考点03氮及氮的氧化物（原卷版）

考点03氮气及氮的氧化物【核心考点梳理】一、氮气的结构与物理性质1．氮元素及其存在(1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N。破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。(2)自然界中的存在形态①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。(3)物理性质色态气味密度溶解性毒性无色气体无味比空气的略小难溶无毒2．氮的固定：将空气中游离态的氮转化成含氮化合物，简称固氮。自然固氮生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90%高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10%3．高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”(1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放电))2NO、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。【典型例题】例1．（2023秋·全国·高一假期作业）下列反应中，不属于氮的固定的是A．N2和H2在一定条件下合成NH3B．豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮C．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NOD．由NH3制碳酸氢铵和尿素例2．（2023秋·全国·高一假期作业）下列关于氮气性质的说法中正确的是A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NOB．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂C．合成氨反应中，N2发生氧化反应D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合例3．（2024秋·山东济南·高一校考阶段练习）N2是空气的重要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的。其主要依据是A．液态氮的沸点为195.8℃，远低于常温B．N2在空气中燃烧放热C．N2与H2反应放热D．N2在空气中约占78%(体积分数)【核心归纳】氮气的结构与性质二、一氧化氮和二氧化氮的性质1．物理性质：颜色状态气味毒性水溶性NO无色气态无味有毒微溶NO2红棕色气态刺激性气味有毒易溶2．相互转化的反应原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO＋O2=2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④3．危害：大气中NO和NO2达到一定浓度时都会对人体造成伤害，引发“光化学烟雾”事故，能引发上呼吸道及肺部疾病。4．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。【典型例题】例1．（2024春·云南昆明·高一校考阶段练习）下列关于氮及其化合物的说法正确的是A．化学性质稳定，可用作保护气B．、均为大气污染气体，在大气中可稳定存在C．、均无色气体D．、均能与水发生反应例2．（2024春·广西南宁·高一校考阶段练习）下列关于NO和NO2的说法正确的是A．NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物B．NO2不能由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO在空气中可以长久的存在例3．（2024春·新疆哈密·高一校考期末）四支相同试管分别充满下列气体①NO2②SO2和Cl2(体积比1：1)③NO2和O2(体积比1：1)④NH3和O2(体积比1：1)，把四支试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们的大小顺序为A．h2＞h1＞h3＞h4 B．h2＞h1＞h4＞h3 C．h2＞h3＞h4＞h1 D．h2＞h3＞h1＞h4【核心归纳】1．有关NO2计算类型(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，剩余气体为NO。(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。x＝eq\f(VNO2,VO2)0＜x＜eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x＞eq\f(4,1)反应情况O2过量并剩余恰好完全反应NO2过量又发生反应①，剩余NO(3)NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④。x＝eq\f(VNO,VO2)0＜x＜eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x＞eq\f(4,3)反应情况O2过量并剩余恰好完全反应NO过量并剩余2．利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成，也就是N、O的原子个数比符合2∶5时，氮的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中N、O的原子个数比来分析：N(N)∶N(O)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＜2∶5，O2剩余,＝2∶5，恰好完全反应,＞2∶5，NO剩余))【考点达标随堂练】一、单选题1．（2023上·福建三明·高一三明一中校考阶段练习）下列化学反应中，水作氧化剂的是A．NO2与水反应 B．钠与水反应 C．SO2与水反应 D．Cl2与水反应2．（2023下·黑龙江齐齐哈尔·高一齐齐哈尔市恒昌中学校校考阶段练习）某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中，正确的是A．肯定有SO2和NO B．肯定没有Cl2和NOC．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO3．（2023下·江苏盐城·高一江苏省射阳中学校考阶段练习）在高温或放电条件下，N2和O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2，在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是A．NO(g)HNO3(aq) B．N2(g)NO2(g)C．NO2(g)N2(g) D．NH3N2(g)4．（2023下·高一课时练习）下列关于氮及其化合物的说法不正确的是A．N2的结构稳定，因而氮气不能支持任何物质的燃烧B．液氨汽化时要吸收大量热，因而液氨可用作制冷剂C．NO、NO2均具有还原性D．为防止粮食、罐头、水果等食品发霉腐烂，常用氮气作保护气5．（2023下·高一课时练习）下列对NO和NO2的描述正确的是A．NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂B．NO是无色气体，可用向上排空气法收集C．NO2可由N2和O2直接化合得到D．从元素化合价角度看，NO只有还原性6．（2023上·上海·高一上海市吴淞中学校考期末）硫和氮及其化合物的转化对人类生存和社会发展具有重要意义，下列说法正确的是A．与水反应生成硝酸，说明是酸性氧化物B．能使溶液褪色，说明具有漂白性C．因氨气具有还原性，所以可用作制冷剂D．以、、为原料可以制备7．（2023上·江苏常州·高一江苏省溧阳中学校考阶段练习）某工业废气所含氮氧化物(NOx)的氮氧质量比约为7：4，则该NOx可表示为A．N2O B．NO C．N2O3 D．NO28．（2023上·辽宁大连·高一大连市金州高级中学校考阶段练习）随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是A．催化转化中，O2在催化剂表面将NO氧化为NO2B．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物C．汽车尾气的主要污染成分包括CO2、NO和N2D．液氨可作为汽车未来的新能源，反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O，反应中NH3的氢元素被氧化9．（2023上·江苏南通·高一统考阶段练习）氮的氧化物均是空气污染物，燃油发动机工作时会产生NO，若要将NO转化为，从性质考虑下列物质中可以选择与之反应的是A．CO B．NaClO C． D．10．（2023上·江苏连云港·高一江苏省赣榆高级中学校考阶段练习）某化学研究小组设计利用硝酸工业尾气(只含NO、NO2)制备亚硝酸钠(NaNO2)的工艺流程如下。已知：。下列说法错误的是A．NO2为非电解质B．用硝酸尾气制备的NaNO2中可能含有NaNO3C．尾气中NO2的含量越高，NaNO2的纯度越高D．标准状态下，aL的硝酸尾气用NaOH溶液完全吸收，至少消耗a/22.4molNaOH11．（2023上·四川泸州·高一四川省泸县第四中学校考阶段练习）下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是①②③④⑤A．①②③④ B．②③④ C．④ D．③④二、填空题12．（2023上·辽宁沈阳·高一沈阳二中校考开学考试）NOx是主要的大气污染物。某小组认为一定条件下，用NH3与NO2反应转化为无污染物质可进行汽车尾气无害化处理。(1)氨气的制备①实验室用加热氯化铵和熟石灰固体的混合物制氨气，其反应原理为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑。②制备和收集纯净、干燥的氨气，可以选择下图装置(按正确仪器连接顺序填字母)，C中试剂为。(2)氨气与二氧化氮的反应(已知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O)。①在硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，将NO2气体注入Y管中，Z中应盛装。②打开K1，将注射器X中的NH3缓慢注入Y中，发生反应的化学方程式为。③将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温，打开K2，Y中出现倒吸现象，原因是。13．（2023下·高一课时练习）氮是大气中含量最多的一种元素，氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。请回答：(1)下列变化属于“氮的固定”的是(填字母)。a．植物从土壤中吸收氮肥

b．硝酸和氨气反应生成氮肥c．将空气中的氮气转变为氮的化合物

d．大豆的根瘤菌将含氮的化合物转变为植物蛋白质(2)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：。(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：。②NO与NO2按物质的量之比为1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是。14．（2023下·广东揭阳·高一校考阶段练习）以下是氮循环的一部分：(1