新教材高中化学课时跟踪检测四氮气及氮的氧化物 人教版必修第二册

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课时跟踪检测（四） 氮气及氮的氧化物 A级—学业水平考试达标练 ‎1．下列过程不属于固氮的是(　　)‎ A．雷电时生成氮的氧化物 B．工业上用氢气与氮气合成氨 C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐 解析：选C　固氮是指将游离态氮转化为氮的化合物。雷电时N2＋O2===2NO，N2转化为NO，故A属于固氮；氮气转化为氨，故B属于固氮；没有发生化学反应，故C不属于固氮；氮气转化为硝酸盐，故D属于固氮。‎ ‎2.如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量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，最终容器内混合气体密度比原来(　　)‎ A．增大　　　　　　　　 B．减小 C．不变 D．无法确定 解析：选C　反应前后混合气体的质量和体积不变，所以密度不变。‎ ‎3．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是(　　)‎ A．氮的氧化物都是酸性氧化物 B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物 D．NO和NO2均有毒 解析：选D　NO、NO2等不是酸性氧化物；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性；NO2与H2O反应生成HNO3时N的价态发生了变化，故NO2不是酸性氧化物。‎ ‎4．下列关于N2的说法错误的是(　　)‎ A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气 B．反应N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一 C．N2的质量约占空气总质量的 D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂 解析：选C　N2在空气中的体积含量约为，C项错误。‎ ‎5．电闪雷鸣的雨天，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是(　　)‎ 8‎ ‎①NH3　②NO　③NO2　④N2O3　⑤N2O5　⑥HNO3‎ A．②④⑥ B．②③⑤⑥‎ C．①④⑤ D．①③⑤‎ 解析：选C　放电时，空气中的N2和O2会化合生成NO，NO很容易与O2反应生成NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，一般不能生成NH3、N2O3和N2O5。‎ ‎6. 氮气是大气中含量最多的气体，下列有关氮气的说法正确的是(　　)‎ ‎①氮元素的非金属性较强，所以氮气是一种活泼的非金属单质 ‎②常温下，N2既能与O2反应，又能与H2反应 ‎③通过灼热的镁粉除去N2中的O2‎ ‎④“雷雨发庄稼”是指雷雨时可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定 ‎⑤3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023‎ A．①②③④⑤ B．②③④⑤‎ C．②④⑤ D．④⑤‎ 解析：选D　氮元素是非金属性较强的元素，N2的结构式为N≡N，两个氮原子通过三个共价键结合，键能大，难断裂，所以N2是一种不活泼的非金属单质，故①错误。N2既能与O2反应又能与H2反应，但不是常温下：N2＋O22NO，N2＋3H22NH3，故②错误。N2与O2均能与灼热的镁粉发生反应：2Mg＋O22MgO，N2＋3MgMg3N2，所以不能通过灼热的镁粉除去N2中的O2，故③错误。雷雨时，空气中的N2能在放电的条件下转化为NO，进而通过一系列反应转化为HNO3，可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定，故④正确。N2与H2合成NH3属于可逆反应，1 mol N2与3 mol H2反应的过程中，由于N2不可能完全转化，不可能生成2 mol NH3，所以转移电子的物质的量小于6 mol，故⑤正确。‎ ‎7．四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是(　　)‎ 解析：选B　根据化学方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，剩余气体是反应前的，故B项正确。‎ ‎8．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(　　)‎ 8‎ 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C，通入一段时间空气后再加热D D．E中碱石灰的作用是吸收尾气 解析：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C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热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。‎ ‎9．以下是氮循环的一部分：‎ ‎ (1)通常状况下，NO2的颜色是________。‎ ‎(2)反应①的化学方程式是_________________________________________________。‎ ‎(3)NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应中，氧化剂是________。‎ ‎(4)化合物A的化学式是________。‎ ‎(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO2CO2＋N2。当生成2 mol N2时，被还原的NO为________ mol。‎ 解析：(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应①是N2和O2在放电条件下的反应，化学方程式是N2＋O22NO。(3)NO2易溶于水，发生的反应是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应中NO2的氮元素化合价既有降低又有升高，NO2既是氧化剂又是还原剂。(4)由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO＋2CO2CO2＋N2看出NO和N2的比为2∶1，则生成2 mol N2时反应的NO为4 mol。‎ 答案：(1)红棕色　(2)N2＋O22NO　(3)NO2‎ ‎(4)HNO3　(5)4‎ ‎10．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。‎ ‎(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：‎ NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O　①，‎ ‎2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O　②。‎ 在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。‎ 8‎ 在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______________________________。‎ ‎(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_____________________________________________。‎ 答案：(1)NO2　NO　1∶1‎ ‎(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O B级—选考等级考试增分练 ‎1．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　)‎ A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③‎ C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D．向海洋中排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量 解析：选D　A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，NO增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH的含量，正确。‎ ‎2.如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　)‎ A．3∶2 B．2∶3‎ C．8∶3 D．3∶8‎ 解析：选C　该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。‎ ‎4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3‎ ‎　4　　3‎ ‎　　 n 8‎ ‎4∶＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。‎ ‎3．将充有m mL NO和n mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若已知m1∶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______________________________________________。‎ 解析：(1)工业生产硝酸是用水吸收NO2，产生NO尾气，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(2)尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋，这样就能增大NO、NO2与Ca(OH)2的接触面积，使尾气中的NO、NO2被充分吸收。滤渣可循环用于吸收尾气，可推出滤渣为未反应的Ca(OH)2。(3)当n(NO)与n(NO2)为1∶1时，二者被石灰乳吸收的反应方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O，NO不能单独被石灰乳吸收；NO2被石灰乳吸收的反应方程式为4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O。根据已知反应可知，当NO的物质的量比NO2多时，会造成NO不能被完全吸收而在尾气中含量增多；当NO2的物质的量比NO多时，过量的NO2将继续与石灰乳反应生成Ca(NO3)2，使所得产品不纯。(4)Ca(NO2)2中N的化合价为＋3，生成的NO中N的化合价为＋2，根据氧化还原反应规律，可推知有＋5价的N生成，应为 NO，根据得失电子守恒配出NO和NO的化学计量数，再根据电荷守恒，确定反应物还有H＋。‎ 答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ‎(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)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O ‎6．某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条燃烧”，由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知浓硝酸受热分解、金属和浓硝酸反应的方程式分别为4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O、Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。‎ 8‎ Ⅰ.实验装置如图1所示。‎ 实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论________(填“正确”或“错误”)，理由是__________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.实验装置如图2所示。‎ ‎(1)硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________。‎ ‎(2)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论________(填“正确”或“错误”)，理由是___________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅲ.为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题，请重新设计一个简单的实验方案，并简述实验原理和主要操作______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：Ⅰ.由浓硝酸受热分解的产物可知，由实验开始后木条上的火星逐渐熄灭得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论是错误的，因为带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的。‎ Ⅱ.(1)根据硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，可知该反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑。‎ ‎(2)由于硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数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。因此“NO2能支持木条燃烧”的结论正确。‎ Ⅲ.验证NO2能否支持燃烧，需要制取NO2气体，因此，选用金属铜和浓硝酸反应制取NO2气体，而且要将NO2气体净化。‎ 答案：Ⅰ.错误　带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的 Ⅱ.(1)2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑‎ ‎(2)正确　硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数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 Ⅲ.用金属铜与浓硝酸反应制取NO2‎ 8‎ 气体，并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥，再将带火星的木条伸入NO2中观察现象 8‎