2024-2025学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素2-1氮气与氮的氧化物课时作业含解析新人教版必修第二册

PAGEPAGE8氮气与氮的氧化物1．下列叙述中与氮的固定无关的是(B)A．工业合成氨B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物C．豆科植物的根瘤菌汲取空气中的氮气使之转化成植物蛋白质D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会反应并最终转化为硝酸盐被植物汲取解析：氮元素由游离态转化为化合态的过程是氮的固定，工业合成氨是氮气转化为氨气，属于氮的固定，A不符合题意；工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物，不是氮的固定，B符合题意；豆科植物的根瘤菌汲取空气中的氮气使之转化成植物蛋白质，属于氮的固定，C不符合题意；电闪雷鸣的雨天，N2与O2会反应并最终转化为硝酸盐被植物汲取，属于氮的固定，D不符合题意。2．(双选)关于氮气的性质的说法中，错误的是(AC)A．氮在自然界中只有游离态存在B．通常条件下，氮气性质很不活泼C．氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环解析：A.氮在自然界中存在游离态，如空气中的N2，也有化合态，如蛋白质中的氮，故A说法错误；B.氮气分子中两个氮原子之间以叁键的形式存在，键能较大，因此通常条件下，氮气的性质很不活泼，故B说法正确；C.在放电或高温条件下，氮气才能与氧气反应，故C说法错误；D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环，故D说法正确。3．虽然大气含有约78%的氮气，地球上的动植物仍须花费一番工夫，方可取得成长所需的氮元素。下列转化不属于氮的固定的改变是(B)A．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为氨B．工业上用氨和二氧化碳合成尿素C．氮气和氢气在相宜条件下合成氨D．氮气和氧气在放电条件下生成NO解析：游离态的氮转化为化合态，叫氮的固定，则A.根瘤菌把氮气转化为氨，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；B.工业上用氨和二氧化碳合成尿素，属于不同化合态的氮之间的转化，不属于氮的固定，B符合题意；C.氮气和氢气在相宜条件下合成氨，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；D.氮气和氧气在放电条件下合成NO，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；答案选B。4．为了区分NO2和溴蒸气，某同学设计了4种方法：①用潮湿的淀粉­KI试纸；②加少量NaCl溶液；③加少量AgNO3溶液；④加少量水后再加适量苯。其中合理的为(C)A．①③④ B．①②③C．②③④ D．都可以解析：NO2和溴蒸气在性质上有很多相像之处：①均有氧化性；②溶于水后溶液均呈酸性；③均能与碱反应。鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉­KI试纸、碱溶液等。5．如右图所示，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，但不能充溢试管；当向试管内鼓入氧气后，可以视察到试管中水柱接着上升，经过多次重复后，试管内完全被水充溢；则原来试管中盛装的气体(B)A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是O2与NO2的混合气体C．可能是NO与N2的混合气体D．只可能是NO2一种气体解析：因经多次反应后，试管内完全被水充溢，故不行能含有N2，可能含有O2。6．如图所示，夹子起先处于关闭状态，将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打开夹子，可发觉试管①内的水马上沸腾了。则液体A和气体B的组合不行能是(C)A．氢氧化钠溶液、氯气B．水、二氧化氮C．水、一氧化氮D．氢氧化钠溶液、二氧化碳解析：要使试管①内的水马上沸腾，关键是使②中的气体压强降低；只有C项中NO气体不能与水反应且难溶于水，不能使气体压强降低。7．(双选)将amLNO、bmLNO2和cmLO2混合于同一试管中，将试管倒置于水中，充分反应后，试管内气体全部消逝，则abc可能是(CD)A．112 B．211C．374 D．152解析：由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO知生成NOeq\f(b,3)mL，依据4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，得4c＝3a＋b。8．利用如图所示的装置收集以下气体：①H2，②Cl2，③O2，④HCl，⑤NO，⑥SO2，⑦NO2。(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气，可收集的气体是②③④⑥⑦，若由A口进气，可收集的气体有①。(2)若在烧瓶内充溢水，可收集的气体有①③⑤，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①②③④⑤⑥⑦，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需与O2不反应，且密度与空气密度相差较大。(2)若用排水法收集，则气体必需不溶于水，应从A口进。(3)若用浓H2SO4干燥气体，必需从B口进气。9．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，因此必需对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以汲取废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，①2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。②在反应①中，氧化剂是NO2，还原剂是NO。在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为11。(2)汽车尾气中含有CO和NO，消退这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为2NO＋2COeq\o(=,\s\up17(催化剂))N2＋2CO2。(3)在确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确定条件下反应的化学方程式：6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up17(确定条件))7N2＋12H2O。解析：(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂，NO中氮元素化合价上升作还原剂；在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为11。(2)依据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。(3)依据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。1．(双选)下列关于氮气的说法中错误的是(CD)A．氮气在通常状况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境C．高温或通电的条件下，氮气能与氧气化合生成二氧化氮D．高温高压催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂解析：A.氮气是一种无色无味的气体，是空气的主要成分之一，化学性质稳定，在通常状况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸，故A正确；B.液氮气化吸热，所以可以制造低温环境，故B正确；C.高温或通电的条件下，氮气能与氧气化合生成一氧化氮，为高能固氮的过程，故C错误；D.高温高压催化剂条件下与氢气反应生成氨气，氮气中N的化合价从0降低到－3，作氧化剂，故D错误。故选C、D。2．(双选)下列说法中，正确的是(AB)A．在雷雨天，空气中的N2和O2化合生成NO属于自然固氮B．在化学反应中，氮气既可作氧化剂又可作还原剂C．利用氮气的不活泼性，在医学上液氮常用作冷冻剂D．标准状况下，22.4LN2与足量的H2充分反应可转移电子6mol解析：A.闪电时，氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故A正确；B.氮气中氮元素化合价可以降低生成氨气，也可以上升生成NO等，氮气既可作氧化剂又可作还原剂，故B正确；C.液氮挥发时会汲取大量的热，所以常用作冷冻剂，故C错误；D.氮气与氢气的反应为可逆反应，标准状况下，22.4LN2与足量的H2充分反应转移的电子少于6mol，故D错误。故选A、B。3．将3molNO2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(D)A．1molNOB．1molNO2和0.05molO2C．2molO2D．0.25molO2解析：由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知有1molNO、2molHNO3生成，由HNO3＋NaHCO3=NaNO3＋H2O＋CO2↑可知，2molHNO3与足量NaHCO3反应有2molCO2产生。由2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2可知有1molO2产生。此时剩余气体为1molNO和1molO2。用排水法收集时，发生4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，最终剩余0.25molO2。4．标准状况下，将NO2和O2按体积比43混合后充入一干燥烧瓶中，然后将烧瓶倒立于水中使其充分反应后，烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为(C)A.eq\f(1,22.4)mol·L－1 B.eq\f(1,39.2)mol·L－1C.eq\f(1,28)mol·L－1 D.eq\f(4,5)mol·L－1解析：假设烧瓶体积为7VL，充入了4VLNO2和3VLO2，倒立于水中后，依据4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3得生成硝酸的物质的量为eq\f(4V,22.4)mol。因氧气剩余2VL，所以硝酸溶液的体积为5VL，c(HNO3)＝eq\f(\f(4V,22.4),5V)mol·L－1＝eq\f(1,28)mol·L－1。5．常温常压下，a、b、c、d四支相同的试管中，分别装入等物质的量混合的两种气体。a试管内是NO2和O2，b试管内是Cl2和SO2，c试管内是NO和O2，d试管内是O2和H2。将四支试管快速同时倒立于水中，最终水面上上升度h的比较，正确的是(A)A．hb>hc>ha>hd B．hc>ha>hb>hdC．hd>ha>hc>hb D．hb>ha>hc>hd解析：假设试管高度为H，a试管内ha＝eq\f(5,8)H；b试管内hb＝H；c试管内hc＝eq\f(7,8)H；d试管内hd＝0。6．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推断中正确的是(A)A．确定有SO2和NO B．确定没有Cl2、O2和NOC．可能有Cl2和O2 D．确定只有NO解析：由题意可知，混合气体无色，故无Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)；能使品红溶液褪色，说明有SO2；剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，说明产生了NO2，进而说明原混合气体中有NO，故无O2。7．(1)将一充溢NO的试管倒扣于水槽中，然后向试管中通入确定量的O2，试管中恰好充溢水时，则通入的O2与原NO气体的体积比为34。(2)把40mLNO和NO2的混合气体跟20mLO2同时通入水中，反应后收集到5mL气体，原混合气体中V(NO)＝10_mL或27.5_mL、V(NO2)＝30_mL或12.5_mL。解析：(1)依据4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3计算。(2)设混合气体中NOxmL，NO2(40－x)mL，NO2与水生成NO体积为eq\f(1,3)(40－x)mL，所以NO共eq\f(1,3)(40＋2x)mL，依据4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，①若5mL气体为O2，则20－eq\f(3,4)×eq\f(1,3)(40＋2x)＝5，x＝10。②若5mL气体为NO，则(40＋2x)－eq\f(80,3)＝5，x＝27.5。8．为了探究三种气态氧化物(SO2、NO2、CO2)的性质，某同学设计了一组试验：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装置的集气瓶中充溢溶液，C装置的集气瓶中还有气体剩余。(假设瓶内液体不扩散)：①写出装置B中反应的离子方程式：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)。②假设该试验条件下，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eq\f(1,a)mol·L－1。③通入氧气前在C装置的水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液，视察到的现象是溶液呈浅红色，通入氧气后，可能视察到的试验现象是溶液红色加深，写出反应的总化学方程式：2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4。解析：①NO2和O2，SO2和Cl2按确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＋H2O=H2SO3，很少量的H2SO3消耗很少量的O2,2H2SO3＋O2=2H2SO4。②设充溢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(V/amol,VL)＝eq\f(1,a)mol·L－1。③H2SO3是中强酸，且浓度很小时酸性很弱，滴加紫色石蕊溶液显浅红色，通入氧气后，H2SO3被氧化为H2SO4，酸性增加，石蕊溶液所显红色变深。总反应为2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4。9．甲同学通过查询资料知道，确定浓度的硝酸与镁反应时，可得到二氧化氮、一氧化氮、氮气三种气体。该同学用下列仪器组装装置来干脆验证有二氧化氮、一氧化氮生成并制取氮化镁(假设试验中每步转化均是完全的)。查阅文献得知：①二氧化氮沸点为21.1℃、熔点为－11℃，一氧化氮沸点为－151℃、熔点为－164℃；②镁也能与二氧化碳反应；③氮化镁遇水反应生成氢氧化镁和氨气。(1)试验中先打开开关K，通过导管向装置内通入二氧化碳气体以排出装置内的空气，停止通入二氧化碳的标记是E中出现白色沉淀。(2)为实现上述试验目的，所选用的仪器的正确连接方式是A→D→C→F→B→F→E，确定还原产物中有二氧化氮的现象是A中有红棕色气体产生(或D中出现有色液体)，试验中要多次运用装置F，其次次运用F的目的是防止水蒸气进入B导致氮化镁水解。(3)试验过程中，发觉在D中产生预期现象的同时，C中溶液颜色渐渐褪去，试写出C中反应的离子方程式：5NO＋4H＋＋3MnOeq\o\al(－,4)=3Mn2＋＋5NOeq\o\al(－,3)＋2H2O。(4)甲同学在A中起先反应