5.2.1 氮气与氮的固定（精讲）（解析版）

PAGE145.2.1氮气与氮的固定（精讲）思维导图思维导图常见考点常见考点考点一氮气【例1-1】（四川南充）液氮能长时间保存活体组织和生物样品，主要利用氮气的性质是A．密度小 B．沸点低 C．难溶于水 D．无色无味【答案】B【解析】液氮能长时间保存活体组织和生物样品说明氮气的沸点低，故选B。【例1-2】（山东济）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)【答案】A【解析】氮气化学性质稳定，不容易参加化学反应；液氮的沸点很低，极易汽化，汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关；故选A。【一隅三反】1.（秋·海南儋州·高一校考阶段练习）下列叙述错误的是A．氮元素位于元素周期表的第二周期，第VA族B．氮元素主要以氮分子的形式存在自然界中C．氮元素最外层有5个电子D．氮分子中的两个氮原子通过离子键结合【答案】D【解析】A．氮原子核外电子数为7，核外K、L层依次排有2、5个电子，氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族，A项正确；B．在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中，B项正确；C．氮原子核外电子数为7，核外K、L层依次排有2、5个电子，即最外层有5个电子，C项正确；D．氮分子中两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，D项错误；答案选D。2．（秋·黑龙江佳木斯·高一校考期末）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【答案】D【解析】A．氮气在放电或高温条件下生成一氧化氮，A错误；B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2得电子化合价降低作氧化剂，B错误；C．合成氨反应中，N2得电子化合价降低发生还原反应，C错误；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，键能大，不易断裂，物质化学性质温度，D正确；故选D。3．（春·江苏·高二江苏省包场高级中学校考开学考试）是空气的主要成分之一，作为原料广泛用于合成氨工业、硝酸工业等。工业上用氨催化氧化生产硝酸，发生的反应为，，；生产硝酸的尾气中主要含有、等大气污染物，可将其与石灰乳反应转化成、等而除去。下列物质的性质与对应用途不正确的是A．氮气性质稳定，可作保护气 B．氧气具有助燃性，可作燃料C．氨气易液化，可作制冷剂 D．氢氧化钙能吸水，可作常干燥剂【答案】B【解析】A．氮气化学性质稳定，一般不参加化学反应，可以用作保护气，A正确；B．氧气具有助燃性、没有可燃性，所以不能作燃料，B错误；C．氨气易液化，液氨汽化吸收大量的热，所以液氨常用作制冷剂，C正确；D．氢氧化钙可以吸收水蒸气，可以用作干燥剂，D正确；故选B。考点二氮的固定【例2-1】（秋·高一单元测试）下列反应属于氮的固定作用的是A．NH3与氯化氢反应 B．硝酸工厂用NH3氧化制取NOC．雷雨时空气中的N2转化为NO D．由NH3制碳酸氢铵和硫酸铵【答案】C【解析】A．NH3与氯化氢反应时，NH3分子中含有化合态的氮，A不符合题意；B．硝酸工厂用NH3氧化制取NO时，NH3分子中含有化合态的氮元素，B不符合题意；C．雷雨时空气中的N2转化为NO时，N2中含有游离态的氮元素，C符合题意；D．由NH3制碳酸氢铵和硫酸铵时，反应物NH3中含有化合态的氮元素，D不符合题意；故选C。【例2-2】（·上海·高一专题练习）下列反应属于氮的固定的是A．2NO+O2=2NO2 B．3NO2+H2O=2HNO3+NOC．NH3+HCl=NH4Cl D．N2+3H22NH3【答案】D【解析】氮的固定是将空气中的游离态的氮转化为含氮化合物的过程，NO、NO2、NH3、N2中只有N2为游离态的氮，综上所述N2+3H22NH3反应属于氮的固定，故选D。【一隅三反】1．（·上海·高一专题练习）下列属于氮的固定的是A．植物从土壤中吸收氮肥B．大豆的根瘤菌将含氮的化合物转变为植物蛋白质C．将空气中的氮气转变为含氮化合物D．NO和反应生成【答案】C【解析】A．氮的固定是指由游离态的氮元素转化为氮的化合物，植物从土壤中吸收的氮元素，是含氮化合物，不属于氮的固定，A错误；B．含氮的化合物转变为植物蛋白质是含氮化合物之间的相互转化，不属于单的固定，B错误；C．空气中的氮气转变为含氮化合物，是从单质到化合物，属于单的固定，C正确；D．NO和反应生成是含氮化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误；故选C。2．（·上海闵行·统考一模）下列转化属于工业固氮的是A． B．C． D．【答案】A【解析】工业固氮是人为将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。A．，游离态的氮转化为化合态氮，符合氮的固定定义，属于工业固氮，故A选；B．，是同种价态的氮的化合物之间转化，不属于固氮，故B不选；C．，为不同化合态氮之间转化，不属于固氮，故C不选；D．，氮元素由游离态变为化合态，属于自然固氮，故D不选；故选A。3．（秋·黑龙江·高二统考学业考试）下图为自然界氮循环的示意图，其中哪一过程属于人工固氮A．① B．② C．③ D．④【答案】B【解析】过程①氮气和氧气在闪电作用下反应生成NO，是自然固氮，过程②氮气和氢气在催化剂、高温下反应生成氨气，属于人工固氮，过程③为含氮部分转化为尿素，不是氮的固定，过程④是细菌分解生成氨气，则属于人工固氮的是过程②，故选：B。4．（春·辽宁）自然界中的氮循环部分转化关系如图所示。下列说法错误的是A．氮气分子结构稳定，常温很难和其他物质发生反应B．Ⅰ过程属于氮的固定C．工业上也是利用图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个转化来生产硝酸的D．图中Ⅱ、Ⅲ为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现【答案】C【解析】A．氮气分子中含有氮氮三键结构稳定，常温很难和其他物质发生反应，故A正确；B．氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮，Ⅰ过程从N2到，属于氮的固定，故B正确；C．工业上是通过氨的催化氧化生成NO、NO被氧化为NO2、NO2和水反应三个转化来生产硝酸的，故C错误；D．图中Ⅱ中氮从-3价升高到+3价、Ⅲ中氮从+3价升高到+5价，都为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现，故D正确；故答案为：C。考点三一氧化氮与二氧化氮【例3-1】（秋·黑龙江绥化·高一校考期中）病毒学研究证实，一氧化氮对病毒有直接控制作用。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．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集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．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合【答案】C【解析】A．一氧化氮是一种无色气体，A错误；B．一氧化氮难溶于水，可以用排水法收集，B错误；C．氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮，C正确；D．常温常压下，一氧化氮与空气中的氧气直接反应生成二氧化氮，D错误；故选C。【例3-2】（辽宁·）铜与浓硝酸反应能生成NO2。下列关于NO2叙述正确的是A．NO2是无色气体 B．NO2是红棕色气体C．NO2可用排水法收集 D．NO2可用向下排空气法收集【答案】B【解析】NO为无色气体，而NO2为红棕色气体，NO2与水反应，不能用排水法收集，NO2的密度比空气大，可用向上排空气法收集，综上所述故选B。【例3-3】（秋·广西南宁·高一校考阶段练习）为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检验装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。(1)打开止水夹a，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关闭止水夹，首先观察到烧瓶中的现象：_______，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①烧瓶中的气体从_______色变成_______色；②烧杯中导管的水位_______(填上升、下降或不变)。产生此现象的化学方程式为_______。【答案】(1)

烧瓶内，无色气体变为红棕色

2NO+O2=2NO2(2)

红棕

无色

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，发生反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2，故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色；（2）①轻轻摇动平底烧瓶，使得NO2与水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升；②烧瓶中发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，气体压强减小，故烧杯中导管水位上升。【一隅三反】1．（吉林白山）1998年，三位科学家因发现NO在心血管系统中起信号分子的作用而获得诺贝尔医学奖，使得NO成为保健药物的"明屋"分子。下列关于NO的说法正确的是A．NO是酸性氧化物 B．NO具有还原性，在空气中极易被氧化C．NO的大量排放导致雾霾 D．人工合成是产生NO的唯一途径【答案】B【解析】A．NO不能与碱反应生成盐和水，属于不成盐氧化物，故A错误；B．NO具有还原性，在空气中极易被氧化为二氧化氮，故B正确；C．固体颗粒的大量排放导致雾霾，NO是气体，故C错误；D．自然界中的雷电也会使氮气和氧气反应生成NO，故D错误。故选B。2．（秋·新疆塔城·高一乌苏市第一中学校考阶段练习）汽车尾气的处理反应为：。下列有关说法正确的是A．NO为红棕色气体B．NO易溶于水C．反应中NO是还原剂D．NO在大气中可转化为【答案】D【解析】A．二氧化氮为红棕色气体，一氧化氮为无色气体，故A错误；B．一氧化氮不溶于水，故B错误；C．N元素化合价降低，则NO做氧化剂，故C错误；D．一氧化氮和氧气反应转化成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，故D正确；故选：D。3．（·四川·凉山）下列关于NO和NO2的叙述正确的是A．一氧化氮是一种红棕色的气体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．NO2被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应的物质的量之比为2∶1【答案】C【解析】A．NO为无色气体，二氧化氮为红棕色气体，故A错误；B．常温常压下，NO能与空气中的氧气反应生成二氧化氮，故B错误；C．氮气和氧气在放电条件下直接化合物成NO，故C正确；D．NO2与H2O发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，氧化反应为化合价升高的反应，还原反应为化合价降低的反应，根据反应方程式以及氮原子守恒，氧化反应：2NO2～2HNO3，还原反应：NO2～NO，即发生还原反应和氧化反应的物质的量之比为1∶2，故D错误；答案为C。考点四氮的氧化物溶于水的计算【例4-1】（春·河南安阳·高二林州一中校考开学考试）在容积为672mL的烧瓶里充满NO、的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧气，恰好完全反应，且水充满烧瓶(气体体积都折合成标准状况下)。下列有关叙述中，正确的是A．总反应为B．总反应为C．生成的物质的量浓度接近D．生成的物质的量浓度约为【答案】B【解析】无论是还是都能在水中与氧气按一定比例反应生成，同温同压下气体物质的量之比等于体积之比，。所以由电子守恒可知恰好反应时总反应为。280mL氧气的物质的量为=0.0125mol，可以生成=，容器容积为，所以硝酸溶液浓度为。故选B。【例4-2】（秋·湖北襄阳·高一校考阶段练习）有一充有10mLNO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有6mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为A．3：2 B．2：3 C．1：4 D．4：1【答案】B【解析】二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则所以V=6mL，即二氧化氮的体积为6mL，则混合气体中一氧化氮的体积为4mL，所以原混合气体中NO和NO2体积比为4mL：6mL=2：3。故选B。【例4-3】（秋·新疆塔城·高一乌苏市第一中学校考阶段练习）将盛有8mLO2、NO混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积剩余1mL，则原气体中NO的体积是A．5mL或3mL B．4mL或3mL C．5mL或2mL D．4mL或5mL【答案】D【解析】设原混合气体中NO和O2的体积分别是aml和bml，（1）如果NO过量，NO和氧气反应之后，得到NO和NO2的混合气体，则根据方程式2NO+O2=2NO2，NO2的体积为2bml，消耗掉的NO的体积为2b，再根据方程式3NO2+H2O=NO+2HNO3，可知生成的NO的体积为，根据所剩余1mlNO，可知，又因为，解之得a=5ml，b=3ml。（2）如果O2过量，则NO与氧气反应之后，得到NO2和O2的混合气体，则根据方程式2NO+O2=2NO2，NO2的体积为aml，消耗掉的氧气体积为，再根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3，消耗掉的氧气的体积为，根据所剩余1mlO2，可知，又因为，解之得a=4ml，b=4ml。综上所述，原混合气体中NO的体积为5ml或4ml，故选D。【一隅三反】1．（春·云南玉溪·高一校考期末）将10mLNO和NO2的混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒，充分反应后，最后剩余4mL气体，(已知一氧化氮与水不反应，二氧化氮与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO)则原混合气体中NO的体积为A．1mL B．3mL C．5mL D．7mL【答案】A【解析】NO、NO2混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒中，NO2气体发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，根据方程式可知：每反应消耗3体积NO2，反应产生1体积NO，反应后气体体积减少2体积。现在气体体积减少了10mL-4mL=6mL，则混合气体中NO2的体积V(NO2)=，则混合气体中含有NO的体积V(NO)=10mL-9mL=1mL，故合理选项是A。2．（秋·广西南宁·高一校考阶段练习）某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，气体颜色消失。再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是下列混合气体中的A．H2、NO2、NO B．NO2、NO、N2 C．NO2、NO、O2 D．NO2、CO2、Br2【答案】D【解析】某集气瓶中的气体呈红棕色，其中可能含有NO2和Br2中的至少一种；加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，说明气体中一定含有Br2蒸气；同时气体颜色消失，再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明该无色气体中含有NO，NO遇空气中的O2反应产生红棕色的NO2气体，反应方程式为：2NO+O2=2NO2，由于NO2溶于水时生成HNO3和NO，发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，则该NO是NO2与水反应产生，因此原气体中一定含有Br2、NO2，根据各个选项的气体成分分析可知合理选项是D。3．（·全国·高一假期作业）在一定温度和压强下，将装有NO和NO2混合气体的试管倒立在水中，经充分反应后，试管内气体的体积变为原来的4/5，则原混合气体中NO与NO2气体的体积比是。A．3∶5 B．5∶3 C．3∶7 D．7∶3【答案】D【解析】假设原混合气体的体积为5L，则充分反应后，剩余气体的体积为4L，体积减少了1L。根据3NO2+H2O2HNO3+NO反应前后气体体积变化量ΔV=2，V(NO2)∶ΔV=3∶2，V(NO2)=×ΔV=×1L=1.5L，V(NO)=5L-1.5L=3.5L。V(NO)∶V(NO2)=3.5L∶1.5L=7∶3；A、B、C选项错误；D选项正确；答案选D。4．（·广东）25.6gCu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)若干，这些混合气体恰好能被500mL1mol/LNaOH溶液完全吸收，生成的盐溶液中NaNO2和NaNO3的物质的量之比为(已知：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O)A．2∶1 B．1∶1 C．4∶1 D．1∶3【答案】C【解析】纵观反应始终，容易看出只有两种元素的价态有变化，其一是Cu到Cu(NO3)2，每个Cu升2价，失2个电子；另一个是HNO3到NaNO2，每个N降2价，得2个电子。根据电子转移守恒可知，铜失去的电子等于HNO3到NaNO2得到的电子，故2n(Cu)=2n(NaNO2)，故n(NaNO2)=n(Cu)==0.4mol，气体与氢氧化钠反应的盐溶液为NaNO3、NaNO2混合溶液，根据钠离子守恒有n(NaNO3)+n(NaNO2)=n(Na+)，所以溶液中n(NaNO3)=n(Na+)-n(NaNO2)=0.5L×1mol/L-0.4mol=0.1mol，溶液液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比为0.1mol∶0.4mol=1∶4，故答案为：C。检测试卷一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分，每小题只有一个选项符合题意)1．德国科学家曾利用卫星数据和一种先进的仪器，绘制了一幅地球上空二氧化氮的分布图。从科学家绘制的二氧化氮分布图来看，欧洲和北美洲的一些经济比较发达，注重环保的大城市上空二氧化氮密度很高。其原因是这些地区的()A．硝酸工业发达 B．雷雨天气较多C．机动车辆过多 D．燃料以煤为主答案C解析二氧化氮的产生主要原因是硝酸工业发达、雷雨天气较多、机动车辆过多，燃料以煤为主的后果是二氧化碳导致温室效应加剧、生成的二氧化硫导致酸雨，结合题给信息欧洲与北美洲的经济比较发达，注重环保，可知原因是机动车辆过多。2．“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是()A．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2OB．制CuSO4：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO；CuO＋H2SO4(稀)=CuSO4＋H2OC．制Cu(NO3)2：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OD．制Cu(NO3)2：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O答案B3．高纯度的硅是一种广泛应用于信息技术和新能源技术等领域的一种重要无机非金属材料，下列关于硅的说法中正确的是()A．硅的应用很广泛，是一种传统的无机非金属材料B．高纯度的硅应用于新能源技术领域是由于硅燃烧能放出大量的热C．高纯度的硅被用于制作计算机和通讯设备的芯片D．高纯度的硅常被用来制造光导纤维答案C解析传统的无机非金属材料都是硅酸盐，硅是一种新型的无机非金属材料，A不正确；硅应用于新能源技术领域是由于硅制成的硅太阳能电池能将光能转化为电能，B不正确；SiO2用于制造光导纤维，而不是Si，D不正确。4．(2019·南昌高一检测)下列叙述正确的是()A．H2O2、SO2、氯水、过氧化钠、臭氧、活性炭都有漂白性，其原理相同B．将SO2通入BaCl2溶液可生成BaSO4溶液C．检验SO2中含有CO2的方法是通过澄清的石灰水D．向含有BaCl2和NaOH的混合溶液中通入少量的CO2气体，有白色沉淀生成答案D解析H2O2、氯水、过氧化钠和臭氧因具有强氧化性而具有漂白性，SO2因能和有色物质化合而具有漂白性，活性炭因具有吸附性而具有漂白性，A错误；SO2和BaCl2溶液不反应，B错误；SO2和CO2均能使澄清石灰水变浑浊，C错误。5．(2019·黑龙江双鸭山第一中学月考)下列说法不正确的是()A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性C．铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OD．HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成答案A解析在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉溶解，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故A错误；能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一定是氨，故B正确；铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故C正确；HNO3eq\o(→,\s\up7(Cu))NOeq\o(→,\s\up7(O2))NO2，故D正确。6．(成都市高一期末调研)下列物质的应用中，利用了该物质氧化性的是()A．氨——作制冷剂B．漂粉精——作游泳池消毒剂C．硅——太阳能电池板D．SO2——漂白草帽答案B解析液态氨制冷是利用氨由液态变为气态时吸热，使环境温度降低，A不符合题意；漂粉精中的ClO－具有氧化性，能杀死细菌，可作游泳池消毒剂，B符合题意；硅能产生光电效应，利用太阳能电池板将光能转化为电能，C不符合题意；SO2能与有色物质结合(非氧化还原)成无色物质，用于漂白草帽，D不符合题意。7．(郑州高一期末检测)类比推理法是研究物质性质的常用方法之一。下列类比推理正确的是()选项类比推理ACO2能使澄清石灰水变浑浊SO2也能使澄清石灰水变浑浊BFe与S能直接化合生成FeSCu和S也能直接化合生成CuSCFe能置换出CuSO4溶液中的CuNa也能置换出CuSO4溶液中的CuDCu与O2在加热条件下生成CuONa与O2在加热条件下生成Na2O答案A解析CO2、SO2均为酸性氧化物，均能使澄清石灰水变浑浊，故A正确；S具有弱氧化性，Fe与S能直接化合生成FeS，Cu和S能直接化合生成Cu2S，而不是CuS，故B错误；Fe能置换出CuSO4溶液中的Cu，Na不能置换出CuSO4溶液中的Cu，钠活泼性太强，先和溶液中的水反应，故C错误；Cu与O2在加热条件下生成CuO，Na与O2在加热条件下生成Na2O2，故D错误。8．实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液答案B解析氨的密度比空气小，应该用向下排空气收集，A错误；浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应生成SO2，因SO2的密度比空气大，所以可用向上排空气法收集，SO2是大气污染物，要进行尾气处理，SO2易与NaOH溶液发生反应，用NaOH溶液吸收尾气时，为防止倒吸现象的发生，可以安装一个倒扣的漏斗，B正确；稀硝酸与Cu发生反应产生的气体是NO，不是NO2，且不能用水处理尾气，C错误；MnO2与浓盐酸在加热时才能发生反应制取Cl2，该装置没有加热仪器，浓盐酸易挥发，C中收集的气体不纯净，应在b、c之间添加除去HCl气体的装置，D错误。9．下列关于氮及其化合物的说法错误的是()A．N2化学性质稳定，是因为分子内氮氮三键很强B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在C．可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏D．HNO3具有强氧化性，可溶解铜、银等不活泼金属答案B解析N2分子中存在氮氮三键，化学性质比较稳定，故A正确；NO、NO2均为大气污染气体，其中NO遇氧气可以与之反应生成NO2，故B错误；浓盐酸易挥发，与氨反应生成氯化铵，可以看到白烟，可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏，故C正确；HNO3具有强氧化性，可以与铜和银反应，所以可溶解铜、银等不活泼金属，故D正确。10．(山东潍坊市高一期末)下列各组离子能在溶液中大量共存的是()A．K＋、NHeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,4)、OH－B．Na＋、H＋、HCOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,3)C．Na＋、Ca2＋、NOeq\o\al(－,3)、ClO－D．H＋、K＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)答案C解析NHeq\o\al(＋,4)和OH－无法大量共存，A项错误；HCOeq\o\al(－,3)和H＋无法大量共存，B项错误；各离子之间不发生反应，因此可以大量共存，C项正确；SOeq\o\al(2－,3)和H＋无法大量共存或H＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)无法大量共存，D项错误。11．(2019·长沙高一检测)下列由相关实验现象所推出的结论正确的是()A．Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性B．向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定有SOeq\o\al(2－,4)C．Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应D．分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水答案D解析SO2使品红溶液褪色是由于SO2能与有色物质化合生成无色物质，不能说明其具有氧化性，选项A错误；当溶液中含有SOeq\o\al(2－,3)时，加入酸化的Ba(NO3)2溶液也会出现白色沉淀，选项B错误；Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO，该反应不是置换反应，选项C错误；HCl、NH3极易溶于水，分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中，气体溶解，液面迅速上升，选项D正确。12．化学实验中常将溶液或试剂进行酸化，下列酸化处理的措施正确的是()A．定性检验SOeq\o\al(2－,3)，将BaCl2溶液用稀硝酸酸化B．为提高KMnO4溶液的氧化能力，用盐酸将KMnO4溶液酸化C．检验溶液中是否含有Fe2＋时，用稀硝酸酸化D．检验溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)时，在无其他阳离子干扰的条件下，先用盐酸酸化，再向所得溶液中加BaCl2溶液答案D解析A项中HNO3能将SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)；B项中KMnO4能将Cl－氧化成Cl2；C项中HNO3能将Fe2＋氧化成Fe3＋。故A、B、C三项的酸化方法均不正确。13．硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10mL0.5mol·L－1HNO3与0.048gMg恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是()A．HNO3作还原剂B．HNO3浓度越低，N元素还原价态越低C．反应中转移电子数为0.004molD．还原产物可能为NH4NO3答案A解析HNO3与金属反应时，表现酸性和强氧化性，故A错误；HNO3浓度越高，氧化性越强，氧化同种金属时，N元素被还原的价态就越高，故B正确；HNO3与Mg反应，还原剂只有Mg，Mg的化合价由0→＋2,0.048gMg的物质的量为eq\f(0.048g,24g·mol－1)＝0.002mol，根据得失＝0.005mol，生成0.002molMg(NO3)2，根据N原子守恒，可能生成0.0005molNH4NO3，若生成0.0005molNH4NO3转移电子为0.004mol，符合电子守恒，故D正确。14．(2019·北京市昌平区检测)下列实验操作、实验现象、解释或结论不对应的是()选项实验操作实验现象解释或结论A将蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近产生大量白烟氨与氯化氢反应生成固体物质B常温下，将洁净的铁片放入浓硫酸或浓硝酸中无明显变化常温下，浓硫酸、浓硝酸使铁片钝化C在导管口点燃纯净的氢气，然后将导管伸入盛满氯气的集气瓶中产生苍白色火焰物质燃烧不一定需要氧气D向某无色溶液中滴加盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体说明溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)答案D解析能使澄清石灰水变浑浊的气体可以是CO2，也可能是SO2，因此不能说明溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)，即使产生的气体是CO2，也可能是HCOeq\o\al(－,3)，D错误。15．(2019·威海高一检测)选用如图所示仪器中的两个或几个(内含物质)组装成实验装置，以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2，下列说法正确的是()A．按气流从左向右流向，连接装置的正确顺序是A→F→E→C→D→BB．丁中溶液褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中生成CO2C．丙中品红溶液褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中生成CO2D．丁和丙中溶液都褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中有CO2生成答案A解析木炭与浓硫酸反应生成CO2和SO2，验证混合气体中有CO2，必须将SO2除去且验证SO2被吸收干净，再通入澄清石灰水验证CO2，故连接装置的正确顺序是A→F→E→C→D→B，A正确；丙中品红溶液不褪色(说明SO2被除尽)，乙中溶液变浑浊说明甲中生成CO2，故B、C、D错误。16．将9g铜和铁的混合物投人100mL稀硝酸中，充分反应后得到标准状况下1.12LNO，剩余4.8g金属；继续加入100mL等浓度的稀硝酸，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12LNO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，则下列说法正确的是()A．原混合物中铜和铁各0.065molB．稀硝酸的物质的量浓度为4.0mol·L－1C．第一次剩余的4.8g金属为铜和铁的混合物D．向反应后的溶液中再加入该稀硝酸100mL，又得到的NO在标准状况下的体积为0.56L答案D解析整个过程可以看作是9g铜和铁的混合物与200mL稀硝酸反应生成0.1molNO，金属完全溶解，向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，说明生成硝酸亚铁、硝酸铜，且硝酸完全反应，发生反应的化学方程式为3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，设铁的物质的量为x，铜的物质的量为y，根据二者质量与生成NO的体积列方程得：56g·mol－1×xmol＋64g·mol－1×ymol＝9g，eq\f(2,3)×(xmol＋ymol)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)，解得x＝0.075mol，y＝0.075mol。由上述分析可知，原混合物中铜和铁的物质的量均为0.075mol，故A错误；根据方程式可知，n(HNO3)＝4n(NO)＝0.4mol，稀硝酸的物质的量浓度为eq\f(0.4mol,0.2L)＝2mol·L－1，故B错误；9g混合物中含铁的质量为0.075mol×56g·mol－1＝4.2g，含铜的质量为0.075mol×64g·mol－1＝4.8g，则第一次剩余的金属的物质的量为0.075mol，HNO3的物质的量为0.1L×2mol·L－1＝0.2mol，反应中存在关系式：3Fe2＋～4HNO3～NO，HNO3过量，Fe2＋完全反应，得到的NO的物质的量为0.025mol，标准状况下其体积为0.025mol×22.4L·mol－1＝0.56L，故D正确。17．Cu与浓硝酸反应生成氮氧化物，这些氮氧化物溶解在NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示：下列有关判断正确的是()A．若Cu片为51.2g，则生成0.2molNaNO3B．Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16mLD．Cu(NO3)2既是氧化产物，也是还原产物答案A解析Cu→Cu(NO3)2，每个Cu原子失去2个电子，HNO3→NaNO2，每个N原子得到2个电子，故51.2gCu共失电子eq\f(51.2g,64g·mol－1)×2＝1.6mol，由得失电子守恒可知，HNO3→NaNO2得到1.6mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8mol，又由N、Na守恒可知，另一种产物NaNO3为0.2mol，A项正确；Cu能与浓硝酸反应，B项错误；N2O4、NO2在标准状况下不是气体，C项错误；Cu(NO3)2是氧化产物，D项错误。18．(2019·大同一中高一月考)向稀硝酸和Fe(NO3)3的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变成红棕色，溶液中Fe2＋的物质的量和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示：则原混合溶液中HNO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比为()A．2∶1 B．1∶1C．4∶1 D．3∶1答案C解析由图可知，当加入1molFe时，n(Fe2＋)＝0，说明此过程中Fe和稀硝酸发生反应：Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，即1molFe消耗4molHNO3生成1molFe3＋；当又加入1molFe时，n(Fe2＋)＝3mol，发生反应Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，消耗2molFe3＋，则原混合液中Fe3＋为2mol－1mol＝1mol，故原混合液中HNO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比为4∶1，答案选C。二、非选择题(本题包括4小题，共46分)19．(10分)(成都市高一期末调研)硫酸和硝酸都是重要的化工原料，具有广泛的用途。(1)蔗糖中加入浓硫酸后，蔗糖变黑且体积膨胀，同时有刺激性气味的气体产生。该变化过程中体现了浓硫酸的________________，产生气体的化学方程式为________________________。(2)某同学进行有关铜的化学性质的实验，如图所示：实验①可观察到的现象为___________________________________________________(尽可能描叙完整)；实验③中铜片逐渐溶解至消失，该同学认为铜与稀硫酸和稀硝酸均能反应，这种看法______(填“合理”或“不合理”)；试剂药品不变，请补充一个实验加以证明：________________(画出图示并写出预期现象)。根据补充实验的结论，写出③中铜片溶解的离子方程式_______________________________________________________________________________。答案(1)脱水性、强氧化性C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(2)铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，产生无色气体，试管口气体变为红棕色不合理无明显现象3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O解析(1)蔗糖中加入浓硫酸后，首先发生炭化，浓硫酸表现脱水性；然后发生反应C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，浓硫酸表现强氧化性。(2)实验①中发生反应为3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O,2NO＋O2=2NO2，可观察到的现象为溶液中铜片不断溶解，溶液由无色变为蓝色，有气泡逸出；液面上气体无色，在试管口气体由无色变为红棕色；实验③中铜片逐渐溶解至消失，该同学认为铜与稀硫酸和稀硝酸均能反应，这种看法不合理，因为在金属活动顺序表中，铜位于氢的后面，铜不能与酸发生置换反应；试剂药品不变，补充的实验就是铜与稀硫酸的反应，如图所示：，无明显现象。根据补充实验的结论，③中铜片溶解的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。20．(12分)(山东潍坊市高一期末)我国“蓝天保卫战”成果显著，肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如图所示：回答下列问题：(1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有____________________(写化学式)。(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是________。(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)工业上利用氨制备一氧化氮，反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________。(5)实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，其原因为________________(用化学方程式表示)。(6)氨与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________________。答案(1)SO2、SO3、N2O5(2)NH3(3)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3(4)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(5)4HNO3eq\o(=,\s\up7(光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O(6)6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O解析(1)酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。(2)图中物质溶于水呈碱性的只有NH3。(3)二氧化硫在催化剂存在下可以转化为三氧化硫：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3。(4)氨气经催化氧化可以形成一氧化氮：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(5)浓硝酸见光或受热时易分解，因此要保存在棕色试剂瓶中：4HNO3eq\o(=,\s\up7(光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O。(6)氨中的氮为－3价，一氧化氮中的氮为＋2价，因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气：6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O。21.(12分)某同学看到“利用零价铁还原NOeq\o\al(－,3)脱除地下水中硝酸盐”的相关资料后，利用如图装置探究铁粉与KNO3溶液的反应。实验步骤及现象如下：实验步骤实验现象①打开弹簧夹，缓慢通入N2②加入pH为2.5的0.01mol·L－1的酸性KNO3溶液100mL铁粉部分溶解，溶液呈浅绿色；铁粉不再溶解后，剩余铁粉表面附着少量白色物质③反应停止后，拔掉橡胶塞，将圆底烧瓶取下烧瓶内气体的颜色没有发生变化④将剩余固体过滤表面的白色物质变为红褐色(1)通入N2并保持后续反应均在N2氛围中进行的实验目的是__________________________。(2)白色物质是________，用化学方程式解释其变为红褐色的原因：______________________。(3)为了探究滤液的成分，该同学进一步设计了下述实验：实验步骤实验现象①取部分滤液于试管中，向其中加入KSCN溶液溶液无变化②将上述溶液分为两份，一份中滴入氯水，另一