氮气与氮的固定-一氧化氮和二氧化氮(精练)-(人教版必修第二册)解析

5.2.1氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮【合格性测试】1．关于氮气的性质的说法中，错误的是()A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在B．通常情况下，氮气性质很不活泼C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮D．在反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up15(点燃))Mg3N2中N2作氧化剂【答案】C【解析】通常情况下氮气的性质很不活泼，不具有可燃性，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。2．最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是()A．一氧化氮是一种红棕色气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集【答案】C【解析】NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。3．已知某厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为1∶1，该厂采用NaOH溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为()A．－3B．＋1C．＋3D．＋5【答案】C【解析】体积比为1∶1的NO、NO2通入NaOH溶液中只生成一种产物，反应后的化合价应介于＋2价和＋4价之间，应为＋3价，发生反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。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，充分放置后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是()【答案】B【解析】NO不溶于水，对应D项；SO2易溶于水，对应A项；NO2与水发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，试管剩余eq\f(1,3)的气体，对应B项；根据化学方程式Cl2＋H2O=HCl＋HClO和2HClOeq\o(=,\s\up8(光照))2HCl＋O2↑可知，充分反应后剩余的气体是O2，且Cl2与O2之间满足关系式2Cl2～O2，对应C项。5．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1【答案】C【解析】将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV减312xeq\f(V,2)解得：x＝eq\f(3V,4)，V(N2)＝V－eq\f(3V,4)＝eq\f(V,4)，故eq\f(VN2,VNO2)＝eq\f(1,3)。6．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1【答案】C【解析】设NO2的体积为x，N2的体积为(1－x)，由题意结合化学方程式3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，可得eq\f(1,3)x＋(1－x)＝eq\f(1,2)，x＝eq\f(3,4)，1－x＝eq\f(1,4)，N2和NO2的体积比为1∶3。7．酸雨形成的最主要原因是()A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡B．工业上大量燃烧含硫燃料C．大气中二氧化碳的含量增多D．汽车排出大量尾气【答案】B【解析】空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。酸雨的形成主要是由于空气中SO2和NOx的增多。在我国主要是SO2的增多。空气中SO2的主要来源是①化石燃料(煤和石油产品)的燃烧；②含硫矿石的冶炼；③硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。目前，由于汽车用的燃料汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的最主要原因是工业上大量燃烧含硫燃料。8．将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2mL气体可能分别是()A．1.2mL，NO B．2.4mL，O2C．3.5mL，O2 D．4mL，NO【答案】A【解析】解题依据的化学反应原理为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO33NO2＋H2O=2HNO3＋NO设O2的体积为x。剩余的气体有两种可能：①若剩O2，则V剩＝x－eq\f(1,4)(12mL－x)＝2mL，解得x＝4mL，B、C不正确。②若剩NO，则V剩＝eq\f(1,3)[(12mL－x)－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，D不正确。【等级性测试】1．不能实现下列物质间直接转化的元素是()eq\x(单质)→eq\x(氧化物)→eq\x(氧化物)→eq\x(酸或碱)A．碳B．氮C．硫D．铝【答案】D【解析】A项，碳可以先生成一氧化碳，后生成二氧化碳，再和水反应生成酸，正确；B项，氮气和氧气反应生成一氧化氮，后生成二氧化氮，和水反应时生成硝酸，正确；C项，硫和氧气反应生成二氧化硫，后和氧气反应生成三氧化硫，再和水反应生成硫酸，正确；D项，铝的氧化物只有氧化铝，错误。2.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是()A．推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染B．实施绿化工程，防止扬尘污染C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染D．加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量【答案】D【解析】A、B、C都是可采取的措施，在D中，若加大不可再生资源石油、煤的开采，会造成资源缺乏，同时会使空气中SO2、NOx的含量增加。3．硝酸工业尾气中含有高浓度的NO和NO2，它们都是大气的重要污染物。已知某厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为1∶1，该厂采用NaOH溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为()A．－3B．＋1C．＋3D．＋5【答案】C【解析】设该含氮钠盐中氮元素的化合价为x价，NO、NO2在NaOH溶液中发生氧化还原反应生成含氮元素的钠盐，根据得失电子守恒，推知x－2＝4－x，解得x＝3。4.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，原来试管中盛装的不可能是什么气体()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．二氧化氮一种气体【答案】A【解析】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；氧气与二氧化氮混合倒立水面通入氧气，混合气体完全溶解，水充满试管；一氧化氮与二氧化氮混合倒立水面通入氧气，气体完全溶解，水充满试管；二氧化氮倒立水面通入氧气，气体完全溶解，水充满试管。5．工业废气中氮氧化物是主要污染物，为了治理污染，常通入NH3，发生反应NOx＋NH3→N2＋H2O。现有NO、NO2的混合气体3L，用同温同压下3.5LNH3使其恰好完全转化为N2，则混合气体中NO、NO2的物质的量之比为()A．1∶1B．1∶3C．2∶1D．1∶4【答案】B【解析】在相同条件下体积比等于物质的量之比，设混合气体中NO、NO2的物质的量分别是xmol和ymol，则x＋y＝3。根据得失电子守恒可知2x＋4y＝3.5×3，解得x＝0.75、y＝2.25，因此混合气体中NO、NO2的物质的量之比为1∶3。6．在一定条件下，将6体积的NO2和一定体积的NO置于试管中，并将试管倒置于水中，当通入4.5体积的O2充分反应后，剩余1.5体积气体，则原NO体积可能为()①3体积②4体积③5体积④5.5体积⑤2体积A．③ B．⑤C．④或⑤ D．②或⑤【答案】C【解析】本题的关键在于理解剩余的1.5体积气体，可能是一氧化氮，也有可能是氧气。若是一氧化氮，则氧气全部反应，二氧化氮完全反应用掉了1.5体积氧气，剩余3体积应该被一氧化氮消耗，所以一氧化氮体积为4体积＋1.5体积＝5.5体积；若剩余的为氧气，则这过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积，所以一氧化氮的体积是2体积。7．某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验(如下图所示)。(1)图1两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。(2)图2中反应的现象是_____________________________________________________。(3)图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有______，说明NO2在该反应中显________性。(4)由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________。【答案】(1)下(2)两气体混合后，颜色消失(3)NO氧化(4)NO2＋SO2=NO＋SO3【解析】图3中反应生成的气体遇空气显红棕色，说明图2中反应生成了NO，即NO2和SO2反应，NO2转化为NO，表现氧化性，而SO2则表现还原性，被氧化，S元素化合价升高，只能变成＋6价，应转化为SO3。8．为了探究气态氧化物(SO2、NO2)的性质，某同学设计了一组实验：用三只集气瓶收集满二氧化硫、二氧化氮气体，然后将其倒置在水槽中。分别缓慢通入适量O2或Cl2，如图A、B、C所示。一段时间后，A、B装置的集气瓶中充满溶液，C装置的集气瓶中还有气体剩余。(1)写出装置B中反应的离子方程式：________________。(2)假设该实验条件下，气体摩尔体积为aL·mol－1。则装置A的集气瓶中所得溶液溶质的物质的量浓度为________。(假设瓶内液体不扩散)(3)通入氧气前在C装置的水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液，观察到的现象是______________，通入氧气后，可能观察到的实验现象是________________，写出反应的总化学方程式：_______________________。【答案】(1)Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)(2)eq\f(1,a)mol·L－1(3)溶液呈浅红色溶液红色加深2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4【解析】NO2和O2，SO2和Cl2按一定比例可完全溶解于水中形成溶液4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，SO2＋Cl2＋2H2O=2HCl＋H2SO4，而SO2溶于水只有部分SO2与水反应SO2＋H2OH2SO3，很少量的H2SO3消耗很少量的O2,2H2SO3＋O2=2H2SO4。(2)设充满NO2的集气瓶容积为VL，n(NO2)＝eq\f(VL,aL·mol－1)＝eq\f(V,a)mol，倒置于水槽中通入O2形成eq\f(V,a)molHNO3，溶液体积也为VL，故集气瓶中HNO3浓度为：c(HNO3)＝eq\f(\f(V,a)mol,VL)＝eq\f(1,a)mol·L－1。(3)H2SO3是弱酸，滴加紫色石蕊溶液显浅红色，通入氧气后，H2SO3被氧化为H2SO4，酸性增强，石蕊溶液所显红色变深。总反应为2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4。9．下表是某城市某日空气质量报告：污染指数首要污染物空气质量级别空气质量状况55SO2Ⅱ良该市某校研究性学习小组对表中首要污染物SO2导致酸雨的成因进行探究。实验一：用下图所示装置进行实验。(1)A装置的作用是________。(2)实验过程中，B装置内石蕊试纸的颜色没有发生变化，C装置内湿润的蓝色石蕊试纸变成________色，说明SO2与水反应生成一种酸。(3)D装置的作用是________________，写出反应的化学方程式____________________。实验二：(4)往盛有水的烧杯中通入SO2气体，测得所得溶液的pH________(填“＞”“＝”或“＜”)7，然后每隔1h测定其pH，发现pH逐渐变小，直至恒定。说明烧杯中溶液被空气中的氧气最终氧化成________。(5)查阅资料：SO2形成酸雨的另一途径：SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3，SO3溶于降水生成H2SO4。在此过程中飘尘作________。探究结论：SO2与空气中的氧气、水反应生成硫酸而形成酸雨。该市可能易出现酸雨。(6)酸雨造成的危害是：________________________________________________________。(7)汽车排放的尾气，硝酸、化肥等工业生产排出的废气中都含有氮的氧化物，氮的氧化物溶于水最终转化为________，是造成酸雨的另一主要原因。(8)提出建议：该市汽车数量剧增，为了减少汽车尾气造成的污染，建议市政府推广使用混合型汽油，即往汽油中按一定比例加入________(填“水”或“乙醇”)。【答案】(1)干燥(2)红(3)吸收SO2气体SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O(4)<硫酸(5)催化剂(6)腐蚀建筑物或金属制品(7)硝酸(8)乙醇【解析】(1)浓硫酸有吸水性，可以吸收二氧化硫中的水蒸气，所以浓硫酸的作用为：干燥二氧化硫气体。(2)