高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第1课时练习

第1课时　氮气与氮的固定、氮氧化物

必备知识基础练进阶训练第一层

1．下列关于N2的叙述错误的是(　　)

A.N2既可作氧化剂又可作还原剂

B.雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO

C.氮的固定是将N2转化成含氮化合物的过程

D.氮气的化学性质比较活泼，通常情况下可以与很多物质发生反应

2．下列说法错误的是(　　)

A.氮在自然界中既以游离态形式又以化合态形式存在

B.通常情况下，氮气的化学性质稳定

C.氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮

D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮循环

3．下列关于NO的说法正确的是(　　)

A.为红棕色气体

B.只有氧化性

C.是汽车尾气的有害成分之一

D.能溶于水生成HNO3

4．除去NO中混入的少量NO2，应将该混合气体通过下列试剂中的(　　)

A.Na2CO3溶液     B．NaHCO3溶液

C.H2O       D．无水硫酸铜

5．自然界的氮循环如下图所示，下列说法不正确的是(　　)

A.①中N2与O2反应生成NO

B.②中合成氨属于人工固氮

C.③中氮元素只被氧化

D.氧元素参与了氮循环

6．起固氮作用的化学反应是(　　)

A.氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气

B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮

C.氨气经催化氧化生成一氧化氮

D.由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵

7．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∶2     B．2∶3

C.8∶3     D．3∶8

8．下列用途中应用了氮气的稳定性的是(　　)

A.以氮气为原料之一制造硝酸

B.合成氨气后，制氮肥

C.金属焊接时的保护气

D.镁可以和氮气反应

9．氮气常用作白炽灯泡中钨丝的保护气，这是因为(　　)

A.氮气比空气轻

B.氮气难溶于水

C.氮气是无色无味的气体

D.氮气很不活泼

10．宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体，从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红烟，产生红烟的原因是(　　)

A.高温下N2遇空气生成NO2

B.NO遇空气反应生成NO2

C.CO2与NO反应生成NO2

D.NO与H2O反应生成NO2

11．实验室收集NO、NO2两种气体，下列收集方法正确的是(　　)

A.均可用排水法

B.均可用向上排空气法

C.NO用向上排空气法，NO2用排水法

D.NO用排水法，NO2用向上排空气法

12．下列关于NO的说法正确的是(　　)

A.NO是酸性氧化物

B.NO只能通过人工合成

C.NO是大气污染物，会形成酸雨

D.NO可以用向上排空气法收集

13．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，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体(　　)

A.可能是N2与NO2的混和气体

B.只能是NO2一种气体

C.可能是N2与NO的混和气体

D.可能是O2与NO2的混和气体

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．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如图表示，下列关于海洋氮循环的说法中正确的是(　　)

A.海洋中不存在游离态的氮

B.②中的含氮物质转化属于氮的固定

C.④中的含氮物质转化属于氮的还原

D.向海洋中排放含NO的废水不会影响NH的含量

2．在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示：

下列说法不正确的是(　　)

A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化

B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应

C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2

D.该催化转化的总反应方程式为：

2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2

3．下列有关NO2的说法正确的是(　　)

A.NO2可由N2与O2的放电反应直接制备

B.NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物

C.NO2既有氧化性也有还原性

D.NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色

4．NSR技术能降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.降低NOx的排放可以减少酸雨的形成

B.储存过程中NOx被氧化

C.还原过程中消耗1 mol Ba(NO3)2转移的电子数为5NA(NA为阿伏加德罗常数的值)

D.通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原

5．现有等体积混合而成的4组气体：①NO2＋NO、②NO2＋O2、③HCl＋N2、④Cl2＋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.h4>h2>h3>h1 B．h4>h3>h2>h1

C.h2>h3>h1>h4 D．h3>h2>h1>h4

6．标准状况下，将4.48 L的NO2和NO组成的混合气体通入100 mL的水中，气体体积缩小为2.24 L，假设溶液的体积不变，则下列说法中错误的是(　　)

A.所得溶液中溶质的物质的量浓度为1.0 mol·L－1

B.剩余气体中氮元素与氧元素的质量比为7∶8

C.原混合气体中NO2和NO的体积比为1∶1

D.反应过程中转移的电子总数为0.1 mol

7．如图所示的试管中装有12 mL一氧化氮，然后间歇缓慢地通入8 mL氧气。

有关最终状态的描述：①试管内气体呈红棕色，②试管内气体呈无色，③试管内液面不变，④试管内液面上升，⑤试管内气体是氧气，⑥试管内气体是一氧化氮。其中正确的是(　　)

A.②④⑥    B．①③

C.②④⑤    D．②③⑤

8．工业废气中氮氧化物是主要的大气污染源之一，已知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O、NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，现有a mol NO2和b mol NO的混合气体，若用足量的NaOH溶液可将其完全吸收，则a和b的关系不可能是(　　)

A.a＝3b B．a＝b

C.a>b D．a<b

9．在一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，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(　　)

A.8∶1     B．3∶7

C.7∶1     D．4∶1

二、非选择题

10．如图所示：在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL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0.5a mL。

(1)将A倒插入B水槽中发生反应的化学方程式为__________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为________，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0.5a mL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500 mL)。

学科素养升级练进阶训练第三层

1．某无色混合气体可能含有NO、NO2、CO2、N2中的几种，将一定量的该气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余。则该气体的组成为(　　)

A.NO、N2 B．NO、CO2

C.NO2、CO2 D．NO、CO2、N2

2．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是(　　)

①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3

④N2→NO　⑤N2→NH3

A.①    B．②⑤

C.④    D．③④

3．在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(　　)

A.总反应方程式为

NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3

B.总反应方程式为

4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3

C.生成硝酸的物质的量浓度约为0.030 mol·L－1

D.生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 mol·L－1

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进入圆底烧瓶。关闭止水夹，首先观察到圆底烧瓶中的现象为__________________________________，产生此现象的化学反应方程式为________________________________________。

(2)轻轻摇动圆底烧瓶，观察到圆底烧瓶中的现象为①__________________________________； ②____________________________________。 产生此现象的化学反应方程式为________________________________________。

第1课时　氮气与氮的固定、氮氧化物

必备知识基础练

1．答案：D

解析：N2中N的化合价可以降低生成NH3，也可以升高生成NO等，故N2既可作氧化剂又可作还原剂，A正确；雷雨天时，空气中N2和O2可反应生成NO，B正确；氮的固定是将大气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程，C正确；氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，D错误。

2．答案：C

解析：自然界中既存在游离态的氮：氮气，又存在化合态的氮：氮氧化物、蛋白质中的氮，故A正确；通常情况下，氮气的化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应，故B正确；氮气性质稳定不能在空气中燃烧，在放电或高温条件可以与氧气反应，故C错误；大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮循环，故D正确。

3．答案：C

解析：NO为无色气体，A项错误；NO中的N为＋2价，N的化合价既可以升高，也可以降低，故NO既有氧化性，又有还原性，B项错误；NO是汽车尾气的有害成分之一，C项正确；NO是难溶于水的有毒气体，D项错误。

4．答案：C

解析：NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，若混合气体通入碳酸钠溶液中，硝酸会与碳酸钠反应生成二氧化碳，引入新杂质，故A错误；NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，若混合气体通入碳酸氢钠溶液中，硝酸会与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，引入新杂质，故B错误；混合气体通入水中，可以生成一氧化氮，且不引入杂质，故C正确；无水硫酸铜不与二氧化氮反应，故D错误。

5．答案：C

解析：N2和O2在放电作用下化合，生成NO，NO被氧化生成NO2，NO2溶于水生成硝酸，故A正确；氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态的过程，大气中氮气转化成氮肥属于人工固氮，故B正确；③中细菌还原硝酸根中＋5价的氮，生成无污染的0价的氮气，所以③中氮元素被还原，而不是被氧化，故C错误；如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，氧元素参与，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧元素参加，故D正确。

6．答案：A

解析：氮的固定是指将游离态的氮转变为化合态的氮。

氮元素由游离态转化为化合态，故A正确；氮元素始终是化合态，故B、C、D错误。

7．答案：C

解析：在一定条件下，将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中内，充分反应，NO和O2全部溶于水时按照下列反应进行，化学方程式为：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，由于气体与空气接触后立即变为红棕色，所以容器内残留气体为NO，那么与O2反应的NO气体为m－＝，NO和O2按照4∶3混合溶于水恰好全部溶解，所以∶n＝4∶3，所以m∶n＝8∶3，故选C。

8．答案：C

解析：利用N2制备硝酸，发生的反应为N2＋3H22NH3、4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，与N2的稳定性无关，故A不符合题意；根据A选项分析，合成氨气，制备氮肥，与N2的稳定性无关，故B不符合题意；单质氮的化学性质相对稳定，因此氮气常作金属焊接时的保护气，与氮气的稳定性有关，故C符合题意；Mg能与N2反应生成Mg3N2，与N2的稳定性无关，故D不符合题意。

9．答案：D

解析：氮气密度与空气相近，故A错误；氮气作保护气与氮气的溶解性无关，故B错误；氨气作保护气与氮气的颜色、气味无关，故C错误；氮气的性质不活泼，一般条件下不和其它物质反应，因此可以用氮气作保护气，故D正确。

10．答案：B

解析：氮气为空气的主要组成气体，性质稳定，高温下N2遇空气不会直接生成NO2，故A错误；一氧化氮极易被氧气氧化，NO在常温下能与氧气反应2NO＋O2===2NO2，生成红棕色的NO2，故B正确；高温条件下一氧化氮与CO2不反应，故C错误；一氧化氮和水之间不会发生反应，故D错误。

11．答案：D

解析：NO2气体能与水反应产生硝酸和NO，不能用排水法收集，A错误；NO与O2反应产生NO2，所以NO不能用排空气法收集，B错误；NO与O2反应产生NO2，NO2气体能与水反应产生硝酸和NO，所以NO不能用向上排空气法，NO2不能用排水法收集，C错误；NO难溶于水，因此可以用排水法收集；NO2与空气不反应，密度比空气大，所以可用向上排空气法收集，D正确。

12．答案：C

解析：能和碱反应生成盐和水的氧化物是酸性氧化物，一氧化氮和碱不反应，所以不是酸性氧化物，故A错误；氮气和氧气在放电条件下能生成一氧化氮，N2＋O22NO，故B错误；形成酸雨的主要成分是二氧化硫和氮氧化物，且一氧化氮有毒，故C正确；一氧化氮不稳定，易被氧化生成二氧化氮，所以一氧化氮不能用排空气法收集，一氧化氮难溶于水，可以采用排水法收集，故D错误。

13．答案：D

解析：N2和水不反应且不溶于水，在有O2的条件下N2也不与水反应，则通入O2后试管内不能完全被水充满，故A错误；O2与NO2可在溶液中发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，试管内只有NO2气体，通入O2后能完全被水充满，但还有其它可能，如NO和NO2的混合气体，故B错误；N2和水不反应且不溶于水，在有O2的条件下氮气也不与水反应，则通入O2后试管内不能完全被水充满，故C错误；O2与NO2的混和气体可在水中发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则通入适量O2后试管内能完全被水充满，故D正确。

关键能力综合练

1．答案：B

解析：游离态的氮指零价态的氮，有氮气，故A错误；②中氮气转化为铵根离子，氮元素由游离态转变为化合态，属于氮的固定，故B正确；④中氮元素的化合价升高，氮元素被氧化，故C错误；转化关系图中硝酸根离子增多，反硝化作用增强，向海洋排放含NO的废水会影响海洋中NH的含量，故D错误。

2．答案：B

解析：由上述图中可以看出发生的反应为：2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，由方程式知该转化过程中有N、O、C三种元素的化合价发生变化，故A正确；NO很不稳定，遇到氧气就被氧化为NO2，故B错误；由2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2知该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2，故C正确；该催化转化的总反应方程式为：2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，故D正确。

3．答案：C

解析：N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，不能直接生成，A错误；NO2是有刺激性气味的有毒气体，排放到空气中会形成酸雨、光化学烟雾，属于大气污染物之一，B错误；NO2与H2O反应生成HNO3和NO，说明NO2既有氧化性也有还原性，C正确；NO2通入水中，生成NO和HNO3，溶液无色，D错误。

4．答案：C

解析：大气中的NOx可形成硝酸型酸雨，降低NOx的排放可以减少酸雨的形成，A正确；储存过程中NOx转化为Ba(NO3)2，N元素价态升高被氧化，B正确；还原过程中消耗1 mol Ba(NO3)2转移的电子数为10NA，C错误；BaO转化为Ba(NO3)2储存NOx，Ba(NO3)2转化为BaO、N2和H2O，还原NOx，D正确。

5．答案：A

解析：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，①中水的高度是h/3、②中是5h/8、④水充满试管、③氯化氢极易溶于水，而氮气不溶于水，所以水的高度是h/2，则答案选A。

6．答案：C

解析：标准状况下，4.48 L的NO2和NO组成的混合气体的物质的量为：0.2 mol，反应后气体剩余0.1 mol，盛有NO和NO2的混合气体的试管倒立于水中发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，气体体积减少的物质的量和硝酸的物质的量相等，则n(HNO3)＝＝0.1 mol，c(HNO3)＝＝1.0 mol·L－1，A正确；剩余气体都是NO，N元素和O元素的质量比等于其相对原子质量之比为14∶16＝7∶8，B正确；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，气体体积减少的体积与NO2的体积之比为2∶3，NO2的体积为：×(4.48 L－2.24 L)＝3.36 L，则NO的体积为：1.12 L，原混合气体中NO2和NO的体积比为3∶1，C错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，NO2既作氧化剂又作还原剂，气体体积减少的物质的量与转移电子的物质的量相等，则转移电子的物质的量为：＝0.1 mol，D正确。

7．答案：A

解析：NO与O2发生反应：2NO＋O2===2NO2，然后发生4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，得出4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则

推出12 mL NO全部反应，则消耗O2的体积为9 mL＞8 mL，因此O2不足，试管内气体为NO，无色，试管内液面上升，因此②④⑥正确；答案为A。

8．答案：D

解析：由反应2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O与NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O可知，NO2能被NaOH完全吸收，而n(NO)∶n(NO2)＝1∶1时，气体也能被完全吸收，所以只要混合气体中NO2过量或与NO的物质的量相等，气体就能被完全吸收，则a、b的关系可能是a>b或a＝b，a和b的关系不可能为a<b，故选D。

9．答案：C

解析：设NO2和O2的总体积为V，分两种情况讨论：①当剩余气体为NO时，发生的化学反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，说明氧气不足，生成V的NO消耗二氧化氮的体积为V×3＝；则反应4NO2＋O2＋2H2O===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O2的体积比为∶V＝7∶1；②当氧气过量时，发生的化学反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，剩余的O2为V，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，故原混合气体中NO2和O2的体积比为∶＝7∶3，故合理选项是C。

10．答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　1∶2　3∶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)将A倒插入B水槽中，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮气体，反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应中，二氧化氮中＋4价N元素被氧化成＋5价的硝酸，同时被还原成＋2价的一氧化氮，则3 mol二氧化氮参与反应，作氧化剂被还原的二氧化氮为1 mol，作还原剂被氧化的二氧化氮有2 mol，因此氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2；充满了NO2和NO的混合气体(标准状况)的试管A倒插入B水槽中，充分反应后试管A中余下气体的体积为0.5a mL，设NO为y mL，NO2为x mL，则

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

3        1

x    

因此y＋＝0.5a，又因为x＋y＝a，解x＝0.75a，y＝0.25a，相同条件下体积之比等于物质的量之比，因此原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为3∶1；(2)剩余NO，持续通入氧气会发生4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，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；(3)根据氮元素守恒可知水槽中生成硝酸的物质的量为n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝ mol，故硝酸的浓度为c(HNO3)＝ mol÷0.5 L＝ mol·L－1。

学科素养升级练

1．答案：B

解析：NO2为红棕色气体，在无色气体中不能大量存在。将该无色气体通入盛有足量Na2O2的干燥管后，气体变为红棕色，说明发生反应产生了NO2气体，则该无色气体中含有CO2，发生反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，2NO＋O2===2NO2。然后将气体用排水法收集时，得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，说明气体中无N2，此时又发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。因此该气体中只含有NO、CO2，故合理选项是B。

2．答案：C

解析：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。答案选C。

3．答案：B

解析：标准状况下672 mL的混合气体：n(NO)＋n(NO2)＝＝0.03 mol，n(O2)＝＝0.012 5 mol，由得失电子守恒可知3n(NO)＋n(NO2)＝4n(O2)，解之得n(NO)＝0.01 mol，n(NO2)＝0.02 mol，所以总反应方程式为：4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O===12HNO3，由氮原子守恒可知，反应生成的HNO3物质的量为0.03 mol。水全部充满烧瓶，形成硝酸溶液体积为0.672 L，硝酸的浓度为：0.03 mol÷0.672 L＝0.045 mol·L－1。A、C、D项错误，B项正确。

4．答案：(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色　2NO＋O2===2NO2

(2)烧杯中红棕色气体又变为无色　烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

解析：(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，发生反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2，故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色；(2)轻轻摇动圆底烧瓶，使得NO2与水发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以烧杯中红棕色气体又变为无色，烧瓶中液面上升。