高中第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环第1课时课后测评

这是一份高中第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环第1课时课后测评，共17页。试卷主要包含了下列有关氮气的说法正确的是，下列说法中不正确的是等内容，欢迎下载使用。

第1课时 氮气与氮的固定 氮的氧化物
基础过关练
题组一 自然界中的氮循环与氮的固定
1.(2023广东部分名校联考)下列过程涉及的反应中,不含氮的固定的是( )
2.(2024安徽蚌埠期末)自然界中的氮循环过程如图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.过程①、②及工业合成氨均属于氮的固定
B.反应③的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3
C.反应④中,生成1 ml NO3-,至少需要提供4 ml O2
D.过程中参与循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素
3.(2024福建三明一中月考)氮循环是海洋生态系统的基础和关键,其中无机氮循环过程如图所示。
下列关于海洋无机氮循环的说法中,不正确的是 ( )
A.过程2中,可能需要O2参与反应
B.过程3中,含氮微粒发生的均为还原反应
C.过程4中,生成1 ml NH4+至少转移8 ml电子
D.过程5中,反应后氮元素的化合价均降低
题组二 氮气的性质
4.下列有关氮气的说法正确的是( )
A.氮气是可溶于水的无色气体
B.点燃条件下,氮气在氧气中燃烧生成NO
C.氮气既有氧化性,又有还原性
D.在合成氨气的反应中,氮气发生氧化反应
5.(2023四川成都期中联考)下列说法中不正确的是( )
A.N2化学性质不活泼,所以N2可在电焊时作保护气
B.氮气与氧气在汽车内燃机中反应,若氧气过量则可直接生成NO2
C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐
D.在反应3Mg+N2 Mg3N2中,N2为氧化剂
题组三 一氧化氮和二氧化氮
6.(2023河北张家口期末)下列关于NO、NO2的说法正确的是( )
A.NO2能与水反应生成硝酸,但NO2不是酸性氧化物
B.NO2可由N2与O2反应直接制备
C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液,溶于足量NaOH溶液得无色溶液的是NO2,得橙色溶液的为溴蒸气
D.NO、NO2均可用排水法收集
7.(2023江西南昌期中)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,试管完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是( )
A.氮气与二氧化氮的混合气体
B.氧气与二氧化氮的混合气体
C.一氧化氮与二氧化氮的混合气体
D.二氧化氮气体
8.(2023山东泰安期末)如图所示的试管中装有12 mL NO,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
9.(2023河南郑州外国语学校月考)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+4CO 4CO2+N2
10.(2024河北保定月考)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,并检验装置气密性,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进入烧瓶。关闭止水夹,首先观察到烧瓶中的现象是 ,产生此现象的化学方程式为 。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为 ,产生此现象的化学方程式为 。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,操作的关键是 。
能力提升练
题组一 氮的氧化物与水反应的有关计算
1.(不定项)将盛有12 mL NO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,剩余2 mL无色气体(同温同压下),则原混合气体中O2的体积可能是( )
A.1.2 mL B.2.4 mL C.3.6 mL D.4 mL
2.(2024河南南阳期末)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(假设只含两种气体,且氮气与氧气的体积比为4∶1),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力,所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下,气体摩尔体积约为24.5 L·ml-1,下列说法错误的是( )
A.最终剩余气体中NO体积为12 mL
B.可观察到注射器的活塞缓缓向左移动,最终活塞最左端停在约36 mL刻度处
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.若反应前后液体体积不变,所得硝酸溶液的浓度约为0.065 ml·L-1
题组二 氮氧化物的性质探究
3.(2023湖北武汉期末)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实验的处理,结果得到酸性溶液,而无气体剩余。则该气体的组成为( )
A.NO、N2 B.NO、CO2
C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2
4.(2024河南驻马店期末)NO2是大气污染物之一,实验室拟将NO2与Cl2混合并用NaOH溶液吸收的方法消除其污染。回答下列问题:
(1)氯气的制备
①仪器M的名称是 。
②欲用MnO2和浓盐酸制备并收集一瓶纯净、干燥的氯气,选择上图中的装置,其连接顺序为 (按气流方向,用导管口处小写字母表示)。
③装置D的作用是 ;装置F的作用是 。
(2)用如图所示装置,探究Cl2和NO2在NaOH溶液中的反应。查阅有关资料可知:HNO2是一种弱酸,且不稳定,易分解生成H2O、NO和NO2。
①装置X和装置Z的作用是 。
②实验时观察到X中有黄绿色气体,Z中有红棕色气体,若通入适当比例的Cl2和NO2,Y中观察不到气体颜色,反应结束后在Y中加入稀硫酸无现象,则Y中发生反应的化学方程式是 。
③反应结束后,取适量Y中溶液置于试管中,加入稀硫酸,若有红棕色气体产生,解释产生该现象的原因:
。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第3节 氮的循环
第1课时 氮气与氮的固定 氮的氧化物
基础过关练
1.A NO2转化为HNO3,不属于氮的固定,A项符合题意;人工合成氨、光催化合成氨都是将N2转化为NH3,属于氮的固定,B、C项不符合题意;N2和O2在放电时生成NO,属于氮的固定,D项不符合题意。
2.C 过程①、②及工业合成氨都是将游离态氮转化为化合态氮的过程,均属于氮的固定,故A正确;由氮循环过程可知,反应③为一氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,故B正确;反应④为在硝化细菌作用下氨气与氧气反应生成NO3-,NH3~8e-~NO3-,O2~4e-,由得失电子守恒可知,生成1 ml NO3-需要提供氧气的物质的量为2 ml,故C错误;由题图可知,氮循环过程中参与循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素,故D正确。
3.D 过程2中,,氮元素的化合价在不断升高,需要外加氧化剂,所以可能需要氧气参加反应,故A正确;过程3中,,所以含氮微粒发生的均为还原反应,故B正确;过程4中,NO3-生成NH4+,氮元素化合价由+5变为-3,所以生成1 ml NH4+至少转移8 ml电子,故C正确;过程5中,NH4+转化为N2,氮元素化合价由-3变为0,化合价升高,故D不正确。
4.C 氮气难溶于水,故A错误;点燃条件下,氮气在氧气中不能燃烧,故B错误;氮元素的最低化合价为-3价,最高化合价为+5价,氮气中氮元素的化合价为0,在化学反应中氮元素的化合价可能升高,也可能降低,N2既有氧化性,又有还原性,故C正确;氮气中氮元素的化合价由0价降低到-3价,发生还原反应,故D错误。
5.B N2化学性质不活泼,常用作保护气,A正确;氮气与氧气在汽车内燃机中反应生成NO,NO进一步被氧气氧化生成NO2,B错误;“雷雨发庄稼”所包含的化学变化:放电时氮气被O2氧化生成NO,NO被O2氧化为NO2,NO2与H2O反应产生HNO3,HNO3进一步转变为硝酸盐,C正确;在反应3Mg+N2 Mg3N2中,氮元素化合价降低,为氧化剂,D正确。
6.A NO2与H2O反应除生成HNO3外还生成NO,所以NO2不是酸性氧化物,故A正确;N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO,不能直接生成NO2,故B错误;NO2、溴蒸气与足量NaOH溶液作用均得无色溶液,所以用NaOH溶液无法鉴别NO2与溴蒸气,故C错误;NO与水不反应且难溶于水,可用排水法收集,NO2与水反应,不能用排水法收集,故D错误。
7.A 二氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO2+O2+2H2O 4HNO3,一氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,因此B、C、D项均不符合题意;氮气难溶于水,在溶液中不能与氧气反应,水不能完全充满试管,A项符合题意。
8.A NO为无色气体,向题图装置中通入O2发生反应:4NO+3O2+2H2O 4HNO3,所以试管内液面上升,根据相同条件下气体的物质的量之比等于体积比可知,12 mL NO全部反应,消耗O2的体积为9 mL>8 mL,所以O2不足,NO过量,最后剩余的是NO,故选A。
9.B 由题图可以看出发生的反应为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,该转化过程中N、O、C 3种元素的化合价发生了变化,A、C、D正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,B错误。
10.答案 (1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2 2NO2
(2)红棕色气体变为无色,烧瓶中液面上升 3NO2+H2O 2HNO3+NO
(3)慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶
解析 (1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色。
(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O 2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,应通入氧气使NO与氧气反应转化为NO2,NO2再与水反应,最终全部转化为硝酸,操作的关键是慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶。
能力提升练
1.AD 剩余2 mL无色气体可能为氧气,也可能为一氧化氮。若剩余的2 mL无色气体为氧气,设参加反应的氧气的体积为x,则有:
4NO2+O2+2H2O 4HNO3
4xx
4x+x=12 mL-2 mL=10 mL,解得x=2 mL,所以氧气的体积为2 mL+2 mL=4 mL;
若剩余的2 mL无色气体为NO,根据反应3NO2+H2O 2HNO3+NO可知,参与此反应的NO2为6 mL,设混合气体中氧气的体积为y,则有:
4NO2+O2+2H2O 4HNO3
4yy
4y+y=12 mL-6 mL=6 mL,解得y=1.2 mL,故选A、D。
2.B 分析题给数据可知水是过量的,30 mL空气中氧气体积为30 mL×15=6 mL,根据反应4NO+3O2+2H2O 4HNO3可知,6 mL O2消耗8 mL NO,最后剩余NO为(20-8) mL=12 mL,故A正确;注射器内气体减少,注射器的活塞缓缓向左移动,溶液约5 mL,剩余气体难溶于水,约为12 mL+(30-6) mL=36 mL,所以最终活塞最左端停在约41 mL刻度处,故B错误;NO是无色气体,NO2是红棕色气体,注射器内先后发生反应2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO,所以气体由无色变成红棕色,最后变成无色,故C正确;若反应前后液体体积不变,根据4NO+3O2+2H2O 4HNO3可知,生成的硝酸的物质的量浓度为0.008 L24.5 L·ml-10.005 L≈0.065 ml·L-1,故D正确。
方法点津 当体系中同时存在NO、O2和H2O时,最终反应结果可表示为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,利用此反应进行相关计算。
3.B
无色混合气体通过盛有足量Na2O2的干燥管后,得到NO2和O2的混合气体,根据2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2、2NO+O2 2NO2可知,原无色混合气体中含有NO、CO2,故选B。
4.答案 (1)①分液漏斗 ②b→e→f→g→h→c→d→i ③吸收Cl2中的HCl 除去多余的氯气,防止污染空气
(2)①观察气泡产生的快慢,便于控制Cl2和NO2的进入量的比例 ②Cl2+2NO2+4NaOH 2NaNO3+2NaCl+2H2O ③NO2的量过多,NO2与NaOH溶液反应生成了NaNO2,加入稀硫酸后NO2-发生歧化反应生成NO、H2O和NO2
解析 (1)①仪器M为分液漏斗。②实验室用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取氯气,制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气,依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去杂质,氯气密度大于空气密度,用向上排空气法收集,尾气用氢氧化钠溶液吸收,所以正确的连接顺序为b→e→f→g→h→c→d→i。③浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有氯化氢,氯化氢极易溶于水,氯气在饱和食盐水中的溶解度很小,装置D中饱和食盐水可吸收氯气中的氯化氢;氯气有毒,多余的氯气需用氢氧化钠溶液进行吸收。(2)①氯气在饱和食盐水中的溶解度很小,二氧化氮在四氯化碳中不溶,所以分别通入两种气体后,会看到产生气泡,通过观察产生气泡的快慢控制Cl2和NO2的进入量的比例。②通入适当比例的氯气和二氧化氮,Y中观察不到气体颜色,说明氯气和二氧化氮完全反应,反应结束后在Y中加入稀硫酸无现象,说明没有生成NO2-,氯气、二氧化氮、NaOH发生氧化还原反应生成硝酸钠、氯化钠和水,化学方程式为Cl2+2NO2+4NaOH 2NaNO3+2NaCl+2H2O。③通入的二氧化氮的量过多,则过量的二氧化氮与NaOH溶液反应生成了NaNO2,加入稀硫酸后NO2-在酸性环境下发生歧化反应生成一氧化氮、水和二氧化氮,二氧化氮为红棕色气体,所以会看到出现红棕色气体。
A.酸雨的形成
B.人工合成氨
C.光催化合成氨
D.雷雨发庄稼