2023版高中化学 第五章 化工生产中的重要非金属元素 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课时讲练作业 新人教版必修第二册.docx

1、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一、氮气与氮的固定1.氮气的性质写出上述转化的化学方程式:_:_:_2.氮的固定:将大气中_的氮转化为_的过程,包括_和_。二、一氧化氮和二氧化氮1.物理性质项目颜色状态气味水溶性NO_不溶NO2_气味易溶备注:NO、NO2均为有毒气体。2.化学性质(写出下列反应的化学方程式)(1)NO与氧气反应:_。(2)NO2与H2O反应:_。3.氮氧化物溶于水的计算(1)NO2和O2混合气体与水反应由4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知(2)NO和O2混合气体与水反应由4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知(3)剩余气体判断NO不溶于水、O

2、2不易溶于水,但NO2易溶于水且与水反应,所以氮氧化物溶于水的各种情况中,剩余气体可为_,但不可能是NO2或NO与O2同时剩余。(4)电子守恒法:NOx转化为硝酸时失去电子,若是NOx与O2混合,则反应中_得到的电子数与_失去的电子数相等。1.氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分,人类活动影响了氮循环中的物质转化,如图所示。下列说法中,不正确的是()A.工业合成氨属于人工固氮过程B.硝化过程中氮元素被还原C.含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化D.反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量2.氮元素是人体必需元素之一,自然界含氮物质存在循环过程。下列含氮物质之间的转化不能通过一步反应实现的是()

3、A.N2NOB.N2NO2C.NONO2D.NO2NO3.一氧化氮是最简单的分子之一,尽管它的结构简单,但对机体健康至关重要,它具有防止心血管系统老化、促进血管扩张等作用。下列关于NO的叙述不正确的是()A.NO不溶于水,是一种大气污染物B.NO是一种红棕色的有毒气体C.常温常压下NO能与空气中的O2直接化合D.NO与氧气反应生成NO2,体现其还原性4.以下关于应用或实验原理的说法正确的是()A.汽车尾气中有NOx,主要是汽油中含氮有机物燃烧引起的B.用图1所示装置可收集NO气体C.用图2装置可收集NO2气体D.可以用水鉴别红棕色气体NO2和溴蒸气5.某氮氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反

4、应,生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为12,则该氮的氧化物是()A.N2OB.NOC.NO2D.N2O56.按图进行实验。试管中装有12 mL NO,然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2,下列是有关最终状态的描述:试管内气体呈红棕色试管内气体呈无色试管内液面不变试管内液面上升试管内气体是O2试管内气体是NO其中正确的是()A.B.C.D.7.将等体积的NO2和N2的混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积约为原气体总体积的()A.16B.13C.12D.238.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

5、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O2进入烧瓶。关上止水夹,观察到的现象是_。原因是_。(2)然后轻轻摇动烧瓶,烧瓶中观察到的现象是_。产生此现象的原因是_。(3)若最后烧瓶中充满了水,则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为_ (同温同压下)。9.现有等体积混合而成的4组气体:NO2+NO、NO2+O2、HCl+N2、Cl2+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.h4h2h3h1B.h4h3h2h1C.h2h3h1h4D.h3h2h1h410.把少量的NO2气体通入过量

6、的小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是()A.O2B.NO2C.NO2和O2D.CO2和NO11.N2O俗称“笑气”,早期被用于牙科手术的麻醉,是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。反应3CO+2NO2=3CO2+N2O能产生N2O。下列关于N2O的说法一定正确的是()A.上述反应中,每消耗2 mol NO2,就会生成22.4 L N2O(标准状况下测定)B.N2O为HNO2的酸性氧化物C.当生成3 mol CO2时,转移的电子数为12NAD.N2O只具有氧化性12.标准状况下,在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后,将其倒置于水槽中,假设容器中的物质不

7、扩散至容器外,则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似为()A.1.0 molL-1B.0.045 molL-1C.0.020 molL-1D.0.12 molL-113.将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中,再通入0.4 mol O2,充分反应后,整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为()A.12B.25C.37D.无法确定14.将充满NO2和O2的量筒倒立于盛有水的水槽中,经过一段时间后,水上升到量筒体积的一半处停止,则剩余气体的成分是()A.NO2 B.NO C.O2 D.NO或O215.NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸

8、雨,写出NO2与H2O直接作用转化为HNO3的化学方程式:_。其中氮元素的化合价在此反应中发生的变化是_(填序号)。A.不变B.仅升高C.仅降低D.既有升高又有降低(2)在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:_。根据上述反应,若反应掉1.5 mol的NO,转移电子的物质的量为_mol。(3)设空气中O2体积分数为0.25,N2体积分数为0.75,有水存在的条件下,氮的氧化物和一定量空气混合恰好完全反应,反应后气体体积减少一半,该氮的氧化物是_(填序号)。A.NOB.NO2C.NO和NO2

9、物质的量之比为21的混合物D.NO和NO2物质的量之比为11的混合物16.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,故应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,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O在反应中,氧化剂是_。在反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。由反应判断二氧化氮_(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解释原因_。(2)目前有一种治理方法是在一定条件下,用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质。请写出NO2发生该反应的化学方程式_。生成1.4 mo

10、l氮气时,转移电子的物质的量为_。现有NO2和NO的混合气体3 L,通入3 L(同温同压下)NH3,恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为_。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必备知识 落实一、1.3Mg+N2Mg3N2N2+3H22NH3N2+O22NO2.游离态氮的化合物自然固氮人工固氮二、1.无色气态无味红棕色气态有刺激性2.(1)2NO+O2=2NO2(2)3NO2+H2O=2HNO3+NO3.(1)O2NO(2)O2NO(3)NO或O2(4)O2NOx知能素养 进阶1.B硝化过程中氨气、铵根离子中-3价的氮元素转化为NO2-、NO3

11、-中的+3价、+5价氮元素,元素的化合价升高,失电子被氧化,发生氧化反应,B错误。2.BA项,N2+O22NO;C项,2NO+O2=2NO2;D项,3NO2+H2O= 2HNO3+NO。3.BNO是一种不溶于水的大气污染物,A项正确;NO是一种无色的气体,B项错误;常温常压下NO与O2化合生成NO2,为化合反应,C项正确;NO与氧气反应的过程中化合价升高,表现还原性,D项正确。4.D氮气和氧气在汽车打火放电条件下反应生成NO,NO与氧气反应又生成NO2,A项错误;因为NO的密度小于CO2,所以应该从短管进入,B项错误;NO2与水反应生成HNO3,图2无法收集NO2,C项错误;NO2溶于水得无色

12、溶液,溴蒸气溶于水得橙色溶液,故D项正确。5.B设该氮氧化物的化学式为NxOy,由aNxOy+2CON2+2CO2,得ax=2,ay=2,故xy=11,即该氮氧化物为NO,B项正确。6.C由反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3可得,剩余气体应为NO,体积为43 mL,试管内液面上升。7.D假设NO2和N2的体积均为1 L,发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,剩余13 L NO和1 L N2,则剩余气体的体积为(13 L+1 L)=43 L,剩余气体的体积约为原气体总体积的(43 L)2 L=23。8.【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N

13、O2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降低,所以烧杯内的水会倒吸入烧瓶中,使烧瓶中液面上升。(3)发生的反应为2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO,结合最后烧瓶中充满了水,说明无气体剩余,即反应产生的NO会继续与O2等反应,联立反应可得方程式:4NO+3O2+2H2O=4HNO3,当NO与氧气的体积之比为43时,完全溶于水。答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色发生了反应2NO+O2=2NO2(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧杯中水倒吸入烧瓶中(或烧瓶中液面上升)发生了反应3NO2

14、+H2O=2HNO3+NO(3)439.A设试管的高度都是h,则根据3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O = 4HNO3、Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4可知,中水的高度是h/3、中水的高度是5h/8、中水的高度是h/2、中水充满试管,高度为h,氯化氢极易溶于水,而氮气不溶于水,所以A项正确。10.C少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体为NO、CO2,二者物质的量之比为12,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,CO2与过氧化钠反应生成的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生

15、成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。11.A由化学方程式可知,反应中每消耗2 mol NO2,可生成1 mol N2O,标准状况下的体积为22.4 L,A正确;N2O中氮元素的化合价为+1价,HNO2中氮元素的化合价为+3价,N2O不是亚硝酸的酸性氧化物,B错误;反应中碳元素的化合价由+2价升高到+4价,当生成3 mol CO2时转移6 mol电子,C错误;N2O中的氮元素的化合价为中间价态,化合价可以升高,也可以降低,其既有氧化性又有还原性,D错误。12.B 设容器的体积为V,则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度为c=23V22.4mol23VL=122.4molL-1。13.C

16、设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1-a) mol NO2,根据4NO+3O2+2H2O=4HNO3和4NO2+O2+2H2O=4HNO3可得:34a+1-a4=0.4,所以a=0.3,V(NO)V(NO2)=37。14.C设量筒体积为V L,剩余V2 L的气体可能是NO或O2。若气体为NO,根据反应3NO2+H2O=2HNO3+NO,则过量NO2为3V2 L,不合题意。若气体为O2,则有25V L NO2与V10 L O2发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3,符合题意。15.【解析】(1)NO2与H2O反应生成HNO3和NO。由于NO2中的氮元素的化合价为+

17、4价,而生成物NO中的氮元素的化合价是+2价,而硝酸中的氮元素的化合价是+5价,所以NO2中氮元素的化合价既有升高又有降低。(2)NO被CO还原成N2,由得失电子守恒和原子守恒可知CO被氧化为CO2;根据化学方程式2NO+2CON2+2CO2可知,反应中氮元素的化合价由+2价变成0价,所以1.5 mol NO转移电子的物质的量是3 mol。(3)混合气体全部与一定量空气中的氧气反应,没有物质是过量的,最终氮的氧化物与氧气、水反应生成HNO3,反应后气体体积减少一半,剩余气体为氮气,令剩余氮气为0.75 mol,则氮的氧化物为1.5 mol-0.75 mol-0.25 mol=0.5 mol,结

18、合选项令氮的氧化物的平均组成为NOx,根据电子转移守恒,则:(5-2x)0.5=0.254,解得x=1.5,故氮的氧化物为NO和NO2的混合物,令NO和NO2的物质的量分别为a mol、b mol,则:a+b=0.5,(a+2b)0.5=1.5,解得a=0.25,b=0.25,故NO和NO2的物质的量之比为0.25 mol0.25 mol=11,故选D。答案:(1)3NO2+H2O=2HNO3+NOD(2)2NO+2CON2+2CO23(3)D16.【解析】(1)在反应中NO2中的氮元素化合价降低为氧化剂;在反应中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为11。二氧化氮与碱反应生成两种盐,

19、且氮元素化合价发生变化,二氧化氮不是酸性氧化物。(2)根据原子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。NO2中+4价的N被NH3中-3价的N还原为N2中0价的N,剩下的氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2,氧化产物、还原产物均为N2;生成7 mol N2时,转移电子24 mol;则生成1.4 mol N2时,转移电子4.8 mol。设NO2的体积为x,则NO的体积为(3 L-x)。NO212N2,NO12N2,NH312N2。根据得失电子守恒原理得:xVm4+3 L-xVm2=3 LVm3,解得x=1.5 L。因为同温下气体的物质的量之比等于其体积之比,所以n(NO2)n(NO)=11。答案:(1)NO211不是因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化(2)6NO2+8NH37N2+12H2O4.8 mol11