2021_2021学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第二节第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课时作业含解析新人教版必修.doc

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1、第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮知识点一氮气与氮的固定1.氮气能大量存在于空气中的根本原因是()A氮气性质稳定，即使在高温下也很难与其他物质发生反应B氮气比空气轻，且不溶于水C氮分子中两个氮原子结合得很牢固，分子结构稳定D氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应2.大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。主要作用有三个方面：延长食品的保质期；可以抵御外界潮气的侵入；保护食品不被压碎。下列关于N2性质的叙述中错误的是()A氮气既具有氧化性，又具有还原性B氮气在氢气中能燃烧C将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D氮气与氧气在

2、一定条件下反应生成一氧化氮3下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是()A碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环B含氮的无机物和含氮的有机物可以相互转化C仿生固氮和根瘤菌固氮均为天然固氮D氮元素有的发生氧化反应，有的发生还原反应4下列说法不正确的是()A豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮是化学变化B汽车尾气中排放的氮氧化合物是由游离态氮转化来的C化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物D植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环5下列关于氮气的说法中错误的是()AN2在空气中约占的质量比为B通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气CN2O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一D

3、在反应3MgN2Mg3N2中，N2作氧化剂6(双选)下列反应属于氮的固定的是()AN2和H2在一定条件下合成NH3BNO2和H2O反应生成HNO3和NOCMg在N2中燃烧生成Mg3N2DNO被空气氧化为NO2知识点二一氧化氮和二氧化氮7.下列关于二氧化氮性质的描述中，不正确的是()A无色气体B有刺激性气味C相同条件下密度比空气的大D能与水反应8众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管，降低血压以及提高性能力的作用。下列关于NO的说法中错误的是()ANO是无色气体BNO是汽

4、车尾气的有害成分之一C可以用向上排空气法收集NODNO在一定条件下也可作氧化剂9.2019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CNO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物D可以用排空气法收集NO210下列说法中，正确的是()ANO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物B除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解CNO2与溴蒸气的鉴别可用NaO

5、H溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气DNO2是大气污染物之一11无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()ANH3、NO2、N2 BNH3、NO、CO2CNH3、NO2、CO2 DNO、CO2、N212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NO2BN

6、O遇空气生成NO2CCO2与NO反应生成CO和NO2DNO与H2O反应生成H2和NO213(双选)N2O俗称“笑气”，医疗上曾用作可吸入性麻醉剂。下述反应能产生N2O：3CO2NO2=3CO2N2O。下列关于该反应的说法不正确的是()ACO是还原剂BN2O是氧化产物CNO2被还原D常温常压下，生成6.72 L CO2转移0.6 mol电子14在一定温度和压强下，把装有NO和 NO2的混合气体的试管倒立于水中，充分反应后，试管内气体的体积缩小为原气体体积的3/5，则原混合气体中NO和NO2的体积比为()A23B32C35D5315.图中试管内盛装的是红棕色气体，将其倒扣在盛有水的水槽中时，试管内

7、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，试管被水充满，原来试管中盛装的气体是()A肯定是NO2气体B肯定是O2与NO2的混合气体C肯定是NO气体D可能是NO与NO2的混合气16(双选)常温下将盛有10 mL NO2和10 mL NO的混合气体的试管倒立于水槽中并向其中通入O2，一段时间后，试管内还剩余2 mL气体，则通入O2的体积可能为()A8 mL B8.5 mLC12 mL D12.5 mL关键能力综合练进阶训练第二层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1下列关于氮及其化合物的说法正确的是()AN2化学性质稳定，可用作保护气BNO、

8、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在CNO、NO2均易溶于水DNO、NO2均能与水发生反应2.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 ()ABCD3.随着我国汽车年销量的大幅增加，给空气环境造成了很大的污染。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反应中CO为氧化剂，CO2为氧化产物D催化转化

9、总化学方程式为2NOO24CO4CO2N24氮在海洋中的循环，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。其中反应的离子方程式为4NH5O2=2NO6HN2O5H2O。下列说法正确的是()A均属于固氮反应B海洋中的反硝化作用一定有氧气参加C反应中每生成1 mol H2O共转移2 mol电子D向海洋中排放含NO的废水可能影响海洋中氮的循环5在标准状况下，将O2和NO2按14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，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为()A. molL1 B. molL1C. molL1 D. molL1二、选择题：每小

10、题有一个或两个选项符合题意。6利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如下图所示，下列说法正确的是()AX是N2B上述历程的总反应为：2NH3NO NO22N23H2OCNH中含有非极性共价键DNH3、NH、H2O中的质子数、电子数均相同7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NO和NO2，NO2和O2，NO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()AV1V2V3 BV1V3V2CV2V3V1 DV3V1V28在一定条件下，将充满NO2和O2的试管

11、倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积为原混合气体体积的，则原混合气体中NO2和O2的体积之比是()A81 B73 C71 D419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三、非选择题10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，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：NO2NO2NaOH=2NaNO2

12、H2O2NO22NaOH=NaNO2 NaNO3H2O在反应中，氧化剂是_，还原剂是_，在反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为_。(3)由反应判断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”)_，原因是_。(4)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式：_，该反应中，氧化剂是_，氧化产物是_，生成1.4 mol氮气时，转移电子的物质的量为_。(5)为了保护环境，工业上常通入NH3使氮的氧化物和氨转化为无

13、毒的N2。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_。学科素养升级练进阶训练第三层1(素养题证据推理与模型认知)自然界中时刻存在着含氮元素不同物质间的转化，将氮按照一定的方向转化一直是科学领域研究的重要课题。氮气在催化剂作用下的一系列转化如图所示：下列叙述正确的是()AN2转化为NH3、NH3转化为NO均属于氮的固定B在催化剂a的作用下，氮原子发生了氧化反应C催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂D催化剂a、b均可以加快N2的转化2某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。

14、现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是()A肯定有SO2和NOB肯定没有Cl2、O2和NOC可能有Cl2和O2D肯定只有NO3为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理(反应方程式：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O；NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O)。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无气体剩余)，则此NaOH溶液的物质的量浓度为()A. molL1 B. molL1C. mol

15、L1 D. molL14实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净的氮气，装置如图所示。反应的化学方程式为NaNO2NH4Cl=NaClN22H2O，反应放热。试回答：(1)装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的胶管所起的作用是_(填序号，下同)。A防止NaNO2饱和溶液蒸发B保证实验装置不漏气C使饱和NaNO2溶液容易滴下(2)B部分的作用是_。冷凝冷却氮气缓冲氮气流(3)加热前必须进行的一个操作步骤是_。加热片刻后，应立即移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是_。(4)收集N2前，必须进行的步骤是_收集N2不适宜的方法是_。用排空气法收集在集气瓶中用排水法收集在集气瓶中直接收集在

16、球胆或塑料袋中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基础练1答案：C解析：N2性质稳定，但在高温下可与Mg、Al、H2等物质反应表现出氧化性，与O2在放电条件下反应表现出还原性，A、D项不正确；氮气比空气轻且不溶于水不是N2能大量存在于空气中的根本原因，即B项不正确。2答案：B解析：氮气中氮元素的化合价可以升高，也可以降低，故既具有氧化性，又具有还原性，A正确；氢气与氮气在高温、高压、催化剂条件下才能反应，且不是燃烧，B错误；将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定，C正确；氮气与氧气在放电条件下反应生成NO，D正确。3答案：C解析：蛋白质的制造需要碳元素，N2在

17、放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2O2=2NO，氧元素参与，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮，3NO2H2O=2HNO3NO，氢元素参加，即碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环，A正确；氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化，铵盐属于无机物，蛋白质属于有机物，含氮无机物和含氮有机物可相互转化，B正确；仿生固氮是模仿生物将大气中的氮固定，非天然固氮，C错误；硝酸盐中氮元素的化合价为5价，被细菌分解成0价氮单质，发生还原反应；自然界中0价的氮气在雷电作用下与氧气反应生成NO，NO中氮元素为2价，发生氧化反应，D正确。4答案：C解析：氮的固定是游离态的氮变成化合态的氮

18、，是化学变化，A正确；汽车尾气中排放的氮氧化合物是由氮气和氧气反应生成的，B正确；化石燃料中含有氮的化合物，燃烧时会释放出氮氧化合物，C不正确，植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环，D正确。5答案：A解析：N2在空气中的体积含量约为，A错误；N2很稳定，常用作保护气，B正确；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，C正确；N2与金属、H2反应时作氧化剂，D正确。6答案：AC解析：氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，A、C正确。7答案：A解析：NO2为红棕色气体，A不正确；NO2有刺激性气味，B正确；相同条件下，NO2密度比空气的大，C正确

19、；NO2能与水反应生成硝酸和NO，D正确。8答案：C解析：因NO可与空气中的O2反应生成NO2，故NO不能用排空气法收集，只能用排水法收集。9答案：D解析：氮的氧化物中只有N2O3、N2O5是酸性氧化物，A、C错误；N2O5只有氧化性，B错误；NO2能与水反应，不与空气中成分反应，所以NO2只能用排空气法收集，D正确。10答案：D解析：A项前后无因果关系，A错误；除去O2中混有的NO2，将混合气体通过水，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO且NO又能与O2反应，B错误；NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液，所以NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区别开，C错误。11答案：B解析：二氧化氮

20、是红棕色的气体，所以混合气体甲中一定不存在，硫酸和碱性气体能反应，所以100 mL甲气体经过足量的浓硫酸，剩余气体80 mL，说明一定有NH3存在且体积为20 mL，二氧化碳可以和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，一氧化氮无色，与氧气立即反应变为红棕色的二氧化氮，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明有NO和CO2，排水法收集气体，广口瓶被上升的水注满，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，说明没有N2，则甲气体的组成为NH3、NO、CO2，B正确。12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。13答案：BD解析：反应中C元素的化合价由2价变为4价，被氧化，CO是还

21、原剂，A正确；反应中N元素化合价由4价变为1价，NO2被还原，N2O为还原产物，B错误，C正确；常温常压下，6.72 L CO2的物质的量小于0.3 mol，由方程式3CO2NO2=3CO2N2O可知，转移电子数少于0.6 mol，D错误。14答案：A解析：设原气体体积为5，则3NO2H2O=2HNO3NOV 3 1 2所以NO与NO2体积比为23。15答案：D解析：由气体“红棕色”推测气体中肯定含有NO2，NO2与水反应后生成了NO，由“向试管内鼓入氧气多次后，试管被水充满”，说明试管内液面上升后剩余的气体都是NO，则试管中原来的气体中可能还含有NO或少量O2。16答案：BC解析：当剩下的气

22、体为O2时，说明10 mL NO2和10 mL NO完全反应生成硝酸，则：4NO2O22H2O=4HNO3 4 1 10 mL 2.5 mL 4NO3O22H2O=4HNO3 4 3 10 mL 7.5 mL所以通入的氧气体积为2.5 mL7.5 mL2 mL 12 mL；当剩余的气体为NO时，可以认为10 mL NO2完全反应生成硝酸，10 mL NO中剩余2 mL，有8 mL转化成硝酸，则：4NO2O22H2O=4HNO3 4 1 10 mL 2.5 mL 4NO3O22H2O=4HNO3 4 3 8 mL 6 mL所以通入氧气的体积为2.5 mL6 mL 8.5 mL。关键能力综合练1答

23、案：A解析：氮气的化学性质稳定，因此可作为大多数物质的保护气，A正确；一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B错误；一氧化氮难溶于水，C错误；一氧化氮不与水发生反应，D错误。2答案：C解析：根据4NO3O22H2O=4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为 mL，试管内液面上升。3答案：D解析：该反应中，NO生成为N2，N元素化合价降低，则NO是氧化剂，N2是还原产物，A错误；有毒的气体对环境有污染，CO、NO都是有毒物质，所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO，无N2，B错误；反应中CO为还原剂，CO2为氧化产物，C错误；该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应

24、条件是催化剂，所以该反应方程式2NOO24CO=4CO2N2，D正确。4答案：D解析：氮的固定是指游离态的氮转变成氮的化合物，故是氮的固定，不是，A错误；由图可知，海洋中的反硝化作用过程中NO被还原生成N2，NO作氧化剂，故不一定有O2参加，B错误；反应为4NH5O2=2NO6HN2O5H2O，生成1 mol H2O时消耗1 mol O2，则转移4 mol电子，C错误；向海洋中排放含NO的废水，会增强NO的反硝化作用，可能影响海洋中氮的循环，D正确。5答案：C解析：设烧瓶的体积为V L，由4NO2O22H2O=4HNO3又O2和NO2的体积比为14，知NO2的体积为V L，所以最终液体充满整个

25、烧瓶，溶液的体积为V L，NO2的物质的量为V L22.4 Lmol1V mol，所以硝酸的物质的量浓度为V molV L molL1。6答案：B解析：由氢原子、氮原子和氧原子守恒可知，X是N2和H2O，A错误；分析反应总历程可知，反应物为NH3、NO和NO2，生成两种无毒物质N2和H2O，则总反应为2NH3NO NO22N23H2O，B正确；NH的电子式为，不含非极性共价键，C错误；NH3、NH、H2O中的电子数均为10，但是NH3、H2O中的质子数为10，NH中的质子数为11，D错误。7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：中有反应：3NO2H2O

26、=2HNO3NO，则剩余气体的体积V1V；中有反应：4NO2O22H2O=4HNO3，则剩余O2的体积V2V；中气体与水不反应，故试管中气体体积V32V。综上所述，V3V1V2。8答案：BC解析：发生反应为：4NO2O22H2O=4HNO3、3NO2H2O=2HNO3NO，剩余气体的体积为原混合气体的，则试管中剩余体积的为NO或O2。设NO2和O2的总体积为V，当剩余气体为NO时，说明氧气不足，生成V体积的NO消耗二氧化氮的体积为：V3，则反应4NO2O22H2O=4HNO3中总共消耗二氧化氮和氧气的总体积为：，原混合气体中氧气的体积为：V，原混合气体中二氧化氮的体积为：，原混合气体中NO2和

27、O2的体积比为：V71。当氧气过量时，剩余的V体积为O2，说明NO2不足量，则参加反应4NO2O22H2O=4HNO3中总共消耗NO2和O2的总体积为，混合气体中二氧化氮的总体积为：，O2总体积为，故原气体中NO2和O2的体积比为73。9答案：C解析：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。10答案：(1)NO2NO11(2)2NO2C

28、ON22CO2(3)不是二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化(4)6NO28NH37N212H2ONO2N24.8 mol(5)11解析：(1)在反应中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价升高做还原剂；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。(3)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。(4)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

29、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。(5)设NO2的体积为x，则NO的体积为(3 Lx)。NO2N2，NON2，NH3N2。据得失电子守恒原理得：423，解得x1.5 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。学科素养升级练1答案：D解析：氮的固定指的是游离态的氮转化为化合态的氮的过程，NH3NO不属于氮的固定，故A错误；根据图示，可以得出催化剂a作用下实现N2NH3其中氮原子的变化为还原反应，B错误；催化剂a表面上发生的是N2、H2化学键的断裂，即非极性共价键的断裂，C错误；使用催化剂可以提高

30、反应速率，D正确。2答案：A解析：由题意可知，混合气体无色，故无Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)；能使品红溶液褪色，说明有SO2；剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，说明产生了NO2，进而说明原混合气体中有NO，故无O2。3答案：B解析：恰好反应时需要氢氧化钠最少，由钠离子守恒可知：n (NaOH)n (NaNO3)n (NaNO2)，根据N原子守恒可知n (NaNO3)n (NaNO2)n (NO)n (NO2)2n (N2O4)，故n (NaOH)n (NO)n (NO2)2n (N2O4)a molb mol2c mol(ab2c) mol，故氢氧化钠溶液最小浓度 mol/L，B正确。4答案：(1)C(2)(3)检查装置气密性该反应为放热反应(4)将装置内空气排净解析：根据实验室制N2的原理知该反应为放热反应，且反应较剧烈，加热片刻后，应立即移去酒精灯以防反应物冲出；装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的胶管是为了保证饱和NaNO2溶液容易滴下；该反应产生的N2中混有水蒸气，B的作用是除去水蒸气；N2的相对分子质量(28)和空气(29)相当，故不能用排空气法收集。- 15 -