高中化学人教版（2019）必修2 同步练习 5.2.1 氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮

第二节　氮及其化合物第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮基础过关练　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　N2的性质与自然界中氮的循环1.(2020黑龙江鸡西高一月考)下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是(　　)①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO　⑤N2→NH3A.①　　B.②⑤C.④　　　D.③④2.(2020宁夏吴忠中学高一期中)起固氮作用的化学反应是(　　)A.氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C.氨气经催化氧化生成一氧化氮D.由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵3.下列关于N2的叙述错误的是(　　)A.N2既可作氧化剂又可作还原剂B.雷雨天,空气中的N2和O2可反应生成NOC.氮的固定是将N2转化成含氮化合物的过程D.氮气的化学性质比较活泼,通常情况下可以与很多物质发生反应4.(2019北京东城高一上期末)自然界中的氮循环如图所示,下列说法不正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.①中N2与O2反应生成NOB.②中合成氨属于人工固氮C.③中氮元素被氧化D.氧元素参与了氮循环题组二　氮的常见氧化物的性质5.(2020广东广州模拟)NSR技术能降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放量,其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　),A.降低NOx排放量可以减少酸雨的形成B.储存过程中NOx被氧化C.还原过程中消耗1molBa(NO3)2转移的电子数为5NA(NA为阿伏加德罗常数的值)D.通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原6.(2020江苏淮安高一开学考试)下列有关NO2的说法正确的是(　　)A.NO2可由N2与O2反应直接制备B.NO2有毒,但因其易溶于水且与水反应,因此不属于大气污染物C.NO2既有氧化性也有还原性D.NO2为红棕色气体,因此将NO2通入水中,溶液显红棕色7.(2019北京昌平高一上期末)在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示:下列说法不正确的是(　　)A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N28.氮氧化物会严重污染大气,所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应方程式如下:①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O②2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O(1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为　　　　。 (2)在反应②中,氧化产物是　　　　,还原产物是　　　　。(填化学式) (3)在反应①②中,参加反应的NaOH均为2mol时,两个反应转移电子数的关系是①　　　　②(填“>”“=”或“<”)。 ,能力提升练　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　N2的性质与自然界中氮的循环1.(2019湖南衡阳第一中学高一上期末,)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去):下列说法正确的是(　　)A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液B.若去掉装置C,对产品纯度无影响C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热装置DD.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气2.(2020江西南昌高一期中,)海洋中无机氮的循环过程可用如图表示,下列关于海洋中氮循环的说法中,正确的是(　　)A.海洋中不存在游离态的氮B.②中的含氮物质转化属于氮的固定C.④中的含氮物质转化属于氮的还原D.向海洋中排放含NO3-的废水不会影响NH4+的含量题组二　氮的常见氧化物的性质3.(双选)(2020陕西西安一中高一期末,)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,试管内液面上升,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,则原来试管中盛装的气体(　　),A.可能是N2与NO2的混合气体B.只可能是NO2一种气体C.可能是NO2与NO的混合气体D.可能是O2与NO2的混合气体4.(2019河北武邑中学高一上月考,)某化学兴趣小组用下图装置验证NO2的氧化性和NO的还原性,请回答下列问题:(1)打开浓硝酸的试剂瓶,瓶口会出现白雾,说明浓硝酸具有　　　　性。 (2)向锥形瓶中加入一定量的浓硝酸,若生成等物质的量的NO和NO2气体,则甲中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该方程式说明硝酸具有　　　　(填字母)。 A.酸性　　B.还原性　　C.氧化性D.不稳定性　　E.漂白性(3)说明NO2具有氧化性的现象是　　　　　　　　　　　　,但有同学指出该处实验设计存在不足之处,他的理由是　。 (4)说明NO具有还原性的操作和现象是 　。 题组三　含NO或NO2的混合气体溶于水的计算5.(2020内蒙古包头高一月考,)现有等体积混合而成的4组气体:①NO2+NO、②NO2+O2、③HCl+N2、④Cl2+SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中,试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4,则高度关系是(　　)A.h4>h2>h3>h1B.h4>h3>h2>h1C.h2>h3>h1>h4D.h3>h2>h1>h4,6.(2020辽宁省实验中学高一期中,)如图所示,将相同条件下的mmLNO和nmLO2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留m2mL的气体,该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(深度解析)A.3∶2B.2∶3C.8∶3D.3∶87.(2020湖南长沙高一月考,)标准状况下,将4.48L的NO2和NO组成的混合气体通入100mL的水中,气体体积缩小为2.24L,假设溶液的体积不变,则下列说法错误的是(　　)A.所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0mol/LB.剩余气体中氮元素与氧元素的质量比为7∶8C.原混合气体中NO2和NO的体积比为1∶1D.反应过程中转移的电子总数为0.1NA,答案全解全析基础过关练1.C　(1)必须加入氧化剂;(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看,氮元素的化合价都升高,但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成;而反应③NO2→HNO3不加氧化剂也能完成,如3NO2+H2O2HNO3+NO,在该反应中,NO2既是氧化剂又是还原剂;只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成,故选C。2.A　将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定,氮气与氢气反应生成氨气的过程中氮元素由游离态转化为化合态,故A正确。3.D　N2中N的化合价可以降低生成NH3,也可以升高生成NO等,故N2既可作氧化剂又可作还原剂,A正确;雷雨天时,空气中N2和O2可反应生成NO,B正确;氮的固定是将大气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程,C正确;氮气的化学性质很稳定,通常情况下难以与其他物质发生化学反应,D错误。4.C　在放电条件下,氮气和氧气反应:N2+O22NO,A项正确;工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3,属于人工固氮,B项正确;③中细菌还原硝酸根离子生成无污染的氮气,所以③中氮元素被还原,而不是被氧化,C项错误;分析氮循环示意图可知,氧元素参与了氮循环,D项正确。5.C　大气中的NOx可形成硝酸型酸雨,降低NOx排放量可以减少酸雨的形成,A正确;储存过程中NOx转化为Ba(NO3)2,氮元素的价态升高,氮元素被氧化,B正确;还原过程中消耗1molBa(NO3)2转移的电子数为10NA,C错误;BaO转化为Ba(NO3)2储存NOx,还原性尾气与Ba(NO3)2反应生成BaO、N2和H2O,实现了NOx的还原,D正确。6.C　N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO,不能直接生成NO2,A错误;NO2属于大气污染物,B错误;NO2与H2O反应生成HNO3和NO,说明NO2既有氧化性也有还原性,C正确;NO2通入水中,生成NO和HNO3,溶液呈无色,D错误。7.B　由题图可以看出发生的反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2,该转化过程中N、O、C3种元素的化合价发生了变化,A、C、D正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,B错误。,8.答案　(1)23∶15　(2)NaNO3　NaNO2　(3)=解析　(1)根据反应①可知,氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1,质量之比为23∶15。(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化,所以NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化产物为NaNO3,还原产物为NaNO2。(3)反应①中2molNaOH参加反应时,转移1mol电子,反应②中2molNaOH参加反应时,转移1mol电子。能力提升练1.C　要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时,应先加热C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热装置D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,D错误。2.B　根据题图可知海水中存在氮气,A错误;②中氮气转化为NH4+,属于氮的固定,B正确;④中NH4+转化为NO2-或N2O,氮元素的化合价升高,属于氮的氧化,C错误;根据题图可知,NO3-能转化为NO2-,NO2-经反硝化作用转化为氮气,氮气可转化为NH4+,故向海水中排放NO3-会对NH4+的含量造成影响,D错误。3.CD　N2和水不反应且不溶于水,在有O2的条件下N2也不与水反应,则通入O2后试管内不能完全被水充满,A错误;O2与NO2可与水发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,试管内只有NO2气体,通入O2后能完全被水充满,但还有其他可能,如NO和NO2的混合气体,B错误,C、D正确。4.答案　(1)挥发　(2)2Cu+6HNO32Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O　AC　(3)淀粉-KI溶液变蓝　挥发出的硝酸也能使淀粉-KI溶液变蓝　(4)打开活塞,挤压空气囊,丙中气体由无色变为红棕色解析　(1)硝酸具有挥发性,挥发出的HNO3遇到水蒸气形成酸雾。(2)将NO和NO2视为一个整体,相当于N的化合价降低4价,Cu的化合价升高2价,所以Cu的化学计量数为2,NO和NO2的化学计量数都是1,再根据原子守恒配平,即2Cu+6HNO32Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O,。该反应说明硝酸具有酸性和氧化性。(3)淀粉-KI溶液中的碘离子被氧化为碘单质,淀粉溶液遇碘单质变为蓝色。但是实验中浓硝酸具有挥发性,甲装置中铜与浓硝酸的反应是放热反应,随着温度升高,硝酸挥发也会加剧,挥发出的硝酸也可能氧化碘离子生成碘单质。(4)丙装置中,通过排水法收集了NO,打开活塞,挤压空气囊,将空气挤压进丙装置中,NO接触到氧气,被氧化为NO2,颜色变为红棕色。5.A　设试管的高度都是h,则根据3NO2+H2O2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O4HNO3、Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4可知,①中水的高度是h/3、②中水的高度是5h/8、④中水充满试管,氯化氢极易溶于水,而氮气不溶于水,所以③中水的高度是h/2,故选A。6.C　在相同条件下,将mmLNO和nmLO2同时通入倒立于水中且盛满水的试管中,充分反应,NO和O2全部溶于水时的反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3,由于剩余气体与空气接触后立即变为红棕色,所以试管内残留的气体为NO,那么与O2反应的NO气体的体积为mmL-m2mL=m2mL,NO和O2按照4∶3混合溶于水恰好全部反应,所以m2∶n=4∶3,则m∶n=8∶3,故选C。规律方法　NO和O2通入H2O中并有气体剩余时,一般会有二种可能:一是NO过量,剩余的为NO气体,二是O2过量,剩余的为O2;出现这两种情况的后续现象不同,当将剩余气体与空气接触时,若是NO,则气体变为红棕色,而O2则仍然为无色。而对于反应完全的气体,则一定符合n(NO)∶n(O2)=4∶3。7.C　标准状况下,4.48L的NO2和NO组成的混合气体的物质的量为0.2mol,反应后气体剩余0.1mol,将NO和NO2的混合气体通入100mL水中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO。根据3NO2+H2O2HNO3+NO可知,气体体积减少的物质的量和生成的硝酸的物质的量相等,则n(HNO3)=4.48L-2.24L22.4L/mol=0.1mol,c(HNO3)=0.1mol0.1L=1.0mol/L,A正确;剩余气体都是NO,N元素和O元素的质量比为14∶16=7∶8,B正确;根据3NO2+H2O2HNO3+NO可知,气体减少的体积与NO2,的体积之比为2∶3,NO2的体积为32×(4.48L-2.24L)=3.36L,则NO的体积为1.12L,原混合气体中NO2和NO的体积比为3∶1,C错误;根据3NO2+H2O2HNO3+NO可知,NO2既作氧化剂又作还原剂,则转移电子的物质的量为4.48L-2.24L22.4L/mol×1=0.1mol,D正确。