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氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮(30分钟50分)一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)1.下列关于氮气的说法中错误的是()A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一C.N2在空气中约占质量比的D.在反应3Mg+N2Mg3N2中N2作氧化剂【解析】选C。N2很稳定,常用作保护气,但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染,N2在空气中的体积含量约为,N2与金属、H2反应时作氧化剂。【补偿训练】下列关于自然界中氮的循环(如下图)的说法不正确的是()A.氮元素均被氧化B.工业合成氨属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环【解析】选A。A项,合成氨反应中,氮元素的化合价降低被还原,错误;B项,工业合成氨属于人工固氮,正确;C项,硝酸盐转化为蛋白质经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐,实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化,并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮的循环,C、D正确。2.(2019·西安高一检测)2019年3月德国滤清专家曼胡默尔推出一项新技术,用于降低污染严重地区的二氧化氮(NO2)浓度。曼胡默尔进一步开发了该技术并集成了新开发的复合过滤介质。下列关于氮的氧化物的说法中正确的是()A.氮的氧化物都是酸性氧化物,都是大气污染物B.氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物D.只能用排空气法收集NO2【解析】选D。氮的氧化物均会对大气产生污染,NO、NO2不是酸性氧化物,A项错误;N2O5中氮元素为最高价,只有氧化性,B项错误;酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物,有些酸性氧化物可与水化合生成酸,反应中中心元素化合价不变,HNO3对应的酸性氧化物是N2O5,C项错误。【补偿训练】(2019·武汉高一检测)把少量的NO2气体通入过量的小苏打溶液中,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NO【解析】选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,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成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。3.(2019·济南高一检测)工业上常用原理:NOx+NH3N2+H2O,使其转化为无毒的N2,现有NO、NO2的混合气体3.0L,可与3.5L相同状况的NH3恰好完全反应,全部转化为N2,则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是()A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3【解析】选D。相同状况下,气体的体积比等于物质的量之比,则3.0molNO、NO2混合气体与3.5molNH3恰好反应生成N2,设NO为xmol,则NO2为(3-x)mol,由得失电子守恒可知2x+4(3-x)=3×3.5,x=0.75,故原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)4.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O2进入烧瓶。关上止水夹,观察到什么现象?原因是什么?(2)然后轻轻摇动烧瓶,烧瓶中观察到什么现象?产生此现象的原因是什么?(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多少(同温同压下)?用化学方程式说明。【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+H2O2HNO3+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①2NO+O22NO2,②3NO2+H2O2HNO3+NO,联立可得方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3,当NO与氧气的体积之比为4∶3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+O22NO2(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色,②烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升);发生了反应3NO2+H2O2HNO3+NO(3)4∶3;发生的反应为①2NO+O22NO2,②3NO2+H2O2HNO3+NO,联立可得方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3,当NO与氧气的体积之比为4∶3时,完全溶于水一、选择题(本题包括1小题,共6分)6.伴随着国六标准的出台,以及最严的监管制度出台,给尾气处理行业带来新的机遇。某汽车生产厂家为汽车装有的一种尾气处理装置使用铂作催化剂,可将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化为无害的物质,有效降低了尾气对环境的危害。下列有关说法中不正确的是()A.铂表面被做成蜂窝状更有利于提高催化效果B.在铂催化下,NO可被CO氧化为N2C.尾气处理装置使用铂作催化剂可加快CO的氧化D.碳氢化合物在铂催化下,可直接将CO氧化为CO2【解析】选B。由题意知铂作催化剂,可加快反应速率;做成蜂窝状增大了接触面积,有利于提高催化效果;CO具有还原性;所以选B。二、非选择题(本题包括1小题,共14分)7.2019年1月西班牙马德里市议会重新启动了二氧化氮(NO2)高污染议定书。该议定书旨在改善城市的空气质量,从而加强对公民健康的保护,使其免受高污染事件的有害影响,特别是对患有呼吸问题的人和孕妇的有害影响。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,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+2NaOH2NaNO2+H2O①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O②①在反应①中,氧化剂是哪种物质?在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为多少?②由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物?解释原因。(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应得到空气中的成分,从而消除污染,试写出该反应的化学方程式。【解析】(1)①在反应①中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂;在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为1∶1。②二氧化氮与碱反应生成两种盐,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,NO与CO反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。答案:(1)①NO21∶1②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)2NO+2CON2+2CO2