,至少需要提供4 mol O2
C.反应③的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3
D.参与该循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素
题组二 N2的结构和性质
3.(2025江苏南京段考)N2是空气的重要组成部分,液氮蒸汽机是利用液态氮的蒸发来驱动机车,从而达到环境保护的目的。关于氮元素和氮气,下列叙述错误的是( )
A.氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族
B.N2的结构式:
C.自然界中的N主要以N2的形式存在于空气中
D.N2化学性质不活泼,可用作金属Mg冶炼的保护气
4.(2025山东菏泽期中)下列说法不正确的是( )
A.N2化学性质不活泼,所以N2可在电焊时作保护气
B.氮气与氧气在汽车内燃机中反应,若氧气过量则可直接生成NO2
C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐
D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中,N2为氧化剂
题组三 氮氧化物的性质
5.(2025江苏宿迁沭阳高级中学教学质量检测)下列关于NO和NO2的说法正确的是( )
A.NO2能与水反应生成硝酸,故NO2是酸性氧化物
B.除去NO2中混有的NO,可将混合气通入水中
C.NO与NO2互为同素异形体
D.3NO2+H2O 2HNO3+NO中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2
6.(2025广东深圳沙井中学期中)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,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,最终液体充满试管,原来试管中盛装的气体 ( )
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.只能是NO2一种气体
C.可能是N2与NO的混合气体
D.可能是O2与NO2的混合气体
7.(2024河北保定月考)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a,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关闭止水夹a,首先观察到烧瓶中的现象是 ,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 ,产生此现象的化学方程式为
。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,操作的关键是
。
题组四 氮氧化物溶于水的计算
8.(2024河南开封五县联考)有一倒置于水槽中且装满水的容器,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∶2∶1 B.4∶3∶2
C.4∶16∶13 D.4∶3∶4
9.(2025山东聊城期中)如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2(不考虑反应2NO2N2O4)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,则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7
C.7∶5 D.4∶3
10.(2025河南安阳期中)室温下,将充满红棕色NO2的试管倒立在水中,12 s时试管中只剩余无色气体,实验现象如图所示。下列分析正确的是( )
A.NO2易溶于水,12 s时试管中液体为红棕色
B.试管中剩余的无色气体是NO,占试管体积的
C.向试管中通入一定量的O2,最终试管中不可能出现液体充满试管的现象
D.取试管中的溶液,向其中加入少量CuO粉末,溶液显蓝色
11.(2024安徽合肥一中月考)现有等体积混合得到的4组气体:①NO2+O2、②NO2+NO、③HCl+N2、④Cl2+SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒置于盛有足量水的水槽中,试管内液面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4,则高度关系是( )
A.h4>h2>h3>h1
B.h4>h1>h3>h2
C.h2>h3>h1>h4
D.h3>h2>h1>h4
能力提升练
题组一 探究含氮物质的转化
1.(2025江苏镇江学情调研)最近科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法,反应机理如图,氨气在催化剂电极表面产生。下列说法正确的是( )
A.过程中存在H+发生氧化反应转化为H原子
B.该过程中,氮分子中键断裂产生N原子
C.在催化剂作用下,N2与H原子反应可能生成N2H4和NH3两种产物
D.与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法会消耗大量电能,没有研究价值
2.(2024江苏苏州昆山中学月考)某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理,并检测其氮氧化物含量,实验装置如图:
(1)装置A中放置无碱玻璃纤维,其目的是除去 。为保证检测的准确性,装置C中盛放的化学试剂可以是 (填字母)。
a.碱石灰 b.浓硫酸 c.CuSO4·5H2O
(2)氮氧化物可用碱溶液吸收。装置D中NO和NO2混合气体按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O,写出该反应的化学方程式: ;若反应后尾气无残留,则参加反应的NO2、NO物质的量之比 (填字母)。
已知:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。
a.≥1 b.≤1 c.可以是任意值
(3)气囊用来储存处理后的气体,其中可能含少量NO气体,可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生成N和Cl-,发生反应的离子方程式是 。
题组二 与氮氧化物相关的计算
3.(2025山西运城芮城中学段考,)如图所示,用注射器吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(按O2体积占,N2体积占计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5 L·mol-1,则下列叙述不正确的是( )
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
4.(2025河北保定段考)将一定量的NO、NO2混合气体通入足量的Na2CO3溶液中被完全吸收,溶液中生成的N、N两种离子的物质的量与混合气体中NO2的物质的量分数x[x=]变化关系如图所示。
已知溶液中可发生以下两个反应:
①NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2;
②2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2
下列说法正确的是( )
A.图中线段b表示N的物质的量的变化
B.随x值增大,溶液中n(N)+n(N)增大
C.x=0.6时,反应可收集到标准状况下22.4 L CO2
D.若测得所得溶液中n(N)为0.4 mol,则x的值为0.75
答案与分层梯度式解析
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
基础过关练
1.A N2与H2合成NH3属于人工固氮,A正确;雷雨天气空气中N2转化为NO,属于自然固氮,B错误;用NH3和CO2合成尿素,不属于氮的固定,C错误;豆科植物根瘤菌固氮,属于自然固氮,D错误。
2.B 过程①、②及工业合成氨都是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,均属于氮的固定,故A正确;反应④为在硝化细菌作用下氨气与氧气反应生成N,NH3~8e-~N,O2~4e-,由得失电子守恒可知,生成1 mol N至少需要提供氧气的物质的量为2 mol,故B错误;反应③为一氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,故C正确;由题图可知,氮循环过程中参与循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素,故D正确。
3.D N2能与金属Mg反应生成氮化镁,不可用作金属Mg冶炼的保护气,D错误。
4.B N2化学性质不活泼,可用作保护气,A正确;氮气与氧气在汽车内燃机中反应生成NO,NO进一步被氧气氧化生成NO2,B错误;“雷雨发庄稼”所包含的化学变化为放电时氮气被O2氧化生成NO,NO被O2氧化为NO2,NO2与H2O反应生成HNO3,HNO3进一步转变为硝酸盐,所涉及的物质转化为N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐,C正确;在反应3Mg+N2 Mg3N2中,氮元素化合价降低,为氧化剂,D正确。
5.D NO2与水反应生成硝酸和NO,NO2不是酸性氧化物,A错误;NO2与水反应生成硝酸和NO,NO和水不反应,将混合气通入水中不能除去NO2中混有的NO,B错误;NO与NO2是氮的两种氧化物,不互为同素异形体,C错误;3NO2+H2O 2HNO3+NO中还原产物NO与氧化产物HNO3的物质的量之比为1∶2,故氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2,D正确。
特别提醒 同种元素组成的不同单质互为同素异形体,如金刚石和石墨;同种元素的不同核素互为同位素,如12C和14C。
6.D N2和水不反应且难溶于水,在有O2的条件下N2也不与水反应,则若含有N2通入O2后试管不能完全被液体充满,A、C错误;O2、NO2、H2O可发生反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3,试管内只有NO2气体时,通入适量O2后能被液体充满,若试管内是NO和NO2的混合气体或少量O2和NO2的混合气体,通入适量O2后也能被液体充满,B错误,D正确。
7.答案 (1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2 2NO2
(2)红棕色气体变为无色,烧瓶中液面上升 3NO2+H2O 2HNO3+NO
(3)慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶
解析 (1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色。
(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O 2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,应通入氧气使NO与氧气反应转化为NO2,NO2再与水反应,最终全部转化为硝酸,操作的关键是慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶。
8.C 充分反应后气体完全溶于水,即NO2、NO和O2恰好完全反应生成硝酸,根据得失电子守恒得n(NO2)+n(NO)×3=n(O2)×4,由于相同条件下气体体积与物质的量成正比,则V(NO2)+V(NO)×3=V(O2)×4(破题关建)。代入数据,1+2×3≠4,A错误;4+3×3≠2×4,B错误;4+16×3=13×4,C正确;4+3×3≠4×4,D错误。
9.A 在相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2、NO,则二者的物质的量相同,n(NO2)=n(NO);根据氮原子守恒知,所得硝酸的物质的量相同(破题关键),溶液的体积相同,所以两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1。
10.D NO2易溶于水,NO2和水发生反应:3NO2+H2O 2HNO3+NO,得到HNO3溶液,为无色溶液,A错误;NO2和水发生反应有NO生成,所以试管中剩余的无色气体是NO,由3NO2~NO可知,剩余的无色气体占试管体积的,B错误;试管中剩余气体为NO,通入一定量的O2,发生反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,若通入的O2与剩余的NO的体积比为3∶4,此时NO、O2和H2O恰好完全反应生成HNO3,液体充满试管(破题关建),C错误;NO2和水发生反应得到HNO3溶液,加入CuO粉末,CuO和HNO3反应生成Cu(NO3)2,溶液显蓝色,D正确。
11.B ①4NO2+O2+2H2O 4HNO3,剩余氧气的体积为原气体体积的;②3NO2+H2O 2HNO3+NO,剩余NO的体积是原气体体积的;③HCl完全溶于水,剩余氮气的体积为原气体体积的;④Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl,无气体剩余,试管内液面上升的高度h4>h1>h3>h2,B正确。
能力提升练
1.C H+转化为H原子得到电子,发生还原反应,A错误;由题图可知反应过程中没有产生N原子,B错误;在反应过程中N2H4可能脱离催化剂表面,因此可能生成NH3和N2H4两种产物(破题关建),C正确;与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法不需要高温、高压条件,条件比较温和,具有研究价值,D错误。
2.答案 (1)粉尘 b
(2)2NaOH+NO+NO2 2NaNO2+H2O a
(3)3HClO+2NO+H2O 2N+3Cl-+5H+
解析 (1)装置A中放置的无碱玻璃纤维可除去粉尘;为防止测得的氮氧化物总质量偏大,烟道气中的水蒸气必须除去。碱石灰能吸收NO2,CuSO4·5H2O不能用作干燥剂,应选用浓硫酸,b正确。(2)装置D中NO和NO2按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O,即NO和NO2在NaOH溶液中发生归中反应,其化学方程式为2NaOH+NO+NO2 2NaNO2+H2O。过量的NO2能和NaOH溶液发生反应:2NaOH+2NO2 NaNO2+NaNO3+H2O,反应后尾气无残留说明NO2和NO的物质的量之比≥1,a正确。(3)HClO氧化NO生成N和Cl-,离子方程式为3HClO+2NO+H2O 2N+3Cl-+5H+。
3.B 相同条件下,气体体积之比等于其物质的量之比。根据4NO+3O2+2H2O 4HNO3,知参加反应的O2的体积为30 mL×=6 mL,参加反应的NO的体积为8 mL,最终剩余气体中NO的体积为20 mL-8 mL=12 mL,A正确;注射器中发生的反应为2NO+O2 2NO2和3NO2+H2O 2HNO3+NO,可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,反应后气体总物质的量减小,活塞缓缓向左移动,最终注射器内气体为NO和N2,NO的体积为12 mL,N2的体积为30 mL×=24 mL,溶液的体积为5 mL,12 mL+24 mL+5 mL=41 mL,故最终活塞最左端停在约41 mL刻度处,B错误,C正确;据A选项中分析可得,参与反应的NO体积为8 mL,则生成的HNO3的物质的量n(HNO3)=n(NO)= mol,c(HNO3)=≈0.065 mol·L-1,D正确。
4.C 根据题图可知n(N)+n(N)=2 mol,则NO、NO2的物质的量之和为2 mol;当x==0.5时只发生反应NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2,产物中有N,没有N;当x==1.0时,只发生反应2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2,产物为等物质的量的N、N。随x值增大,n(N)增大、n(N)减小,图中线段b表示N的物质的量的变化,a表示N的物质的量的变化,A错误;根据N原子守恒,知随x值增大,溶液中n(N)+n(N)不变,B错误;n(NO)+n(NO2)=2 mol,x=0.6时,n(NO2)=1.2 mol,n(NO)=0.8 mol,则根据反应①、②可得生成的CO2的物质的量为1 mol,在标准状况下为22.4 L,C正确;n(N)+n(N)=2 mol,n(NO)+n(NO2)=2 mol,若所得溶液中n(N)为0.4 mol,则n(N)为1.6 mol,根据反应①、②可得n(NO2)=1.4 mol,n(NO)=0.6 mol,则x值为=0.7,D错误。
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