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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后篇巩固提升夯实基础·轻松达标1.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NO2B.NO遇空气生成NO2C.CO2与NO反应生成CO和NO2D.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。2.某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应,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1∶2,则该氮的氧化物是()A.N2OB.NOC.NO2D.N2O5答案B解析设氮氧化物的化学式为NOx,由题意得:2NOx+2CON2+2CO2。根据氧原子守恒可知,该氮氧化物为NO。3.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.N2、NO2、Br2B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2D.N2、O2、Br2答案A解析气体呈红棕色说明含有NO2和Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO。原气体可能既有NO2也有Br2。4.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中,经足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的,则原混合气体中N2与NO2的体积比是()A.2∶3B.3∶2C.3∶5D.5∶3答案A解析NO2与水反应使气体的体积减小,设原混合气体的体积为5mL,则:3NO2+H2O2HNO3+NOΔV312V(NO2)5mL×(1-)V(NO2)=3mLV(N2)∶V(NO2)=(5mL-3mL)∶3mL=2∶35.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、CO2,二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的过氧化钠颗粒的干燥管中,CO2、水蒸气与过氧化钠反应生成了O2,V(NO)∶V(O2)1∶1,所以最后收集到的气体是NO2和O2。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NOB.肯定没有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NO答案A解析因该混合气体无色,故可排除红棕色的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。提升能力·跨越等级1.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NO和N2O反应不可能生成NO2,因为氮元素的化合价均升高,没有元素化合价的降低。2.把3体积的NO2气体,依次通过下列3个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液,②浓硫酸,③Na2O2的装置后,用排水法把残留气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体应是(同温、同压下测定)()A.1体积NOB.2体积NO2和0.5体积O2C.2体积O2D.0.25体积O2答案D解析①3体积的NO2通入NaHCO3溶液中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO、NaHCO3+HNO3NaNO3+H2O+CO2↑,生成2体积CO2和1体积NO;②1体积NO、2体积CO2和水蒸气通过浓硫酸时,水蒸气被吸收,余下1体积NO和2体积CO2;③2体积CO2与Na2O2发生反应2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2,生成1体积O2,NO与O2反应的化学方程式为2NO+O22NO2,生成1体积NO2,剩余0.5体积O2,这两种气体通入水中,发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,NO2完全反应,剩余0.25体积O2。3.(双选)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柱继续上升,经过多次重复后,试管完全被水充满,对原试管中盛装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NO2气体C.可能是NO2和NO的混合气体D.只能是NO2一种气体答案BC解析由题意可知,试管最终完全被水充满,说明气体中没有N2。原试管中盛有的是红棕色气体,则一定含有NO2。若为纯净物,则只有NO2;若为混合物,则可能含有NO2和NO。4.在标准状况下,将O2和NO2按1∶4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,假设烧瓶内溶液不向外扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为()A.mol·L-1B.mol·L-1C.mol·L-1D.mol·L-1答案C解析设烧瓶的体积为VL,则NO2的体积为VL。根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,又因O2和NO2的体积比为1∶4,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为VL,原NO2的物质的量为VL÷22.4L·mol-1=Vmol,所以硝酸的物质的量浓度为Vmol÷VL=mol·L-1。5.已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑,某同学将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热,然后将带火星的木条放入试管中,木条复燃,则下列说法正确的是()①NO2能支持燃烧②NO2不能支持燃烧③带火星的木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故④带火星的木条复燃是因为硝酸铜分解产生的氧气和二氧化氮共同作用的结果A.①②B.②③C.③④D.①④答案D解析Cu(NO3)2受热分解产生的混合气体中O2体积分数为,相当于空气中O2的体积分数,因带火星的木条在空气中不能复燃,故该木条复燃是硝酸铜分解产生的氧气和二氧化氮共同作用的结果,NO2能支持燃烧。6.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.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2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中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=V;②中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,则剩余气体(O2)的体积V2=V;③中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述:V3V1V2。7.将VmLNO和NO2的混合气体通过水吸收后,得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2混合,通过水充分吸收后,得到5mL无色气体B,试回答:(1)A气体是,B气体是。(2)A气体的体积是mL。(3)V的取值范围是。答案(1)NOO2(2)20(3)20V60解析(1)NO、NO2混合气体与水反应后只能得到无色气体NO,即A为NO。NO与O2等体积混合后与水反应,据4NO+3O2+2H2O4HNO3知,剩余气体为O2。(2)设A气体的体积为x,则x-x=5mL,x=20mL。(3)按极限取值法,若VmL气体全为NO,则V=20;若VmL气体全为NO2,则V=60,故其取值范围为20V60。8.如图所示: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+H2O2HNO3+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)解析(1)试管A倒插入B水槽水中后,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有n(NO2)+n(NO)=[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)试管A中剩余的0.5amL气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可观察到的现象为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)=×10-3mol,c(HNO3)=-mol·L-1。贴近生活·拓展创新为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计以下实验。用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。(1)如果装置A中通入氧气恰好使液体充满集气瓶,假设瓶内液体不向外扩散。①写出总反应的化学方程式:;该实验对工业上生产硝酸的启示是。②假设实验条件下,气体摩尔体积为aL·mol-1,计算集气瓶里溶液的物质的量浓度为。(2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液,通入氧气后,实验现象可能为;发生反应的化学方程式为;C装置实验可以探究酸雨变化过程。(3)溶液充满集气瓶后,在B水槽里滴加硝酸钡溶液,可能观察到的现象为;写出有关离子方程式:。证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是。答案(1)①4NO2+O2+2H2O4HNO3在吸收器里充入足量空气②mol·L-1(2)红色由浅变深2SO2+O2+2H2O2H2SO4(3)出现白色沉淀Cl2+SO2+2H2O2Cl-+S-+4H+、Ba2++S-BaSO4↓取少量反应后的溶液于试管中,向试管里加入过量的硝酸钡溶液,待沉淀完全后,静置,取上层清液滴加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则说明原溶液中含有Cl-解析(1)①A装置中集气瓶里发生的反应有:3NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2,总反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O4HNO3。工业上,利用二氧化氮与水反应制硝酸,为了充分利用原料,防止排放大气污染物NO,应向吸收器中通入足量空气,使氮元素全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为VL,二氧化氮气体体积为VL,n(NO2)=-mol,最后充满液体,HNO3溶液体积为VL,c(HNO3)=mol·L-1。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸,通入氧气反应后,生成硫酸(强酸),溶液红色变深。(3)氯气在水中将二氧化硫氧化成硫酸,检验氯离子前要除去S-。