高中化学新教材同步必修第二册 第5章 第二节 第1课时　氮气和氮氧化物

第二节氮及其化合物第1课时氮气和氮氧化物[核心素养发展目标]1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。一、氮气与氮的固定1.氮——重要的非金属元素(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族，氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强，硝酸的酸性比磷酸强。(2)氮元素原子最外层有5个电子，氮原子很难得失电子形成离子键，一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。(3)氮元素在自然界中的存在①游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。②化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。2.氮气(1)氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应。(2)写出氮气与下列物质反应的化学方程式：①金属镁：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；②氢气：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；③氧气：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电或高温))2NO，氮气表现还原性。3.氮的固定氮的固定—eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程,分类\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能固氮如雷雨天气N2转化为NO,生物固氮如豆科植物的根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨工业上合成氨,仿生固氮某些金属有机化合物,可起到根瘤菌的作用))))))(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价()(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键()(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气()(4)白磷(P4)在空气中能自燃而氮气能稳定存在，说明磷元素非金属性比氮元素强()(5)硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气为自然固氮()(6)在高温、高压、催化剂条件下，1molN2与3molH2混合可生成2molNH3()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×1.汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物，已成为城市空气的主要污染源。汽油和柴油中基本不含氮元素，那么汽车尾气中的NO是如何产生的？写出有关反应的化学方程式。(忽略空气中二氧化碳)提示汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在内燃机中高温条件下反应而生成，N2＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2NO。2.金属镁在空气(忽略空气中二氧化碳)中燃烧可生成哪些产物？写出有关反应的化学方程式。提示可生成氧化镁和氮化镁。2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO,3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2。3.氮在自然界中的循环如下图所示。(1)氮在自然界中主要存在形式有哪些？提示大部分以氮气的形式存在，少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在。(2)人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿来的？提示人体里蛋白质中的氮是从外界摄入的，特别是肉类、蛋类物质等。若溯本求源，则来自大气中的N2。(3)自然界中有哪些固定氮的途径？提示自然界中固氮主要有自然固氮和人工固氮，自然固氮有高能固氮(雷电作用)、生物固氮(豆科植物)。(4)氮循环中含氮物质有多种形式的转化，有的对人类生产生活有益，有的则产生负面作用，请举例说明。提示①对人类有益的有：人工固氮如合成氨，不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素，而且为其他化工产品的生产提供了重要的原料。②对人类有害的有：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等；工厂废液、生活废水中的氮元素对水体造成污染。1.下列关于性质的叙述中错误的是()A.任何物质在氮气中都不能燃烧B.氮气既具有氧化性，又具有还原性C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮答案A解析活泼金属钠、镁、铝可以在N2中燃烧。2.下列叙述与氮的固定无关的是()A.工业上氮气与氢气化合成氨B.工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物C.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物D.电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收答案B解析氮的固定是指把空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。3.氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气转化为含氮的化合物，有的转化发生在含氮的化合物之间。下列过程中，以游离态的氮为原料，最终产生含氮的化合物的是()A.汽车尾气中的氮氧化物形成酸雨 B.硝化细菌的硝化过程C.动物尸体腐烂 D.豆科植物的根瘤菌固氮答案D解析氮氧化物形成酸雨是其与水反应生成硝酸的缘故；硝化细菌的硝化过程是将氨或铵盐转化成硝酸盐；动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程；豆科植物的根瘤菌固氮过程是在固氮酶的作用下将氮气转化为含氮的化合物。二、一氧化氮和二氧化氮1.不同价态的氮的氧化物氮的氧化物N2O(笑气)NON2O3NO2N2O4N2O5氮元素化合价＋1＋2＋3＋4＋4＋5上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是N2O5和N2O3。2.一氧化氮、二氧化氮性质探究(1)在一支50mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色：无色，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象：注射器内无明显变化，结论：NO难溶于水。(2)打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，现象：注射器内气体变为红棕色；振荡注射器。现象：气体的红棕色消失。结论：在一定条件下，NO和NO2可以相互转化。写出下列转化的化学方程式：①NO→NO2：2NO＋O2=2NO2；②NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。3.二氧化氮的性质(1)红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大。(2)易溶于水且与水反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(3)具有强氧化性：能与SO2、KI等反应。(4)自身二聚：2NO2N2O4(无色气体)。NO和NO2性质比较氮氧化物NONO2色、味、态无色无味气体红棕色、有刺激性气味气体溶解性不溶于水易溶于水且与水反应氧化物类别非酸性氧化物(不成盐氧化物)非酸性氧化物(不成盐氧化物)氧化性或还原性具有氧化性、还原性，主要表现强还原性具有氧化性、还原性，主要表现强氧化性，能氧化SO2、KI等物质毒性有毒(易结合血红蛋白使人中毒)有毒(刺激腐蚀呼吸道黏膜)相互转化NOeq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2O))NO2(1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法()(2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法()(3)NO2能与碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，NO2是酸性氧化物()(4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2()(5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别溴蒸气和二氧化氮两种红棕色气体()(6)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物()答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×1.俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。提示雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NOeq\o\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO,2NO＋O2=2NO2,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。2.在上述NO、NO2性质实验中(1)如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是___________________________。(2)上述实验对工业上生产硝酸的启示是_________________________________________。提示(1)继续通入过量的空气(2)在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸1.(2018·江苏淮阴中学期中)下列关于氮的氧化物的叙述正确的是()A.氮的氧化物只有NO、NO2B.氮的氧化物均为红棕色气体C.氮的氧化物均有毒D.氮的氧化物在空气中能稳定存在答案C解析氮的氧化物包括NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，A项错误；NO、N2O4等均为无色气体，B项错误；氮的氧化物均有毒，C项正确；NO在空气中易被O2氧化为NO2，D项错误。2.对3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是()A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂D.在反应中若有6molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移答案A解析该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6molNO2参与反应，则转移电子4mol。3.按图进行实验。试管中装有12mLNO，然后间歇而又缓慢地通入8mLO2，下列是有关最终状态的描述：试管内气体是O2⑥试管内气体是NO。其中正确的是()A.①③ B.②④⑤C.②④⑥ D.②③⑤答案C解析根据4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为eq\f(4,3)mL，试管内液面上升。课时对点练A组基础对点练题组一氮气和氮的固定1.(2018·湖南湘潭一中期中)氮气能大量存在于空气中的根本原因是()A.氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应B.氮气比空气轻且不溶于水C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定D.氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应答案C解析N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。2.氮气的用途也很广泛，下列不属于氮气用途的是()A.合成氨制作氮肥 B.充入灯泡作保护气C.液氮可作制冷剂 D.医疗上可作为危重病人的急救气答案D解析氮气与氢气合成氨能用于制作氮肥、氮气充入灯泡作保护气、液氮蒸发吸热用作制冷剂属于氮气的用途；氮气不具有帮助呼吸的性质，医疗上不可作为危重病人的急救气。3.下列变化过程属于氮的固定的是()A.氮气跟氢气合成氨B.氨气跟氯化氢反应生成氯化铵固体C.植物吸收硝酸铵D.氮气由气态变为固态答案A4.下列氮的循环过程中，氮元素由游离态转化为化合态的是()A.铵盐在硝化细菌的作用下转化为硝酸盐B.雷雨天气会有氮的氧化物生成C.硝酸盐在某些细菌的作用下分解D.农作物枝叶燃烧产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋答案B解析雷雨天气中有N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，氮元素由游离态转化为化合态。题组二一氧化氮和二氧化氮5.Murad等三位教授关于一氧化氮分子在人体内的独特功能的研究，曾获得诺贝尔医学或生理学奖。关于一氧化氮的下列叙述不正确的是()A.一氧化氮是某些含低价氮物质氧化的产物B.一氧化氮是亚硝酸的酸酐C.一氧化氮是某些含高价氮物质还原的产物D.一氧化氮具有还原性，在空气中极易被氧化答案B解析氮元素的化合价有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5等，在一氧化氮分子中，氮元素为＋2价，它既可以是含低价氮物质被氧化的产物，又可以是含高价氮物质被还原的产物；亚硝酸的酸酐是三氧化二氮，一氧化氮不是酸酐；一氧化氮具有较强的还原性，在空气中极易被氧化为红棕色的二氧化氮气体。6.下列关于NO和NO2的说法中正确的是()A.NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B.NO2可由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和NO2在一定条件下可以相互转化答案D解析A选项，NO2不是酸性氧化物；B选项，在高温或放电条件下，N2和O2直接化合生成NO；C选项，NO易与空气中的氧气反应生成NO2，只能用排水法收集，NO2能与水反应，只能用排空气法收集；D选项，NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO。7.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A.①B.②⑤C.④D.③④答案C解析①N2→NO2不能一步完成，②③NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。8.除去NO中混入的少量NO2，应将该混合气体通过下列试剂中的()A.Na2CO3溶液 B.NaHCO3溶液C.H2O D.无水硫酸铜答案C解析NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，若混合气体通入碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液中，硝酸会与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成二氧化碳，引入新杂质。混合气体通入水中，可以生成一氧化氮，且不引入杂质。无水硫酸铜不与二氧化氮反应。9.(2018·天津耀华中学期中)如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，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面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体的说法正确的是()A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是N2O气体C.可能是NO与NO2的混合气体D.只可能是NO2一种气体答案C解析试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分情况可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。10.下图是有关氮的循环示意图。请回答：(1)过程①中通过____________________的作用将空气中的氮气固定下来。请写出②中合成氨反应的化学方程式：________________________________________________________。(2)请写出③中固氮反应的化学方程式：_______________________________________。(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NHeq\o\al(＋,4)会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是________(填字母)。a.H2O2b.NH4Clc.KNO3答案(1)豆科作物的根瘤菌N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(2)N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO(3)acB组综合强化练1.(2018·北京昌平区高一期末)氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是()A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NOB.过程③“固氮作用”中，氮气被还原C.⑤中涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D.⑥中涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O答案D解析过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中NOeq\o\al(－,2)被氧化为NOeq\o\al(－,3)，涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)，C正确；⑥中氮元素化合价降低，NOeq\o\al(－,3)被还原，涉及的反应不可能为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，且电荷不守恒，故D错误。2.(2019·天水一中期末)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。3.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)。4.(2018·贵阳市清华中学期中)发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量的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，这些气体均无色，但在卫星发射现场却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NO2B.NO遇空气生成NO2C.CO2与NO反应生成CO与NO2D.NO和H2O反应生成H2和NO2答案B解析NO在空气中能被氧气氧化为NO2，NO2是红棕色气体。5.科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是()A.探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成B.探究NO和N2O可能化合生成NO2C.探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D.探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用答案B解析N低。6.(2019·济南一中期末)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。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，发生反应的化学方程式为NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，在该反应中，氧化剂是________，还原剂是______。(2)在一定条件下氨气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一定条件下反应的化学方程式：_____________，反应中氧化剂是________，还原剂是________。答案(1)NO2NO(2)6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2ONO2NH3解析(1)NO2中氮元素的化合价降低，NO2作氧化剂，NO中氮元素的化合价升高，NO作还原剂。(2)氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质是氮气和水。7.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，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。(1)打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶。关上止水夹，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①________________；②________________。产生此现象的化学方程式为_______________________________________________________。答案(1)气体由无色变为红棕色2NO＋O2=2NO2(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色②烧杯中的水倒吸入烧瓶中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，因为烧瓶内气体的量减少，引起烧瓶内气体的压强减小，所以烧杯内的水会倒吸入烧瓶中，使烧瓶中液面上升。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个正确选项,每小题2分,共20分)1.(河北卷,4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是()A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除答案D解析SO2为无色有刺激性气味的气体,A项错误。汽车尾气中的主要大气污染物为CO、碳氢化合物、氮氧化物、烟尘等,B项错误。氮的固定是将氮由游离态转化为化合态,植物一般利用硝酸盐作为肥料,无法利用NO和NO2,通常大气中不含有NO、NO2,C项错误。工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱硫,原理为SO2+CaOCaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,D项正确。2.(安徽师大附中高一期中)下列说法正确的是()A.在反应SiO2+2CSi+2CO↑中,硅被还原,所以碳的还原性强于硅的还原性B.硅酸钠属于盐,不属于碱,故硅酸钠溶液可以保存在磨口玻璃塞的试剂瓶中C.用SiO2制取硅酸,应先使其与NaOH溶液反应,然后再通入CO2D.由反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑可知,硅酸的酸性强于碳酸答案C解析反应SiO2+2CSi+2CO↑在高温下进行,不能据此比较碳、硅的还原性,A错误;硅酸钠的水溶液能将磨口玻璃塞和试剂瓶黏在一起,应盛放在带橡胶塞的试剂瓶中,B错误;H2CO3的酸性强于H2SiO3,SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3,再通入CO2气体,可生成H2SiO3,C正确;SiO2和Na2CO3在高温下反应产生的CO2是气体,脱离该反应体系,使反应向生成Na2SiO3的方向进行,不符合较强酸制取较弱酸的规律,实际上H2CO3的酸性强于H2SiO3,D错误。3.(天津部分区高一期末)下列说法不正确的是()A.遇空气变为红棕色的是NOB.NH4HCO3不稳定,受热易分解C.Cl2能使湿润的红色布条褪色D.浓硫酸能使蔗糖变黑并有刺激性气味的气体生成,只体现了浓硫酸的脱水性答案D解析NO遇到空气中的O2反应生成红棕色的NO2,A正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解生成NH3、CO2和H2O,B正确;Cl2与湿润红色布条中的水发生反应生成HCl和HClO,HClO具有漂白性,能使红色布条褪色,C正确;浓硫酸能使蔗糖变黑并有刺激性气味的气体生成,在蔗糖脱水炭化后,浓硫酸与炭反应生成CO2、SO2和H2O,故浓硫酸体现了脱水性和强氧化性,D错误。4.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是()A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂B.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒C.SiO2硬度大,可用于制造光导纤维D.NH3易溶于水,可用作制冷剂答案A解析A项,人呼出气体中含有的CO2可与Na2O2反应生成O2,故Na2O2可用作呼吸面具的供氧剂,正确;B项,ClO2具有强氧化性,可以用于自来水的杀菌消毒,错误;C项,SiO2可用于制造光导纤维不是因为其硬度大,两者无对应关系,错误;D项,NH3易液化,液氨汽化时吸收大量的热是其可用作制冷剂的原因,错误。5.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A.FeFeCl2Fe(OH)2B.SSO3H2SO4C.CaCO3CaOCaSiO3D.NH3NOHNO3答案C解析A项,Fe与Cl2反应生成FeCl3,错误;B项,S与O2反应生成SO2,错误;C项,CaCO3高温分解生成CaO和CO2,碱性氧化物CaO与酸性氧化物SiO2在高温条件下反应生成CaSiO3,正确;D项,NO与H2O不反应,错误。6.(山东临沂高一期中)不能利用下图所示装置进行的气体制备实验是()A.用生石灰和浓氨水制取氨气B.用铜和浓硝酸制取二氧化氮C.用二氧化锰和浓盐酸制取氯气D.用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳答案C解析MnO2与浓盐酸在常温下不反应,要在加热条件下反应生成Cl2。7.下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是()选项物质(括号内为杂质)除杂试剂AFeCl2溶液(FeCl3)Fe粉BNaCl溶液(MgCl2)NaOH溶液、稀盐酸CCl2(HCl)H2O、浓硫酸DNO(NO2)H2O、无水CaCl2答案B解析A项,主反应Fe+2FeCl33FeCl2属于氧化还原反应,A不选;B项,加入足量NaOH溶液发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀,过滤后用盐酸中和过量的NaOH得到不含MgCl2的NaCl溶液,B符合题意;C项,除去Cl2中的HCl,可将混合气体通过饱和食盐水,然后再用浓硫酸干燥,C不选;D项,主反应3NO2+H2O2HNO3+NO属于氧化还原反应,D不选。8.(山东枣庄高一期末)在提纯粗盐(含有Ca2+、Mg2+、SO42-A.加入试剂顺序可以是BaCl2、Na2CO3、NaOH、HClB.过滤操作可以在所有的试剂加完后进行C.可以用玻璃棒搅拌溶液,以加快过滤速度D.将提纯后的食盐溶液倒入坩埚,加热,至水分全部蒸干停止加热答案A解析要先加入BaCl2溶液除去SO42-,后加入Na2CO3溶液除去Ca2+及过量Ba2+,最后加入盐酸,A正确;过滤操作要在加入盐酸之前进行,B错误;过滤时,不能用玻璃棒搅拌,防止滤纸破损,C错误;蒸发时,待溶液中析出大量晶体时即可停止加热,9.(全国乙卷,8)在实验室采用如图装置制备气体,合理的是()选项化学试剂制备的气体ACa(OH)2+NH4ClNH3BMnO2+HCl(浓)Cl2CMnO2+KClO3O2DNaCl+H2SO4(浓)HCl答案C解析NH3的密度小于空气的密度,收集NH3应该用向下排空气法,题干中装置采用的是向上排空气法,A项不合理;MnO2与浓盐酸反应制Cl2、NaCl与浓硫酸反应制取HCl,均应该使用固-液加热型制气装置,而题干给出的装置属于固-固加热型制气装置,B、D项不合理;利用MnO2与KClO3共热制取氧气,制取装置及收集装置均正确,C项合理。10.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项操作现象解释或结论A过量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴加KSCN溶液溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+BAl箔插入稀硝酸中无现象Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜C用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓氨水呈碱性D向盛有某溶液的试管中滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口试纸不变蓝原溶液中无NH答案C解析稀硝酸与Fe粉反应,首先生成Fe3+,过量的铁将Fe3+还原得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色,A项错;Al箔能与稀硝酸反应放出NO,B项错;检验溶液中的NH4+,应加入浓NaOH溶液,且需要加热,故无法确定是否含有NH二、选择题(本题包括5小题,每小题有1~2个正确选项,每小题4分,共20分)11.(山东青岛高一期末)已知甲、乙、丙三种物质均含有同种元素X,其转化关系如下。下列说法错误的是()A.若A为硝酸,X为金属元素,则甲与丙反应可生成乙B.若A为氧气,丙在通常状况下为红棕色气体,则甲一定为非金属单质C.若乙为NaHCO3,则A可能是盐酸,也可能是氢氧化钠溶液D.若甲为淡黄色固体,则丙与水形成的浓溶液与某些金属单质和非金属单质都可以生成乙答案B解析若A为硝酸,X为铁元素,甲是Fe,乙是Fe(NO3)2,丙是Fe(NO3)3,Fe和Fe(NO3)3反应可生成Fe(NO3)2,A正确。若A为氧气,丙是红棕色气体,则丙是NO2,乙是NO,甲可以是N2或NH3,B错误。若乙为NaHCO3,A可能是盐酸,甲是Na2CO3,丙是CO2;A也可能是NaOH溶液,丙是Na2CO3,甲是CO2,C正确。若甲为淡黄色固体,可能是S,A是O2,则乙是SO2,丙是SO3,SO3与水反应生成H2SO4,浓硫酸与某些金属单质、非金属单质反应均生成SO2,D正确。12.如图装置,将溶液A逐滴加入固体B中,下列叙述正确的是()A.若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛品红溶液,则C中溶液褪色B.若A为醋酸,B为贝壳,C中盛过量澄清石灰水,则C中溶液变浑浊C.若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛AlCl3溶液,则C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解D.若A为浓硫酸,B为Na2SO3固体,C中盛石蕊溶液,则C中溶液先变红后褪色答案B解析浓盐酸与MnO2反应需要加热,A项错误;Al(OH)3不与弱碱性的氨水反应,C项错误;SO2具有漂白性,但不能使石蕊溶液褪色,D项错误。13.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是()选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A向浓盐酸中加入浓硫酸可制备氯化氢气体浓盐酸易挥发,浓硫酸与水作用放出大量的热Ⅰ对,Ⅱ对;有BCu能与浓硝酸反应由于Cu具有还原性,浓硝酸具有氧化性,在任何条件下生成的气体一定是NO2Ⅰ对,Ⅱ对;无C硫单质在纯氧中燃烧有少量SO3生成部分二氧化硫被氧化为SO3Ⅰ对,Ⅱ对;无D氯化铵和碱石灰共热用于实验室制备NH3铵盐与碱能发生复分解反应Ⅰ对,Ⅱ对;有答案AD解析A项,浓硫酸具有吸水性,吸水的过程中放出大量的热,促使浓盐酸中的HCl挥发,从而制得HCl气体;B项,Cu与浓硝酸反应时,随着反应的进行,硝酸浓度逐渐减小,当变为稀硝酸时生成NO,且陈述Ⅱ与陈述Ⅰ有因果关系;C项,硫单质燃烧仅生成SO2;D项,利用铵盐与碱共热能发生复分解反应,实验室用氯化铵和碱石灰共热制备NH3。14.(山东济南高一期末)向200mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉,产生气体的体积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法错误的是()A.OA段产生的气体是NO,BC段产生的气体是H2B.A点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4C.原混合溶液中NO3-的物质的量为0D.原混合溶液中H2SO4的物质的量浓度为1mol·L-1答案CD解析酸性条件下,氧化性:NO3->Fe3+>H+。OA段稀硝酸足量,反应生成Fe(NO3)3,发生反应:①Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O;由于Fe3+的氧化性强于H+,AB段发生反应:②2Fe3++Fe3Fe2+;BC段铁与H+发生反应:③Fe+2H+Fe2++H2↑。由上述分析可知,OA段产生NO,BC段产生H2,A正确;A点NO3-恰好完全反应,溶液中溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4,B正确;A点NO3-完全反应,消耗11.2gFe(即0.2mol),结合反应方程式可知同时消耗0.2molNO3-,故原混合溶液中含0.2molNO3-,C错误;反应①消耗0.2molFe和0.8molH+,反应③消耗0.1molFe和0.2molH+,则溶液中硫酸提供H+为0.8mol+0.2mol-0.2mol=0.8mol,n(H2SO4)=0.8mol2=0.4mol,故原混合液中c(H215.(山东德州高一期末)向500mL稀硝酸中加入一定量的铁粉,铁粉完全溶解后,放出NO6.272L(标准状况下),同时溶液质量增加11.2g。下列判断不正确的是()A.原硝酸溶液的物质的量浓度为2.24mol·L-1B.原溶液中投入铁粉的物质的量是0.2molC.反应后溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=3∶2D.反应后的溶液还可以溶解铜粉4.48g答案BC解析标准状况下6.272LNO的物质的量为0.28mol,假设反应后生成Fe2+、Fe3+的物质的量分别为x、y,据得失电子守恒可得:0.28mol×(5-2)=2x+3y;反应后溶液质量增加11.2g,则有56g·mol-1(x+y)-0.28mol×30g·mol-1=11.2g,联立上述两式解得:x=0.21mol,y=0.14mol,则反应后溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=0.14∶0.21=2∶3,C错误。根据铁元素守恒可知,原溶液中投入铁粉的物质的量为0.21mol+0.14mol=0.35mol,B错误。据氮元素守恒可知,原HNO3溶液中n(HNO3)=0.21mol×2+0.14mol×3+0.28mol=1.12mol,则有c(HNO3)=1.12mol0.5L=2.24mol·L-1,A正确。反应后的溶液为Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合溶液,加入铜粉发生反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,则0.14molFe3+可溶解0.07molCu,其质量为0.07mol×64g·mol-1三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(10分)A、B、C、D是中学化学常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下(反应条件及部分产物已略去):(1)若A是一种黄色固体单质,则反应②③的化学方程式分别为;。

(2)若A是一种金属单质,C是淡黄色固体,则反应③的化学方程式为。

(3)①②③三步反应中,一定属于氧化还原反应的是(填序号)。

答案(1)2SO2+O22SO3SO3+H2OH2SO4(2)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑(3)①②解析图示中的①②反应就是常见的“连续氧化”。在中学教材中,这样的“连续氧化”有:C(或CH4等)→CO→CO2;Na→Na2O→Na2O2;S(或H2S)→SO2→SO3;N2(或NH3)→NO→NO2等。据此可知:(1)的路线为:S→SO2→SO3→H2SO4;(2)的路线为:Na→Na2O→Na2O2→NaOH;根据上述分析可知,反应①②是单质或化合物被氧气氧化的反应,一定属于氧化还原反应,而③则不一定。17.(11分)(1)分别向盛有等量铜片的四支试管中加入等体积的①浓硫酸、②稀硫酸、③浓硝酸、④稀硝酸,能随即发生剧烈反应的是(填序号,下同),常温下缓慢反应(或微热后能发生剧烈反应)的是,常温下不反应,但加热后发生剧烈反应的是,加热也不发生反应的是。由此可以得到上述四种酸氧化性由强到弱的顺序是。

(2)先将铜与浓硫酸反应产生的气体X持续通入如图装置中,一段时间后再将铜与浓硝酸反应产生的大量气体Y也持续通入该装置中,可观察到的现象包括。

A.通入X气体后产生白色沉淀B.通入X气体后溶液中无明显现象C.通入Y气体后开始沉淀D.通入Y气体后沉淀溶解E.通入Y气体后溶液中无明显现象由此可得到的结论是。

A.HNO3的酸性比H2SO4的强B.盐酸的酸性比H2SO3的强C.BaSO3能溶于盐酸D.HNO3能氧化H2SO3(或SO2)E.BaSO4不溶于水也不溶于HNO3溶液答案(1)③④①②③>④>①>②(2)BCBCDE解析(2)因为盐酸的酸性比H2SO3的强,所以SO2不与BaCl2反应,即持续通入X气体(SO2)后溶液中无明显现象。NO2与水反应生成HNO3,HNO3氧化H2SO3(或SO2)生成SO42-,所以通入Y气体(NO2)后开始生成沉淀18.(15分)依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,回答问题:(1)图1中,X的化学式为,从化合价上看,X具有(填“氧化”或“还原”)性。

(2)回答下列关于NH3的问题:①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气,该反应的化学方程式为。

②下列试剂不能用于干燥NH3的是(填字母)。

A.浓硫酸B.碱石灰C.NaOH固体③若要收集一瓶氨气,请将上述装置补充完整,在图2虚框内画出连接图。④氨气是重要的化工原料,可以合成多种物质,写出其催化氧化的化学方程式:。

(3)回答下列关于NO、NO2的问题:①汽车排气管上装有催化转化器可减少尾气对环境的污染,汽车尾气中的有害气体CO和NO反应可转化为无害气体排放,写出相关反应的化学方程式:。

②NO和NO2按一定比例混合可以被NaOH溶液完全吸收,写出相关化学方程式:。

工业生产中利用氨水吸收SO2和NO2,原理如下图所示:NO2被吸收过程的离子方程式是。

答案(1)N2O5氧化(2)①Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O②A③④4NH3+5O24NO+6H2O(3)①2NO+2CON2+2CO2②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O2NO2+4SO32-N2解析(1)X中氮元素化合价是+5价,故该氧化物的化学式为N2O5,氮元素处于最高价,因此X具有氧化性。(2)①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制备氨气,该反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。②氨气为碱性气体,且具有还原性,浓硫酸具有酸性和强氧化性,会与氨气发生反应,故不能用浓硫酸干燥。③氨气极易溶于水,密度比空气小,可用向下排空气法收集,导气管应短进长出。④氨气催化氧化反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(3)①汽车尾气中的有害气体CO和NO在催化剂作用下反应可转化为无害气体(N2、CO2)排放,根据元素化合价升降守恒和原子守恒可知,其化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。②NO中N显+2价,NO2中N显+4价,发生归中反应转化为含+3价N的NaNO2,故其化学方程式为NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O;反应物是亚硫酸铵、二氧化氮,生成物是硫酸铵和氮气,则NO2被吸收过程的离子方程式是2NO2+4SO32-N2+4SO19.(12分)(山东潍坊高一期末)“环境就是民生,青