人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物第1课时习题

第二节　氮及其化合物

第1课时　氮及其氧化物

课后训练巩固提升

基础巩固

1.下列说法不正确的是(　　)。

A.氮的固定反应中氮元素均被氧化

B.工业合成氨属于人工固氮

C.动物尸体腐烂过程中含氮有机化合物可转化为含氮无机物

D.反应2NO+O22NO2不属于氮的固定

答案A

解析N2NH3过程中氮元素由0价变为-3价,被还原,A项错误。工业合成氨的过程属于人工固氮,B项正确。构成动物体的蛋白质属于含氮有机化合物,腐烂过程中可以被细菌转化为含氮无机物,C项正确。氮的固定是指由游离态氮转化为化合态氮的过程,NO和NO2中的氮都属于化合态氮,D项正确。

2.依据下列描述,可判断某气体一定不是NO2的是(　　)。

A.某气体为红棕色

B.某无色气体遇到空气后变为红棕色

C.某气体易液化

D.某气体密度比空气的密度大

答案B

解析遇到空气后变为红棕色的无色气体为NO。

3.下列说法中错误的是(　　)。

A.氮在自然界中既有游离态又有化合态

B.通常情况下,氮气性质很不活泼

C.与氢气在一定条件下发生反应,氮气是还原剂

D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环

答案C

解析在反应N2+3H22NH3中,N2是氧化剂。

4.在NO2与水的反应中,NO2的作用是(　　)。

A.还原剂

B.氧化剂

C.既是氧化剂又是还原剂

D.既不是氧化剂又不是还原剂

答案C

解析NO2与水的反应中,NO2中氮元素化合价一部分升高,一部分降低,NO2既是氧化剂,又是还原剂。

5.诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl,以表彰他在固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成两种无毒气体,以减少汽车尾气中有毒气体的排放,正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是(　　)。

A.CO在铂表面被氧化生成CO2,铂起催化作用

B.汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2

C.CO在铂表面可能与O2、NOx反应

D.NOx、CO、CO2均为有毒气体

答案D

解析在该反应中铂是催化剂,起催化作用,A项正确;根据信息“使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成两种无毒气体”,可以得出NOx在铂表面生成N2,B项正确;CO能被O2、NOx氧化,所以CO在铂表面可能与O2、NOx反应,生成CO2和N2,C项正确;CO2虽然能引起温室效应,但它是一种无毒的气体,D项错误。

6.一定条件下,将充满二氧化氮和氧气的试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的,则原混合气体中二氧化氮与氧气的体积之比可能是(　　)。

A.8∶1 B.7∶3

C.7∶2 D.4∶1

答案B

解析反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,设原气体体积为8L,则剩余气体为1L;若剩余1L气体为氧气,V(NO2)=L,V(O2)=L,两者体积比为7∶3。若剩余1L气体为一氧化氮,上述反应后应剩余3L二氧化氮,可得,V(NO2)=L,V(O2)=L,两者体积比为7∶1。

7.为了有效实现NO与NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检验装置气密性,实验前用排水法收集半烧瓶NO气体。

(1)打开弹簧夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上弹簧夹,首先观察到烧瓶中的现象:　　　　　　　　　　　　　　　　,产生此现象时发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为

①　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

②　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

产生此现象时发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色　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)　3NO2+H2O2HNO3+NO

解析(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,化学方程式为2NO+O22NO2。

(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,烧瓶中液面上升;产生此现象时发生反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。

8.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+2NaOH2NaNO2+H2O ①

2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O ②

在反应①中,氧化剂是　　　　,还原剂是　　　　。 

在反应②中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。 

(2)在一定条件下氨亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨与二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式:　。 

答案(1)NO2　NO　1∶1

(2)8NH3+6NO27N2+12H2O

能力提升

1.下列说法正确的是(　　)。

A.N2分子的结构稳定,因而氮气不支持任何物质的燃烧

B.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定,是化学变化

C.NO2可由N2与O2直接化合得到

D.制取二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气

答案B

解析一些活泼的金属如Mg可以在氮气中燃烧,A项错误。根据氮的固定的含义,并且固氮过程中有其他物质生成,B项正确。N2与O2在放电或高温条件下只能生成NO,C项错误。用水吸收NO2的同时会生成NO,仍然会污染环境,D项错误。

2.(双选)下列对NO、NO2的描述,不正确的是(　　)。

A.NO2是红棕色气体,易溶于水,属于酸性氧化物

B.NO可以用排水法收集,但不能由N2与O2直接化合而得到

C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且两者都是引起光化学烟雾的大气污染物

D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一

答案AB

解析NO2是红棕色气体,易溶于水,并与水发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,由于反应前后氮元素的化合价发生了变化,因此NO2不是酸性氧化物,A项错误;NO难溶于水,可以用排水法收集,在放电时可由N2与O2直接化合而得到,B项错误;NO与氧气发生反应会产生NO2,NO2与水反应产生硝酸和NO,因此两者在一定条件下可相互转化,且两者都是引起光化学烟雾的大气污染物,C项正确;NO、NO2都有毒,且在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应,生成氮氧化物。NO是汽车尾气的有害成分之一,D项正确。

3.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,并与水发生化学反应。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+2CO2CO2+N2。当生成2 mol N2时,被还原的NO为　　　　 mol。 

答案(1)红棕色　(2)N2+O22NO　(3)NO2

(4)HNO3　(5)4

解析(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应①是N2与O2在放电条件下的反应,化学方程式是N2+O22NO。(3)NO2易溶于水,发生的反应是3NO2+H2O2HNO3+NO。该反应中,NO2中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+H2O2HNO3+NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO+2CO2CO2+N2看出NO与N2的物质的量之比为2∶1,则生成2molN2时反应的NO为4mol。

4.某活动小组利用如图装置验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理(装置气密性已检查完毕)。

Ⅰ.向广口瓶中通入NO并测定NO的体积。

(1)通入NO前,从滴定管向广口瓶中加入水;

(2)从导管a通入一定量的NO,并记录滴定管液面变化的示数为a L(a<0.05,气体体积已换算为标准状况)。

Ⅱ.验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理。

(1)停止通入NO后关闭K1、K3,打开K2,从导管b缓缓通入O2,可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　,写出对应现象的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　　　　　　　 　; 

(2)继续通入O2,打开K3并及时调整滴定管;

(3)滴定管中液面与广口瓶中液面相平,直至广口瓶中刚好充满液体。

①当通入氧气的体积为a L时,则广口瓶中剩余的气体体积为　　　　; 

②当广口瓶中刚好充满液体时,所得溶液的物质的量浓度为　　　　 mol·L-1。 

答案Ⅱ.(1)气体先变为红棕色,然后逐渐变浅,直至无色

2NO+O22NO2　3NO2+H2O2HNO3+NO

(3)① L　②

解析Ⅱ.(3)①NO遇到O2生成红棕色的NO2,NO2与水反应生成HNO3和NO,上述两个化学方程式合并可得:4NO+3O2+2H2O4HNO3,反应消耗NO的体积为V(NO)=V(O2)=aL×aL,剩余气体体积为L;②生成HNO3的物质的量为n(HNO3)=n(NO)=mol,c(HNO3)=mol·L-1。

5.某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条燃烧”,由于实验室中没有现成的NO2气体,该小组的同学设计了两个方案。已知浓硝酸受热分解、金属与浓硝酸反应的化学方程式分别为4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑。

Ⅰ.实验装置如图1所示。

实验开始后木条上的火星逐渐熄灭,有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论　　　　(填“正确”或“错误”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

Ⅱ.实验装置如图2所示(夹持装置已省略)。

(1)硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)当集气瓶中充满红棕色气体时,木条复燃了,有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论　　　　　(填“正确”或“错误”),理由是　  　。 

Ⅲ.为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题,请重新设计一个简单的实验方案,并简述实验原理和主要操作　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案Ⅰ.错误　带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的

Ⅱ.(1)2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑

(2)正确　硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同,若NO2不支持燃烧,则木条不会复燃

Ⅲ.用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体,并用无水氯化钙进行干燥,再将带火星的木条伸入NO2中观察现象

解析Ⅰ.由浓硝酸受热分解的产物可知,由实验开始后木条上的火星逐渐熄灭得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论是错误的,因为带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的。

Ⅱ.(1)根据硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,可知该反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑。

(2)由于硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同,若NO2不支持燃烧,则木条不会复燃。因此“NO2能支持木条燃烧”的结论正确。

Ⅲ.验证NO2能否支持燃烧,需要制取NO2气体,因此,选用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体,而且要将NO2气体净化。