2019-2020学年新教材高中化学 课时跟踪检测（四）氮气及氮的氧化物 新人教版必修第二册

1课时跟踪检测（四）氮气及氮的氧化物A级—学业水平考试达标练1．下列过程不属于固氮的是()A．雷电时生成氮的氧化物B．工业上用氢气与氮气合成氨C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐解析：选C固氮是指将游离态氮转化为氮的化合物。雷电时N2＋O2===2NO，N2转化为NO，故A属于固氮；氮气转化为氨，故B属于固氮；没有发生化学反应，故C不属于固氮；氮气转化为硝酸盐，故D属于固氮。2.如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同，打开活塞，使NO与O2充分反应，最终容器内混合气体密度比原来()A．增大B．减小C．不变D．无法确定解析：选C反应前后混合气体的质量和体积不变，所以密度不变。3．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．NO和NO2均有毒解析：选DNO、NO2等不是酸性氧化物；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性；NO2与H2O反应生成HNO3时N的价态发生了变化，故NO2不是酸性氧化物。4．下列关于N2的说法错误的是()A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气B．反应N2＋O2=====高温2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一C．N2的质量约占空气总质量的45D．在反应3Mg＋N2=====点燃Mg3N2中，N2作氧化剂解析：选CN2在空气中的体积含量约为45，C项错误。5．电闪雷鸣的雨天，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是()①NH3②NO③NO2④N2O3⑤N2O5⑥HNO32A．②④⑥B．②③⑤⑥C．①④⑤D．①③⑤解析：选C放电时，空气中的N2和O2会化合生成NO，NO很容易与O2反应生成NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，一般不能生成NH3、N2O3和N2O5。6.氮气是大气中含量最多的气体，下列有关氮气的说法正确的是()①氮元素的非金属性较强，所以氮气是一种活泼的非金属单质②常温下，N2既能与O2反应，又能与H2反应③通过灼热的镁粉除去N2中的O2④“雷雨发庄稼”是指雷雨时可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定⑤3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023A．①②③④⑤B．②③④⑤C．②④⑤D．④⑤解析：选D氮元素是非金属性较强的元素，N2的结构式为N≡N，两个氮原子通过三个共价键结合，键能大，难断裂，所以N2是一种不活泼的非金属单质，故①错误。N2既能与O2反应又能与H2反应，但不是常温下：N2＋O2=====放电2NO，N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，故②错误。N2与O2均能与灼热的镁粉发生反应：2Mg＋O2=====△2MgO，N2＋3Mg=====△Mg3N2，所以不能通过灼热的镁粉除去N2中的O2，故③错误。雷雨时，空气中的N2能在放电的条件下转化为NO，进而通过一系列反应转化为HNO3，可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定，故④正确。N2与H2合成NH3属于可逆反应，1molN2与3molH2反应的过程中，由于N2不可能完全转化，不可能生成2molNH3，所以转移电子的物质的量小于6mol，故⑤正确。7．四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是()解析：选B根据化学方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，剩余气体是反应前的13，故B项正确。8．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3B．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DD．E中碱石灰的作用是吸收尾气解析：选CA错，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。B错，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。C对，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D。D错，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。9．以下是氮循环的一部分：(1)通常状况下，NO2的颜色是________。(2)反应①的化学方程式是_________________________________________________。(3)NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应中，氧化剂是________。(4)化合物A的化学式是________。(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO=====催化剂2CO2＋N2。当生成2molN2时，被还原的NO为________mol。解析：(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应①是N2和O2在放电条件下的反应，化学方程式是N2＋O2=====放电2NO。(3)NO2易溶于水，发生的反应是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应中NO2的氮元素化合价既有降低又有升高，NO2既是氧化剂又是还原剂。(4)由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO＋2CO=====催化剂2CO2＋N2看出NO和N2的比为2∶1，则生成2molN2时反应的NO为4mol。答案：(1)红棕色(2)N2＋O2=====放电2NO(3)NO2(4)HNO3(5)410．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，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O①，2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O②。在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______________________________。(2)在一定条件下氨气亦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4在一定条件下反应的化学方程式：_____________________________________________。答案：(1)NO2NO1∶1(2)8NH3＋6NO2=====一定条件7N2＋12H2OB级—选考等级考试增分练1．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D．向海洋中排放含NO－3的废水会影响海洋中NH＋4的含量解析：选DA项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，NO－3增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH＋4的含量，正确。2.如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2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m2体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为()A．3∶2B．2∶3C．8∶3D．3∶8解析：选C该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知m2体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。4NO＋3O2＋2H2O===4HNO343m2n4∶m2＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。53．将充有mmLNO和nmLNO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入mmLO2，若已知mn，则充分反应后，试管中的气体在同温同压下的体积为()A.4n－12mLB.n－m3mLC.3m＋n3mLD．3(n－m)mL解析：选BNO不与水反应，NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，nmLNO2参加反应可生成n3mLNO，所以试管中有NOm＋n3mL，通入mmLO2会发生反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。若O2剩余，则剩余O2的体积为mmL－34m＋n3mL＝m－n4mL，已知mn，故不合理；若NO剩余，则剩余NO的体积为m＋n3mL－43mmL＝n－m3mL，合理，所以充分反应后，试管中的NO气体在同温同压下的体积为n－m3mL，B项正确。4．汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化的总反应为2NO＋O2＋4CO=====催化剂4CO2＋N2解析：选D反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总反应式为2NO＋O2＋4CO=====催化剂4CO2＋N2。5．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图。已知：4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO3)2＋Ca(NO2)2＋2H2O6NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O(1)用化学方程式表示工业生产硝酸产生NO尾气的原因________________________。(2)上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是______________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)1∶1，则会导致___________________________________________；若n(NO)∶n(NO2)1∶1，则会导致________________________________________。(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为______________________________________________。解析：(1)工业生产硝酸是用水吸收NO2，产生NO尾气，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(2)尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋，这样就能增大NO、NO2与Ca(OH)2的接触面积，使尾气中的NO、NO2被充分吸收。滤渣可循环用于吸收尾气，可推出滤渣为未反应的Ca(OH)2。(3)当n(NO)与n(NO2)为1∶1时，二者被石灰乳吸收的反应方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O，NO不能单独被石灰乳吸收；NO2被石灰乳吸收的反应方程式为4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O。根据已知反应可知，当NO的物质的量比NO2多时，会造成NO不能被完全吸收而在尾气中含量增多；当NO2的物质的量比NO多时，过量的NO2将继续与石灰乳反应生成Ca(NO3)2，使所得产品不纯。(4)Ca(NO2)2中N的化合价为＋3，生成的NO中N的化合价为＋2，根据氧化还原反应规律，可推知有＋5价的N生成，应为NO－3，根据得失电子守恒配出NO－3和NO的化学计量数，再根据电荷守恒，确定反应物还有H＋。答案：(1)3NO