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苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 氮的固定同步测试题
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这是一份苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 氮的固定同步测试题，共19页。试卷主要包含了下列关于N2的叙述错误的是，下列有关NO2的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
基础过关练
题组一 氮的固定
1.(2023江苏连云港期中)大气中的氮是取之不尽的天然资源,通过化学方法可以将其转化为人类需要的各种含氮化合物。下列过程属于氮的固定的是( )
A.工业利用氮气和氢气合成氨气
B.氨气和硫酸反应制取铵态氮肥
C.氨基酸合成人体所需的蛋白质
D.硝酸盐在细菌作用下生成氮气
2.(2022湖南东安一中期末)下列过程涉及的主要反应中,不含氮的固定的是( )
A.酸雨的形成 B.工业合成氨
C.光催化合成氨 D.雷雨肥庄稼
题组二 N2的结构和性质
3.N2是空气的重要组成部分,液氮蒸汽机是利用液态氮的蒸发来驱动机车,从而达到环境保护的目的。关于氮元素和氮气,下列叙述错误的是( )
A.氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族
B.N2的结构式:
C.自然界中的N主要以N2的形式存在于空气中
D.N2化学性质不活泼,可用作金属Mg冶炼的保护气
4.(经典题)(2022浙江台州期中联考)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.在雷雨天,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
D.氮气性质稳定,不能和金属发生反应
题组三 氮氧化物的性质
5.(2022山西朔州朔城一中开学检测)下列有关NO2的说法正确的是( )
A.NO2有毒,但因其易溶于水且与水反应,所以不属于大气污染物
B.NO2为红棕色气体,因此将NO2通入水中,溶液显红棕色
C.NO2可由N2与O2反应直接制备
D.NO2既有氧化性也有还原性
6.(2023重庆部分学校联考)俗话说“一场雷雨一场肥”,其中蕴含的化学知识如下:①N2+O2 2NO(吸热反应)、②2NO+O2、③3NO2+H2O 2HNO3+NO,硝酸再与土壤中的矿物质作用转化成农作物可利用的硝酸盐。下列有关说法错误的是( )
A.反应①属于氮的固定
B.反应①中NO既是氧化产物又是还原产物
C.反应①中反应物的总键能小于生成物的总键能
D.由反应③可知NO2不可用排水法收集
7.(经典题)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,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,液体充满试管,原来试管中盛装的气体 ( )
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.只能是NO2一种气体
C.可能是N2与NO的混合气体
D.可能是O2与NO2的混合气体
8.(2022北京中国人民大学附属中学期末)某混合气体中含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的至少两种气体。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。下列对于原混合气体成分的判断中,正确的是( )
A.肯定有SO2和NO
B.可能有O2和NO2
C.可能有Cl2和O2
D.肯定只有NO
9.(2022山东泰安期末)某无色混合气体可能含有NO、NO2、CO2、N2中的几种,将一定量的该气体依次经过如图所示的实验处理,结果得到酸性溶液,几乎无气体剩余。则该气体的组成为 ( )
A.NO、N2B.NO、CO2
C.NO2、CO2D.NO、CO2、N2
题组四 氮氧化物溶于水的计算
10.(2022山西沁源一中、榆社一中月考)将相同条件下的a mL NO、b mL NO2和c mL O2混合于同一试管中,并将试管倒置于水中,充分反应后,试管内气体无剩余,则a、b、c不可能是 ( )
A.1、1、1 B.2、1、1
C.3、7、4 D.1、5、2
11.如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2(不考虑反应2NO2N2O4)和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7
C.7∶5 D.4∶3
12.(经典题)(2023天津第一中学月考)在一定温度和压强下,将一支装有18 mL NO2和一定体积NO混合气体的试管倒立于盛有水的水槽中,待试管内液面不变后再通入12 mL O2,充分反应后,剩余3 mL气体,则原NO体积可能为( )
①13 mL ②9 mL ③8 mL ④6 mL ⑤4 mL
A.①④B.①⑤C.③④D.②⑤
13.(2022江西抚州临川二中月考)现有等体积混合而成的4组气体: ①NO2+O2、②NO2+NO、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,试管内液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>h1>h3>h2
C.h2>h3>h1>h4
D.h3>h2>h1>h4
能力提升练
题组一 自然界的氮循环及含氮物质的转化
1.(经典题)(2023湖南长沙实验中学月考)湿地土壤中氮元素含量及其迁移转化过程显著影响着湿地生态系统的结构和功能,湿地中氮循环的主要路径如图,下列说法正确的是( )
A.固氮作用是将气态含氮物质转化为固态含氮物质的过程
B.反硝化作用过程中,NO3−发生了氧化反应
C.NH4+通过硝化作用生成的NO2−属于还原产物
D.向湿地中排放含NO3−的废水易造成水体富营养化
2.(2023江苏盐城阜宁期中)最近科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法,反应机理如图,氨气在催化剂电极表面产生。下列说法正确的是( )
A.过程中存在H+发生氧化反应转化为H原子
B.该过程中,氮分子中键断裂产生N原子
C.在催化剂作用下,N2与H原子反应可能生成N2H4和NH3两种产物
D.与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法会消耗大量电能,没有研究价值
3.(2022山东枣庄滕州期末)部分含氮物质的转化关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.上述所有反应都是氧化还原反应
B.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
C.N2在足量的O2中通过一步反应可生成NO2
D.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
题组二 氮氧化物溶于水的计算
4.(2022广东广州一中期中,)如图所示,在注射器里吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(按O2体积占15计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5 L·ml-1,则下列叙述不正确的是( )
A.最终剩余气体体积为36 mL
B.可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色
D.所得硝酸的物质的量约为3.3×10-4 ml
5.(2023重庆南开中学期中)一定条件下,将盛有60 mL NO2和O2的混合气体的试管倒立于装有足量水的水槽中,充分反应后(假设试管中溶质没有扩散到水槽中),试管内剩余10 mL气体,则下列说法正确的是(已知:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O)( )
A.原混合气体中NO2与O2的体积比可能为3∶1
B.当剩余气体为NO时,试管中所得溶液的物质的量浓度更大
C.若将水换为氢氧化钠溶液,试管中剩余气体体积依然为10 mL
D.继续向试管中通入相同状况下7.5 mL氧气,则试管中剩余气体体积可能为4.5 mL
答案与分层梯度式解析
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
基础过关练
1.A 氮的固定是指游离态的氮变为化合态的氮,氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下生成氨气,氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定,A正确。
2.A 氮的氧化物转化为HNO3,不属于氮的固定,A符合题意;工业合成氨、光催化合成氨均是将氮气转化为氨气,属于氮的固定,B、C不符合题意;氮气和氧气在放电条件下转化为NO,属于氮的固定,D不符合题意。
3.D N2会与金属Mg反应生成氮化镁,不可用作金属Mg冶炼的保护气,D项错误。
4.D N2中N元素的化合价处于中间价态,可以降低也可以升高,故N2既可作氧化剂又可作还原剂,A正确;雷雨天时,发生自然固氮,空气中N2和O2在放电条件下反应生成NO,B正确;氮的固定是将空气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程,C正确;氮气在一定条件下也能和某些金属发生反应,例如氮气和镁在点燃条件下反应生成氮化镁,D错误。
5.D NO2有毒,属于大气污染物,故A错误;NO2为红棕色气体,将NO2通入水中,得到的硝酸溶液无色,B错误;NO2不能由N2与O2反应直接制备,N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,C错误;NO2中N为+4价,处于中间价态,既能降低也能升高,NO2既有氧化性也有还原性,D正确。
6.C 闪电能使空气里的氮气转化为NO,属于自然固氮,A正确;反应①中,NO既是氧化产物又是还原产物,B正确;反应①为吸热反应,反应物的总键能大于生成物的总键能,C错误;NO2能与水反应,所以不能用排水法收集,D正确。
7.D 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后试管不能完全被液体充满,A、C错误;O2、NO2、H2O可发生反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3,若试管内只有NO2气体,通入适量O2后能完全被液体充满,但还有其他可能,如NO和NO2的混合气体等,B错误,D正确。
8.A 气体呈无色,所以一定没有Cl2、NO2;气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明混合气体中含有SO2;将剩余气体排入空气中,很快呈红棕色,说明原混合气体中含有NO,则原混合气体中没有O2,故该气体中一定含有NO、SO2,一定不含NO2、O2和Cl2。
9.B NO2是红棕色气体,在无色气体中不能存在。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和NO,发生反应:2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,2NO+O2 2NO2。然后将气体通入水中,得到酸性溶液,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。因此该混合气体中只含有NO、CO2,选B。
10.B 若气体无剩余,则NO、NO2、O2三种气体完全反应,生成了硝酸,假设NO、NO2、O2的物质的量分别是x ml、y ml、z ml,反应中x ml NO失去3x ml电子,y ml NO2失去y ml电子,z ml O2得到4z ml电子,根据得失电子守恒可得:3x+y=4z,同一温度和压强下气体体积之比等于物质的量之比,所以存在3a+b=4c,各选项中B的数据不能使关系式成立,选B。
11.A 在相同条件下,NO2、NO分别装满两个容积相同的试管,则二者的物质的量相同,n(NO2)=n(NO);根据氮原子守恒知,所得硝酸的物质的量相同,溶液的体积相同,所以两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1。
12.A
则一定体积的NO和(12-4.5)mL=7.5 mL的氧气发生反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,①若剩余气体为NO,则消耗NO为7.5×43 mL=10 mL,则原NO的体积为(10+3)mL=13 mL;②若剩余气体为氧气,则反应的氧气为(7.5-3)mL=4.5 mL,则原NO的体积为4.5× 43 mL=6 mL,答案为A。
13.B ①4NO2+O2+2H2O 4HNO3,剩余氧气的体积为原气体体积的38;②3NO2+H2O 2HNO3+NO,剩余NO的体积是原气体体积的23;③HCl完全溶于水,剩余氮气的体积为原气体体积的12;④Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl,无气体剩余,试管内液面上升的高度h4>h1>h3>h2,选B。
能力提升练
1.D 固氮作用是将游离态氮转化为含氮化合物的过程,A错误;反硝化作用过程中,NO3−中N元素化合价降低发生了还原反应,B错误;NH4+→NO2−,N元素化合价升高,NO2−属于氧化产物,C错误;向湿地中排放含NO3−的废水,可造成水体氮元素含量过高,造成水体富营养化,D正确。
知识归纳 自然界中的氮循环
2.C H+转化为H,化合价降低,发生还原反应,A错误;N2生成了NH3,但是没有产生N原子,B错误;在反应过程中可能生成N2H4和NH3, C正确;与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法不需要高温高压,条件比较温和,具有研究价值,D错误。
3.C 涉及的反应中氮元素的化合价均发生了变化,因此都是氧化还原反应,A正确;工业上用氨催化氧化法制取硝酸,题图中路线①②③是工业生产硝酸的主要途径,B正确;氮气与足量的氧气在高温或放电的条件下反应生成NO,C错误;雷电固氮生成HNO3的过程是空气中的N2与O2在放电条件下反应产生NO,NO被O2氧化产生NO2,NO2与水反应生成硝酸,故图中路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,D正确。
4.B 常温常压下,气体体积之比等于其物质的量之比。根据4NO+ 3O2+2H2O 4HNO3,参加反应的O2的体积为30 mL×15=6 mL,参加反应的NO的体积为8 mL,最终剩余气体体积为20 mL+30 mL-6 mL-8 mL=36 mL,A项正确;在注射器中发生的反应为2NO+O2 2NO2和3NO2+H2O 2HNO3+NO,可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,反应后气体总物质的量减小,活塞缓缓向左移动,则B项错误,C项正确;据A选项中分析可得,参与反应的NO体积为 8 mL,则生成的HNO3的物质的量n(HNO3)=n(NO)=8×10−324.5 ml≈ 3.3×10-4 ml,D项正确。
5.B 若O2过量,则剩余O210 mL,则50 mL NO2和O2的混合气体通入水中变为硝酸,4NO2+O2+2H2O 4HNO3,则这50 mL气体中NO2体积为50 mL×45=40 mL,则O2体积为20 mL,原混合气体中NO2与O2的体积比为2∶1;若NO2过量,则剩余气体是10 mL NO,根据3NO2+H2O 2HNO3+NO,则有30 mL NO2转变为NO,还有30 mL NO2和O2的混合气体通入水中变为硝酸,则这30 mL气体中NO2体积为30 mL×45=24 mL,O2体积为(30-24)mL=6 mL,则原混合气体中NO2与O2的体积比为(30+24)∶6=9∶1,A错误。根据前面分析混合气体可能是40 mL NO2、20 mL O2,可能是54 mL NO2、6 mL O2,根据氮原子守恒,转变为硝酸用掉NO2的体积分别为40 mL、44 mL,则当剩余气体为NO时,试管中所得溶液的物质的量浓度更大,B正确。若将水换为NaOH溶液,则混合气体是40 mL NO2、20 mL O2时,试管内剩余气体依然为10 mL,而混合气体是54 mL NO2、6 mL O2时,没有气体剩余,C错误。继续向试管中通入相同状况下7.5 mL氧气,当剩余10 mL O2时,没有发生反应,剩余气体为17.5 mL O2;当剩余10 mL NO时,发生4NO+3O2+2H2O 4HNO3,则10 mL NO消耗7.5 mL氧气,最终试管中剩余气体体积为0,D错误。1.A
2.A
3.D
4.D
5.D
6.C
7.D
8.A
9.B
10.B
11.A
12.A
13.B
1.D
2.C
3.C
4.B
5.B
基础过关练
题组一 氮的固定
1.(2023江苏连云港期中)大气中的氮是取之不尽的天然资源,通过化学方法可以将其转化为人类需要的各种含氮化合物。下列过程属于氮的固定的是( )
A.工业利用氮气和氢气合成氨气
B.氨气和硫酸反应制取铵态氮肥
C.氨基酸合成人体所需的蛋白质
D.硝酸盐在细菌作用下生成氮气
2.(2022湖南东安一中期末)下列过程涉及的主要反应中,不含氮的固定的是( )
A.酸雨的形成 B.工业合成氨
C.光催化合成氨 D.雷雨肥庄稼
题组二 N2的结构和性质
3.N2是空气的重要组成部分,液氮蒸汽机是利用液态氮的蒸发来驱动机车,从而达到环境保护的目的。关于氮元素和氮气,下列叙述错误的是( )
A.氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族
B.N2的结构式:
C.自然界中的N主要以N2的形式存在于空气中
D.N2化学性质不活泼,可用作金属Mg冶炼的保护气
4.(经典题)(2022浙江台州期中联考)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.在雷雨天,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
D.氮气性质稳定,不能和金属发生反应
题组三 氮氧化物的性质
5.(2022山西朔州朔城一中开学检测)下列有关NO2的说法正确的是( )
A.NO2有毒,但因其易溶于水且与水反应,所以不属于大气污染物
B.NO2为红棕色气体,因此将NO2通入水中,溶液显红棕色
C.NO2可由N2与O2反应直接制备
D.NO2既有氧化性也有还原性
6.(2023重庆部分学校联考)俗话说“一场雷雨一场肥”,其中蕴含的化学知识如下:①N2+O2 2NO(吸热反应)、②2NO+O2、③3NO2+H2O 2HNO3+NO,硝酸再与土壤中的矿物质作用转化成农作物可利用的硝酸盐。下列有关说法错误的是( )
A.反应①属于氮的固定
B.反应①中NO既是氧化产物又是还原产物
C.反应①中反应物的总键能小于生成物的总键能
D.由反应③可知NO2不可用排水法收集
7.(经典题)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,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,液体充满试管,原来试管中盛装的气体 ( )
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.只能是NO2一种气体
C.可能是N2与NO的混合气体
D.可能是O2与NO2的混合气体
8.(2022北京中国人民大学附属中学期末)某混合气体中含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的至少两种气体。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。下列对于原混合气体成分的判断中,正确的是( )
A.肯定有SO2和NO
B.可能有O2和NO2
C.可能有Cl2和O2
D.肯定只有NO
9.(2022山东泰安期末)某无色混合气体可能含有NO、NO2、CO2、N2中的几种,将一定量的该气体依次经过如图所示的实验处理,结果得到酸性溶液,几乎无气体剩余。则该气体的组成为 ( )
A.NO、N2B.NO、CO2
C.NO2、CO2D.NO、CO2、N2
题组四 氮氧化物溶于水的计算
10.(2022山西沁源一中、榆社一中月考)将相同条件下的a mL NO、b mL NO2和c mL O2混合于同一试管中,并将试管倒置于水中,充分反应后,试管内气体无剩余,则a、b、c不可能是 ( )
A.1、1、1 B.2、1、1
C.3、7、4 D.1、5、2
11.如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2(不考虑反应2NO2N2O4)和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A.1∶1 B.5∶7
C.7∶5 D.4∶3
12.(经典题)(2023天津第一中学月考)在一定温度和压强下,将一支装有18 mL NO2和一定体积NO混合气体的试管倒立于盛有水的水槽中,待试管内液面不变后再通入12 mL O2,充分反应后,剩余3 mL气体,则原NO体积可能为( )
①13 mL ②9 mL ③8 mL ④6 mL ⑤4 mL
A.①④B.①⑤C.③④D.②⑤
13.(2022江西抚州临川二中月考)现有等体积混合而成的4组气体: ①NO2+O2、②NO2+NO、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,试管内液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>h1>h3>h2
C.h2>h3>h1>h4
D.h3>h2>h1>h4
能力提升练
题组一 自然界的氮循环及含氮物质的转化
1.(经典题)(2023湖南长沙实验中学月考)湿地土壤中氮元素含量及其迁移转化过程显著影响着湿地生态系统的结构和功能,湿地中氮循环的主要路径如图,下列说法正确的是( )
A.固氮作用是将气态含氮物质转化为固态含氮物质的过程
B.反硝化作用过程中,NO3−发生了氧化反应
C.NH4+通过硝化作用生成的NO2−属于还原产物
D.向湿地中排放含NO3−的废水易造成水体富营养化
2.(2023江苏盐城阜宁期中)最近科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法,反应机理如图,氨气在催化剂电极表面产生。下列说法正确的是( )
A.过程中存在H+发生氧化反应转化为H原子
B.该过程中,氮分子中键断裂产生N原子
C.在催化剂作用下,N2与H原子反应可能生成N2H4和NH3两种产物
D.与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法会消耗大量电能,没有研究价值
3.(2022山东枣庄滕州期末)部分含氮物质的转化关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.上述所有反应都是氧化还原反应
B.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径
C.N2在足量的O2中通过一步反应可生成NO2
D.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
题组二 氮氧化物溶于水的计算
4.(2022广东广州一中期中,)如图所示,在注射器里吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(按O2体积占15计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5 L·ml-1,则下列叙述不正确的是( )
A.最终剩余气体体积为36 mL
B.可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色
D.所得硝酸的物质的量约为3.3×10-4 ml
5.(2023重庆南开中学期中)一定条件下,将盛有60 mL NO2和O2的混合气体的试管倒立于装有足量水的水槽中,充分反应后(假设试管中溶质没有扩散到水槽中),试管内剩余10 mL气体,则下列说法正确的是(已知:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O)( )
A.原混合气体中NO2与O2的体积比可能为3∶1
B.当剩余气体为NO时,试管中所得溶液的物质的量浓度更大
C.若将水换为氢氧化钠溶液,试管中剩余气体体积依然为10 mL
D.继续向试管中通入相同状况下7.5 mL氧气,则试管中剩余气体体积可能为4.5 mL
答案与分层梯度式解析
专题7 氮与社会可持续发展
第一单元 氮的固定
基础过关练
1.A 氮的固定是指游离态的氮变为化合态的氮,氮气和氢气在高温、高压、催化剂条件下生成氨气,氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定,A正确。
2.A 氮的氧化物转化为HNO3,不属于氮的固定,A符合题意;工业合成氨、光催化合成氨均是将氮气转化为氨气,属于氮的固定,B、C不符合题意;氮气和氧气在放电条件下转化为NO,属于氮的固定,D不符合题意。
3.D N2会与金属Mg反应生成氮化镁,不可用作金属Mg冶炼的保护气,D项错误。
4.D N2中N元素的化合价处于中间价态,可以降低也可以升高,故N2既可作氧化剂又可作还原剂,A正确;雷雨天时,发生自然固氮,空气中N2和O2在放电条件下反应生成NO,B正确;氮的固定是将空气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程,C正确;氮气在一定条件下也能和某些金属发生反应,例如氮气和镁在点燃条件下反应生成氮化镁,D错误。
5.D NO2有毒,属于大气污染物,故A错误;NO2为红棕色气体,将NO2通入水中,得到的硝酸溶液无色,B错误;NO2不能由N2与O2反应直接制备,N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,C错误;NO2中N为+4价,处于中间价态,既能降低也能升高,NO2既有氧化性也有还原性,D正确。
6.C 闪电能使空气里的氮气转化为NO,属于自然固氮,A正确;反应①中,NO既是氧化产物又是还原产物,B正确;反应①为吸热反应,反应物的总键能大于生成物的总键能,C错误;NO2能与水反应,所以不能用排水法收集,D正确。
7.D 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后试管不能完全被液体充满,A、C错误;O2、NO2、H2O可发生反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3,若试管内只有NO2气体,通入适量O2后能完全被液体充满,但还有其他可能,如NO和NO2的混合气体等,B错误,D正确。
8.A 气体呈无色,所以一定没有Cl2、NO2;气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明混合气体中含有SO2;将剩余气体排入空气中,很快呈红棕色,说明原混合气体中含有NO,则原混合气体中没有O2,故该气体中一定含有NO、SO2,一定不含NO2、O2和Cl2。
9.B NO2是红棕色气体,在无色气体中不能存在。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和NO,发生反应:2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,2NO+O2 2NO2。然后将气体通入水中,得到酸性溶液,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。因此该混合气体中只含有NO、CO2,选B。
10.B 若气体无剩余,则NO、NO2、O2三种气体完全反应,生成了硝酸,假设NO、NO2、O2的物质的量分别是x ml、y ml、z ml,反应中x ml NO失去3x ml电子,y ml NO2失去y ml电子,z ml O2得到4z ml电子,根据得失电子守恒可得:3x+y=4z,同一温度和压强下气体体积之比等于物质的量之比,所以存在3a+b=4c,各选项中B的数据不能使关系式成立,选B。
11.A 在相同条件下,NO2、NO分别装满两个容积相同的试管,则二者的物质的量相同,n(NO2)=n(NO);根据氮原子守恒知,所得硝酸的物质的量相同,溶液的体积相同,所以两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1。
12.A
则一定体积的NO和(12-4.5)mL=7.5 mL的氧气发生反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,①若剩余气体为NO,则消耗NO为7.5×43 mL=10 mL,则原NO的体积为(10+3)mL=13 mL;②若剩余气体为氧气,则反应的氧气为(7.5-3)mL=4.5 mL,则原NO的体积为4.5× 43 mL=6 mL,答案为A。
13.B ①4NO2+O2+2H2O 4HNO3,剩余氧气的体积为原气体体积的38;②3NO2+H2O 2HNO3+NO,剩余NO的体积是原气体体积的23;③HCl完全溶于水,剩余氮气的体积为原气体体积的12;④Cl2+SO2+2H2O H2SO4+2HCl,无气体剩余,试管内液面上升的高度h4>h1>h3>h2,选B。
能力提升练
1.D 固氮作用是将游离态氮转化为含氮化合物的过程,A错误;反硝化作用过程中,NO3−中N元素化合价降低发生了还原反应,B错误;NH4+→NO2−,N元素化合价升高,NO2−属于氧化产物,C错误;向湿地中排放含NO3−的废水,可造成水体氮元素含量过高,造成水体富营养化,D正确。
知识归纳 自然界中的氮循环
2.C H+转化为H,化合价降低,发生还原反应,A错误;N2生成了NH3,但是没有产生N原子,B错误;在反应过程中可能生成N2H4和NH3, C正确;与传统工业合成氨法比较,电化学固氮法不需要高温高压,条件比较温和,具有研究价值,D错误。
3.C 涉及的反应中氮元素的化合价均发生了变化,因此都是氧化还原反应,A正确;工业上用氨催化氧化法制取硝酸,题图中路线①②③是工业生产硝酸的主要途径,B正确;氮气与足量的氧气在高温或放电的条件下反应生成NO,C错误;雷电固氮生成HNO3的过程是空气中的N2与O2在放电条件下反应产生NO,NO被O2氧化产生NO2,NO2与水反应生成硝酸,故图中路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,D正确。
4.B 常温常压下,气体体积之比等于其物质的量之比。根据4NO+ 3O2+2H2O 4HNO3,参加反应的O2的体积为30 mL×15=6 mL,参加反应的NO的体积为8 mL,最终剩余气体体积为20 mL+30 mL-6 mL-8 mL=36 mL,A项正确;在注射器中发生的反应为2NO+O2 2NO2和3NO2+H2O 2HNO3+NO,可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,反应后气体总物质的量减小,活塞缓缓向左移动,则B项错误,C项正确;据A选项中分析可得,参与反应的NO体积为 8 mL,则生成的HNO3的物质的量n(HNO3)=n(NO)=8×10−324.5 ml≈ 3.3×10-4 ml,D项正确。
5.B 若O2过量,则剩余O210 mL,则50 mL NO2和O2的混合气体通入水中变为硝酸,4NO2+O2+2H2O 4HNO3,则这50 mL气体中NO2体积为50 mL×45=40 mL,则O2体积为20 mL,原混合气体中NO2与O2的体积比为2∶1;若NO2过量,则剩余气体是10 mL NO,根据3NO2+H2O 2HNO3+NO,则有30 mL NO2转变为NO,还有30 mL NO2和O2的混合气体通入水中变为硝酸,则这30 mL气体中NO2体积为30 mL×45=24 mL,O2体积为(30-24)mL=6 mL,则原混合气体中NO2与O2的体积比为(30+24)∶6=9∶1,A错误。根据前面分析混合气体可能是40 mL NO2、20 mL O2,可能是54 mL NO2、6 mL O2,根据氮原子守恒,转变为硝酸用掉NO2的体积分别为40 mL、44 mL,则当剩余气体为NO时,试管中所得溶液的物质的量浓度更大,B正确。若将水换为NaOH溶液,则混合气体是40 mL NO2、20 mL O2时,试管内剩余气体依然为10 mL,而混合气体是54 mL NO2、6 mL O2时,没有气体剩余,C错误。继续向试管中通入相同状况下7.5 mL氧气,当剩余10 mL O2时,没有发生反应,剩余气体为17.5 mL O2;当剩余10 mL NO时,发生4NO+3O2+2H2O 4HNO3,则10 mL NO消耗7.5 mL氧气,最终试管中剩余气体体积为0,D错误。1.A
2.A
3.D
4.D
5.D
6.C
7.D
8.A
9.B
10.B
11.A
12.A
13.B
1.D
2.C
3.C
4.B
5.B
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