高中化学必修第2册第5章 第2节 第1课时

A组·基础达标1．下列反应不属于氮的固定反应的是()A．N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2 B．N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3C．2NO＋O2=2NO2 D．N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO【答案】C【解析】将氮单质转化为化合态氮，属于氮的固定，不符合要求的是C。2．下列关于氮气性质的说法中，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．Mg可以在N2中燃烧生成Mg3N2C．N2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【答案】C【解析】通常情况下，氮气性质很不活泼，但在放电或高温条件下，能跟氧气反应。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【答案】D【解析】NO、NO2等都不是酸性氧化物，A，C错误；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B错误。4．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是()A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2C．CO2与NO反应生成CO和NO2 D．NO与H2O反应生成H2和NO2【答案】B【解析】NO是一种极易被空气中O2氧化的气体，产物是红棕色气体NO2。5．按如下图进行实验，试管内装有12mLNO，然后间歇而缓慢地通入8mLO2，下面有关实验最终状态的描述正确的是()A．试管内气体呈红棕色 B．试管内气体为无色的NOC．试管内气体为无色的O2 D．试管内充满了液体【答案】B【解析】在装有NO的试管内通入O2时依次发生反应2NO＋O2=2NO2,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，将二者整理后相加得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，由于eq\f(12mL,8mL)＝eq\f(3,2)>eq\f(4,3)，即NO过量，试管内剩余气体为无色的NO，液体未充满试管。6．某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是()A．肯定含有SO2和NO B．肯定没有Cl2、O2和NOC．可能含有Cl2和O2 D．肯定含有Cl2和NO【答案】A【解析】混合气体无色，排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2；混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明含有SO2；向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色，说明存在NO，则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO，肯定没有O2、NO2和Cl2。7．对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)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＋H2O①2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O②在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。(2)在一定条件下氨亦可将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_______________________________。【答案】(1)NO2NO1∶1(2)6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2O【解析】(1)在反应①中，NO2的氮元素化合价降低作氧化剂，NO中的氮元素化合价升高作还原剂；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1∶1。(2)根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。8．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按下图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。(1)打开弹簧夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上弹簧夹，首先观察到烧瓶中的现象是__________________________________________________。产生此现象的化学方程式为_______________________________。(2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为__________________________，____________________。产生此现象的化学方程式为_______________________________。【答案】(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色2NO＋O2=2NO2(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色烧杯中的水倒吸入烧瓶中(或烧瓶中液面上升)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO【解析】(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2。(2)轻轻摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，所以烧瓶中红棕色气体又变为无色，因为烧瓶内气体减少，引起烧瓶内气体压强降低，所以烧杯内的水会被倒吸入烧瓶中，使烧瓶中液面上升。B组·能力提升9．下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是()A．氮元素均被氧化B．工业合成氨属于人工固氮C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环【答案】A【解析】N2→NH3过程中氮元素由0价变为－3价，被还原，A错误；工业合成氨的过程属于人工固氮，B正确；由题图可知硝酸盐被植物吸收可转化为蛋白质，动植物遗体可转化为氨或铵盐，则含氮无机物和含氮有机物可相互转换，C正确；由题图可知碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环。10．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的气体甲经过如下图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()A．NO2、N2 B．NO、CO2C．NO2、CO2 D．NO、CO2、N2【答案】B【解析】混合气体无色，气体中不含NO2。气体通过Na2O2后显红棕色，说明原混合气体中含有NO，且有与Na2O2反应生成O2的气体CO2。通入水中，溶液呈酸性，且几乎无气体剩余，说明原气体中不含N2。11．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是()A．氧气 B．二氧化氮C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮【答案】C【解析】少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体为NO、CO2，且二者的物质的量之比为1∶2，同时还有少量水蒸气逸出，再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管，CO2与过氧化钠反应生成O2，生成的O2与NO反应生成NO2，O2有剩余，同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应也生成O2，所以最后收集到的气体是NO2和O2。12．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是：①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2【答案】D【解析】可假设试管体积均为2V，则每种气体的体积均为V；当倒置于水槽中时：①中有反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝eq\f(4,3)V；②中有反应：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，则剩余O2的体积V2＝eq\f(3,4)V；③中气体与水不反应，故试管中气体体积V3＝2V。综上所述，V3>V1>V2。13．某活动小组利用如图装置验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理(装置气密性已检查完毕)。Ⅰ．向广口瓶中通入NO并测定NO的体积(1)通入NO前，从滴定管向广口瓶中加入水。(2)从导管a通入一定量的NO，并记录滴定管液面变化的示数为VL(V<0．05，气体体积已换算为标准状况)。Ⅱ．验证NO的还原性、探究工业生产硝酸的原理(1)停止通入NO后关闭K1、K3，打开K2，从导管b缓缓通入O2，可观察到的现象是__________________________________，写出对应现象的化学方程式：_______________________________、_______________________________。(2)继续通入O2，打开K3并及时调整滴定管。(3)使滴定管的液面与广口瓶中液面相平，直至广口瓶中刚好充满液体。①当通入氧气的体积为eq\f(1,2)VL时，则广口瓶中剩余的气体体积为________；②当广口瓶中刚好充满液体时，所得溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。【答案】Ⅱ．(1)气体先变为红棕色，然后逐渐变浅，直至无色2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO(3)①eq\f(V,3)L②eq\f(V,11.2)【解析】Ⅱ．(3)①NO遇到O2生成红棕色的NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO，上述两个方程式合并可得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，反应掉NO的体积为V(NO)＝eq\f(4,3)V(O2)＝eq\f(1,2)VL×eq\f(4,3)＝eq\f(2,3)VL，剩余气体体积为eq\f(V,3)L；②生成HNO3的物质的量为n(HNO3)＝n(NO)＝eq\f(V,22.4)mol，c(HNO3)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,0.5L)＝eq\f(V,11.2)mol·L－1。14．如下图所示：在B水槽中装有500mL水，容积为amL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准状况)，将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后，试管A中余下气体的体积为0．5amL。(1)将A倒插入B槽中发生的反应为____________________________，该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________，原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为________。(2)通过导气管C向余下0．5amL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是______________________________________________________________。(3)当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为________mol·L－1(设溶液的体积仍为500mL)。【答案】(1)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO1∶23∶1(2)无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满。继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体(3)eq\f(a,11200)【解析】(1)试管A倒插入B水槽水中后，发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂均为NO2，质量比为1∶2。根据题意有eq\f(1,3)n(NO2)＋n(NO)＝eq\f(1,2)[n(NO2)＋n(NO)]，n(NO2)∶n(NO)＝3∶1。(2)试管A中剩余0．5amL气体为NO，通入氧气后，发生反应2NO＋O2=2NO2,4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，可写为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体(O2)。(3)试管中充满气体时，根据氮原子守恒，n(HNO3)＝n(气体)＝eq\f(a,22.4)×10－3mol，c(HNO3)＝eq\f(\f(a,22.4)×10－3mol,0.5L)＝eq\f(a,11200)mol·L－1。综合素养测评一、选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。1．我国“化学”一词最早出于《化学鉴原》(1871年)。该书把一种元素翻译为“矽”。在地壳里，“矽”的含量在所有元素含量中占第二位，现代把这种“矽”元素命名为()A．锡B．硒C．氧D．硅2．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指()A．氨水B.硝酸C．醋D．卤水3．下列气体①N2；②O2；③NO2；④NO；⑤CO2；⑥CO中，属于大气污染物的是()A．③④⑥B．①②③④C．③④⑤⑥D．全部4．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列名词与环境污染无关的是()①白色垃圾②潮汐③酸雨④光化学烟雾⑤臭氧空洞⑥可吸入颗粒物⑦赤潮⑧绿色化学A．①⑦B．②⑤C．②⑧D．⑦⑧5．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是()eq\x(粗SiO2)eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(Ⅰ))eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(Ⅱ))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(灼烧),\s\do5(Ⅲ))eq\x(SiO2)A．X可用作木材防火剂B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行6．如图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打开夹子，发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是下列的()A．亚硫酸钠溶液、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7．在标准状况下，将O2和NO2按14体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为()A.eq\f(1,14)mol·L－1B.eq\f(4,5)mol·L－1C.eq\f(1,28)mol·L－1D.eq\f(1,42)mol·L－18．如图表示Cu与HNO3反应的量的关系，图中哪一点表示铜与稀硝酸反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系()A．a点B．b点C．c点D．d点二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9．用如图所示实验装置进行物质性质的探究实验。下列说法不合理的是()A．若品红溶液①褪色，则说明产物中含有SO2B．若溴水褪色，则说明SO2具有还原性C．若烧瓶中产生黄色浑浊和无色气泡，则说明Na2S2O3只作氧化剂D．若品红溶液②不褪色、Na2SiO3溶液中出现白色浑浊，则说明亚硫酸比碳酸的酸性强10．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：SiO2eq\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高温))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③过量H2),\s\do5(1000～1100℃))Si(纯)下列说法正确的是()A．步骤①的化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑B．步骤①②③中每生成或反应1molSi，转移4mol电子C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D．SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl311．下图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是()A．向B溶液中滴加KSCN溶液，溶液可能变为红色B．溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H＋＋4Fe2＋＋O2=4Fe3＋＋2H2OC．溶液酸性A＞B＞CD．加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A12．氮在海洋中的循环，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。其中反应④的离子方程式为4NHeq\o\al(＋,4)＋5O2=2NOeq\o\al(－,2)＋6H＋＋N2O＋5H2O。下列说法正确的是()A．①②均属于固氮反应B．海洋中的反硝化作用一定有氧气参加C．反应④中每生成1molH2O共转移4mol电子D．向海洋中排放含NOeq\o\al(－,3)的废水可能影响海洋中氮的循环三、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(12分)盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大强酸”。现就硫酸与金属铜反应的情况，回答下列问题：(1)工业上制备硫酸铜是利用废铜屑经灼烧后，在加热条件下跟稀硫酸反应，有关的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。不采用铜跟浓硫酸反应来制取硫酸铜的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在一定体积的10mol·L－1的浓硫酸中加入过量铜片，加热使之反应，被还原的硫酸为0.9mol。则浓硫酸的实际体积________(填“大于”“等于”或“小于”)180mL。(3)将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉，充分反应后，收集到1.68LH2(标准状况)，同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol·L－1的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为________。14．(13分)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)：(1)设计装置A的目的是________________________________________，为达此目的应进行的操作是______________________________________。(2)在(1)中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是________________________________________；B中反应的离子方程式是________________________________。(3)将注射器F中的空气推入E中，E中的气体变为红棕色，该实验的目的是____________________。(4)D装置的作用是________________________________________________________________________。15．(13分)某同学用如图所示装置探究SO2的性质及其有关实验。(1)实验室用亚硫酸钠固体和一定浓度的硫酸溶液反应制备SO2气体，写出该反应的化学方程式：_____