2020_2021学年高中化学专题4硫氮和可持续发展2_1氮氧化物的产生与转化课时作业含解析苏教版必修1

2020_2021学年高中化学专题4硫氮和可持续发展2_1氮氧化物的产生与转化课时作业含解析苏教版必修1

课时作业27　氮氧化物的产生与转化 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎1．火箭使用偏二甲肼作燃料，四氧化二氮作氧化剂。引燃后产生的高温气体主要有CO2、H2O、NO、N2，但在卫星发射现场却看到火箭尾部喷出大量红烟，产生红烟的原因是(　B　)‎ 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NO2和CO D．H2O和NO反应生成H2和NO2‎ 解析：NO与空气中的氧气相遇，即可快速地发生氧化还原反应，生成NO2，NO2是一种红棕色，具有刺激性气味的有毒气体。反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2。故选B。‎ ‎2．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(　C　)‎ ‎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。①③④从化合价角度来看氮的化合价都升高，但①N2→NO2不能通过一步反应完成；而③NO2→HNO3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④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成，如N2＋O22NO。‎ ‎3．下列有关环境问题的因果关系错误的是(　A　)‎ 选项 原因 结果 A 植树造林 温室效应 B SO2和NO2大量排放 酸雨 ‎ C 汽车尾气的排放 光化学烟雾 D 含氮、磷等生活废水的大量排放 赤潮 解析：温室效应是由CO2引起的，植树造林能降低大气中的CO2浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等营养元素可使水体富营养化，引起赤潮。‎ 9‎ ‎4．四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是(　B　)‎ 解析：NO2溶于水的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故放置一段时间后试管内的气体约占试管体积的，B项符合题意。‎ ‎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(　D　)‎ 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。‎ ‎6．某集气瓶里的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片，振荡，得橙色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气中的(　A　)‎ A．N2、NO2、Br2 B．NO2、NO、N2‎ C．NO2、O2、NO D．N2、O2、Br2‎ 解析：集气瓶内气体呈红棕色，可能含溴蒸气或NO2‎ 9‎ 气体，加水后原气体红棕色消失，溶液呈橙色，说明混合气中一定含溴蒸气；打开玻璃片后瓶中气体又变为红棕色，说明溶于水后的气体中含NO，NO可能是原混合气体的组成成分，也可能是由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO而来，对比题中选项可知A项正确。‎ ‎7.(双选)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(　BC　)‎ 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 ‎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)(　D　)‎ 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。‎ ‎9．如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞，使NO与O2充分反应。下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)(　C　)‎ 9‎ A．开始时左右两室分子数相同 B．反应前后NO室压强相同 C．最终容器内气体密度与原来相同 D．最终容器内无O2存在 解析：两边容器的体积相同，密度相同，则气体的质量相同，因为二者的摩尔质量不同，所以气体的物质的量不同，分子数不同，A错误；因为两边气体分子数不同，所以压强不同，又因为发生反应2NO＋O2===2NO2，反应前后气体物质的量减小，NO室压强减小，B错误；根据质量守恒分析，气体总质量不变，容器的总体积不变，所以气体密度与原来相同，C正确；二者质量相同，因为一氧化氮和氧气的摩尔质量之比为3032＝1516，所以一氧化氮和氧气的物质的量之比为1615，二者按物质的量之比为21反应，所以氧气有剩余，D错误。‎ ‎10．下列有关NO、NO2的说法不正确的是(　B　)‎ A．NO2是红棕色气体，易溶于水，不属于酸性氧化物 B．NO可以用排水法收集，但不能由N2和O2化合得到 C．NO、NO2在一定条件下可以相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一 解析：A项，NO2是红棕色气体，易溶于水，由于NO2与碱反应不能生成对应的盐和水，因此NO2不是酸性氧化物，正确；B项，NO难溶于水，可以用排水法收集，在放电条件下NO可由N2和O2化合得到，错误；C项，NO与氧气反应会生成NO2，NO2溶于水会生成HNO3和NO，因此二者可以相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物，正确；D项，NO、NO2都有毒，且汽车发动时，在电火花作用下N2和O2化合会产生NO，正确。‎ ‎11．标准状况下，将4.48 L NO2和NO组成的混合气体通入100 mL水中，气体体积缩小为2.24 L。假设液体的体积不变，则下列说法不正确的是(　C　)‎ A．所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0 mol·L－1‎ B．剩余气体中氮元素与氧元素的质量比为78‎ C．原混合气体中NO2和NO的体积比为11‎ D．反应过程中转移的电子总数约为0.1×6.02×1023‎ 解析：NO2与H2O反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，已知气体体积缩小2.24 L，则原混合气体中含有3.36 L NO2和1.12 L NO，二者的物质的量之比等于体积之比为31，C项不正确；反应生成0.1 mol HNO3，其物质的量浓度为1.0 mol·L－1，A项正确；剩余气体为NO，其中氮元素与氧元素的质量比为78，B项正确；该反应是歧化反应，生成0.1 mol HNO3‎ 9‎ 时，转移0.1 mol电子，D项正确。‎ ‎12．相同条件下，把x mL CO2通过足量的Na2O2后再与y mL NO混合。x与y之和为30。若充分反应后气体的体积缩小为15 mL，则xy为(　D　)‎ ‎①11　②21　③54　④75‎ A．仅① B．仅②‎ C．仅③ D．①②③④‎ 解析：根据题中信息可写出化学方程式：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　①，2NO＋O2===2NO2　②。由①＋②得2CO2＋2NO＋2Na2O2===2Na2CO3＋2NO2　③。根据①②③进行分析：(1)若V(CO2)＝V(NO)，相当于反应恰好按③式进行，即反应后V(总)＝[V(CO2)＋V(NO)]。(2)若V(CO2)>V(NO)，相当于反应按③式进行后，剩余CO2按①式进行，即反应后V(总)＝[V(CO2)＋V(NO)]。(3)若V(CO2)[V(CO2)＋V(NO)]。综上所述，当x≥y时，充分反应后气体的体积缩小为原来的，本题选D。‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13.(12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②③④⑦⑧，若由A口进气，可收集的气体有①⑤。‎ ‎(2)若在烧瓶内充满水，可收集的气体有①③⑥，气体应由A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①②③④⑥⑦⑧，气体应由B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。‎ 9‎ 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。‎ ‎14．(16分)中国科学院官方微信于2017年3月发表《灰霾专题》，提出灰霾中细颗粒物的成因，部分分析如下图所示。‎ ‎(1)根据上图信息可以看出，下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的a。‎ a．SO2　　b．NOx　　c．VOCs　　d．NH3‎ ‎(2)机动车大量行驶是污染源之一。汽车发动机废气熄燃控制系统主要工作原理如图所示；写出熄燃过程中NO发生的主要反应的方程式：2NO＋O2===2NO2。‎ ‎(3)科学家经过研究发现中国霾呈中性，其主要原因如下图所示：‎ 请判断A的化学式并说明判断理由：SO，因为反应之前S为＋4价，NO2中的N为＋4价，反应之后HONO中N元素为＋3价，氮元素化合价降低，则必有元素化合价升高，综合推断，应是S元素化合价从＋4价升高到＋6价，在液体中应以SO形式存在。‎ ‎(4)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。将含有SO2和NOx的烟气通入盛有NaClO2溶液的反应器中，反应一段时间后，测得溶液中离子浓度的有关数据如下(其他离子忽略不计)：‎ 9‎ 离子 Na＋‎ SO NO H＋‎ Cl－‎ 浓度 ‎/(mol·L－1)‎ ‎5.5×‎ ‎10－3‎ ‎8.5×‎ ‎10－4‎ y ‎2.0×‎ ‎10－4‎ ‎3.4×‎ ‎10－3‎ ‎①SO2和NaClO2溶液反应的离子方程式是2SO2＋ClO＋2H2O===2SO＋Cl－＋4H＋。‎ ‎②表中y＝6×10－4。‎ 解析：(1)根据图中信息可以看出机动车行驶造成的污染有NOx、VOCs、NH3，SO2不是由机动车行驶造成的。(2)熄燃过程中NO被氧气氧化生成NO2，发生的主要反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2。(4)①SO2和NaClO2溶液发生氧化还原反应生成硫酸根离子和氯离子，根据得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知反应的离子方程式是2SO2＋ClO＋2H2O===2SO＋Cl－＋4H＋。②由于溶液呈中性，则表中y＝5.5×10－3＋2.0×10－4－3.4×10－3－2×8.5×10－4＝6×10－4。‎ ‎15．(12分)某研究性学习小组的一个课题是“NO2是否支持木条的燃烧？”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两种方案(图中铁架台等夹持仪器已略去)：‎ Ⅰ.实验装置如图甲所示。‎ ‎(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气。写出该反应的化学方程式：2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑。‎ ‎(2)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃。有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？正确(填“正确”或“不正确”)，理由是Cu(NO3)2分解产生的O2的体积分数与空气中O2的体积分数相等，但空气不能使带火星的木条复燃，所以NO2能支持燃烧。‎ Ⅱ.实验装置如图乙所示。‎ ‎(1)写出浓硝酸受热分解的化学方程式：4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O。‎ 9‎ ‎(2)实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学提出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？不正确(填“正确”或“不正确”)，理由是可能是由于产生大量的水蒸气所致。‎ 解析：Ⅰ.(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，所以该反应的化学方程式是2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑。(2)2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑，该反应中氧气占总气体体积的五分之一，与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃，根据实验现象知，二氧化氮支持燃烧，故结论正确。‎ Ⅱ.(1)浓硝酸具有强挥发性，且不稳定，在加热条件下能分解生成二氧化氮、氧气和水，化学方程式为4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(2)该反应的反应条件是加热，加热过程中有水蒸气生成，产生的大量水蒸气阻碍了NO2的助燃，导致NO2不能支持木条的燃烧的假象，所以结论不正确。‎ ‎16．(12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：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；该实验对工业上生产硝酸的启示是在吸收塔里充入足量空气。‎ ‎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 mol·L－1。‎ ‎(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红色由浅变深；写出化学方程式：2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4。‎ ‎(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出现白色沉淀；写出所有反应的离子方程式：Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋，Ba2＋＋SO===BaSO4↓；证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是 9‎ 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－。‎ 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。‎ 9‎