2024届高三新高考化学大一轮专题复习课时作业：氮气及氮的氧化物

2024届新高考化学大一轮专题复习课时作业

氮气及氮的氧化物

一、选择题（共15题）

1、下列有关氮的化合物的说法不正确的是(  )

A. 的空间构型是直线形

B. 可形成 、 离子

C. 氮氧化物排放到空气中，会导致光化学烟雾

D. 当 时，用 溶液可完全吸收 、 的混合物

2、下列对于二氧化氮的说法正确的是(　　)。

A.NO2能与水反应生成硝酸,故NO2为酸性氧化物

B.除去N2中混有的NO2,可将混合气体通入水中,将NO2溶解

C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH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

D.NO2是大气污染物之一

3、氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是()

A. 自然固氮、人工固氮都是将 转化为

B. 侯氏制碱法以 、 、 、 为原料制备 和

C. 工业上通过 催化氧化等反应过程生产

D. 多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”

4、自然界的氮循环如图所示。下列说法中，不正确的是()

A. 工业合成氨属于人工固氮

B. 雷电作用下 与 发生化学反应

C. 在氮循环过程中不涉及氧化还原反应

D. 含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化

5、将a mL NO、b mL NO2和c mL O2混合于同一试管中，将试管倒置于水中，充分反应后，试管内气体全部消失，则a∶b∶c不可能是(  )

A．1∶1∶1           B．2∶1∶1

C．3∶7∶4           D．1∶5∶2

6、四氧化二氮和肼常用作火箭发射的推进剂,发生反应N2O4+2N2H4

3N2+4H2O。下列关于该反应的说法错误的是(　　)

A.肼中N的化合价为-2价,表现还原性

B.N2O4为氧化剂,发生还原反应

C.每生成8.4 g N2转移0.8 mol电子

D.氧化产物与还原产物的质量之比为1∶2

7、无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种,将一定量的甲气体经过下列实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为(　　)

A.NO2、N2         B.NO、CO2

C.NO2、CO2         D.NO、CO2、N2

8、硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是()

A. 和 均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因

B. 汽车尾气中的主要大气污染物为 、 和

C. 植物直接吸收利用空气中的 和 作为肥料，实现氮的固定

D. 工业废气中的 可采用石灰法进行脱除

9、已知HNO2在低温下较稳定,酸性比醋酸略强,既有氧化性又有还原性,其氧化产物、还原产物与溶液pH的关系如下表。下列有关说法错误的是(　　)

A.碱性条件下,NaNO2与NaClO反应的离子方程式为+ClO-+Cl-

B.向冷的NaNO2溶液中加入滴有淀粉的氢碘酸,溶液变蓝色

C.向冷的NaNO2溶液中通入SO2得不到HNO2

D.低温时不用其他试剂不能区分HNO2溶液与Na2CO3溶液

10、在 催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(  )

A.含 分子参与的反应一定有电子转移

B.由 生成 的反应历程有2种

C.增大 的量， 的平衡转化率不变

D.当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少

11、常温常压下,向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2,最终试管中剩余的气体成分和体积为(　　)

A.NO,1.0 mL           B.O2,0.5 mL

C.NO2,1.0 mL           D.无法确定

12、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→HNO3④N2→NO　⑤N2→NH3

A．①           B．②⑤

C．④           D．③④

13、如下图所示,两个连通容器用活塞分开,左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2,且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞,使NO与O2充分反应。下列判断正确的是(不考虑NO2转化为N2O4)(　　)。

A.开始时左右两室分子数相同

B.反应前后NO室压强相同

C.最终容器内气体密度与原来相同

D.最终容器内无O2存在

14、将盛有N2和NO2(无N2O4)混合气体的试管倒立于水中,经过足够长的时间后,试管内气体的体积缩小为原来的一半,则原混合气体中N2和NO2的体积比是(  )

A.3∶1           B.1∶3

C.1∶2           D.1∶1

15、汽车发动机在稀燃和富燃条件下交替进行，将尾气中的 在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下：

下列说法错误的是()

A.稀燃过程中， 作催化剂， 与氧气反应生成

B.稀燃过程中， 与 反应可能生成 和

C.富燃过程中， 催化下 被 还原的反应为

D. 富燃过程中，还原产物为 和

二、非选择题（共4小题）

16、(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。

①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。

②图乙中反应的现象是_______________________。

③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有________，说明NO2在该反应中表现出________性。

④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式： _________________________。

(2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C。

①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式： _______________。

②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。

资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。

Ⅰ.装置A中的试剂是________。

Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是__________、________。

Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤是________(填字母)。

a．通入NO2

b．打开弹簧夹

c．点燃酒精灯

d．当硬质玻璃管内充满红棕色气体后，关闭弹簧夹

17、氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物,必须进行处理。

(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:       。

(2)在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低NOx的排放,当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO和CO反应生成N2和另一种无毒气体的化学方程式:       。

(3)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH3+6NO

5N2+6H2O,8NH3+6NO27N2+12H2O。同温同压下,3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的体积之比是            。

(4)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理,若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐,该钠盐的化学式是              。

18、为有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验。按图组装好实验装置，并检查装置的气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。

(1)打开止水夹a，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶中。关上止水夹a，观察到的现象是______________，原因是______________。

(2)然后轻轻摇动烧瓶，烧瓶中观察到的现象是_________，产生此现象的原因是_____________________。

(3)若最后烧瓶中充满了水，则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为________(同温同压下)，用化学方程式说明你是如何计算的_____。

19、汽车尾气中常含有CO、NOx等气体,为减轻污染,一般汽车都加装了“催化净化器”,可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理,设计了下图所示装置(部分夹持装置已略去)。

(1)装置(Ⅲ)的主要作用为                。

(2)停止加热,打开活塞K,通入适量氧气时,装置(Ⅱ)中可观察到的现象是                 。

(3)该套装置中有不完善之处,还应在装置(Ⅳ)后补充       。

(4)工业上常用纯碱液来吸收NOx,有关反应的化学方程式为2NO2+Na2CO3===NaNO2+NaNO3+CO2、NO2+NO+Na2CO3===2NaNO2+CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收,则a、b应满足的关系为        。Na2CO3溶液的物质的量浓度为             mol·L-1(不必化简)。

答案与解析

1、D

解析： 项， 与 互为等电子体，等电子体的结构相似，已知 为直线形的分子，所以 的空间构型为直线形，故A正确；B项， 中能与 形成配位键，所以 可形成 、 离子，故B正确；C项，光化学烟雾是一次污染物（如氮氧化物、碳氢化合物等）发生光化学反应后生成的二次污染物，氮氧化物排放到空气中，会导致光化学烟雾，故C正确；D项，根据反应方程式 、 ，当 时，用 溶液不能完全吸收 、 的混合物，故D错误。

2、D

解析: NO2与H2O反应除生成HNO3外还生成NO,故NO2不是酸性氧化物,A项错误;除去N2中混有的NO2,若将混合气体通入水中,NO2溶解的同时又生成新的杂质NO,B项错误;NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液,所以用NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区分开,C项错误。

3、A

解析：A.自然固氮是将 转化为含氮化合物，不一定是转化为 ，比如大气固氮是将 会转化为 ，A错误；B.侯氏制碱法以 、 、 、 为原料制备 和 ，反应的化学方程式为 ，B正确；C.工业上通过 催化氧化等反应过程生产 ，相关的化学反应方程式为 、 、 、 ，C正确；D.氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确。

4、C

解析： 项，工业合成氨是将 与 在一定条件下反应生成 ，属于人工固氮，故A正确；B项，雷电作用下 与 发生化学反应生成 ，故B正确；C项， 与 发生化学反应生成 的反应是氧化还原反应，所以在氮循环过程中涉及氧化还原反应，故C错误；D项，由氮循环的示意图可知，通过生物体可以将铵盐和蛋白质相互转化，实现了含氮无机物与含氮有机化合物的相互转化，故D正确。

5、B

解析：根据发生的反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3分析，若气体能完全溶于水，即NO、NO2、O2三种气体恰好完全反应，全部生成了硝酸，在反应中a mol NO失去3a mol电子，b mol NO2失去b mol电子，c mol O2得到4c mol电子，根据反应中得失电子守恒，应该有3a＋b＝4c成立，只有B项的比例不能使关系式成立，故选B。

6、D

解析：根据题给化学方程式分析。肼中N的化合价为-2价,反应后化合价升高,表现还原性,A项正确;N2O4中氮元素反应后化合价降低,N2O4是氧化剂,发生还原反应,B项正确;8.4 g N2的物质的量是0.3 mol,则每生成8.4 g N2时转移0.8 mol电子,C项正确;氧化产物与还原产物的物质的量之比是2∶1,质量之比也是2∶1,D项错误。

7、B

解析：混合气体无色,气体中不含NO2,气体通过Na2O2后显红棕色,说明原混合气体中含有NO,且有与Na2O2反应生成O2的气体CO2,通入水中,溶液呈酸性,且几乎无气体剩余,说明原气体中不含N2。

8、D

解析： 是红棕色且有刺激性气味的气体，而 是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气中的主要大气污染物为 与 的氧化物，如 和 等，B错误；氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误；工业废气中的 可采用石灰法进行脱除，如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理，D正确。

9、D

解析：由表中数据知,碱性条件下HNO2可被氧化为,ClO-有强氧化性,能将N氧化为N,同时ClO-被还原为Cl-,所以A项正确;酸性条件下,NaNO2有氧化性,而I-具有强还原性,能将I-氧化成I2,淀粉遇碘变蓝,所以B项正确;HNO2具有氧化性,SO2具有强还原性,因此亚硝酸能将SO2氧化成硫酸根离子,HNO2被还原为NO、N2O和N2中的一种,所以C项正确;由信息可知,HNO2在低温下较稳定,且亚硝酸的酸性强于醋酸,醋酸的酸性强于碳酸,即亚硝酸的酸性强于碳酸,亚硝酸和碳酸钠溶液采用互滴的方法进行区分,把碳酸钠溶液滴入亚硝酸溶液,立即产生气体,将亚硝酸溶液滴入碳酸钠溶液,过一段时间后才产生气体,所以D项错误。

10、D

解析：A.根据反应机理的图示知，含 分子发生的反应有 、 、 、 ，含 分子 、 、 中 元素的化合价依次为 价、 价、 价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；B.根据图示，由 生成 的反应历程有2种，B项正确； 是催化剂，增大 的量， 的平衡转化率不变，C项正确；D.无论反应历程如何，在 催化下丙烷与 反应制备丙烯的总反应都为 ，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误。

11、A

解析：NO和O2在水中发生反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3,根据化学方程式可知,1.5 mL O2与NO反应时消耗2.0 mL NO,故NO有剩余,其体积为3.0 mL-2.0 mL=1.0 mL。

12、C

解析：该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④中N元素的化合价升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③ NO2→HNO3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。

13、C

解析: 两边容器的体积相同,密度相同,则气体的质量相同,因为二者的摩尔质量不同,所以气体的物质的量不同,分子数不同,A项错误;因为两边气体分子数不同,所以压强不同,又因为发生反应2NO+O2===2NO2,反应前后气体物质的量减小,NO室压强减小,B项错误;根据质量守恒分析,气体总质量不变,容器的总体积不变,所以气体密度与原来相同,C项正确;二者质量相同,因为一氧化氮和氧气的摩尔质量比为30∶32=15∶16,所以一氧化氮和氧气的物质的量比为16∶15,二者按物质的量之比为2∶1反应,所以氧气应有剩余,D项错误。

14、B

解析：设原混合气体中含有x mol N2,y mol NO2,相同条件下气体的物质的量与体积成正比。盛有N2和NO2的混合气体的试管倒立于水中发生3NO2+H2O===2HNO3+NO,则

3NO2+H2O===2HNO3+NO

3 1

y 

则(x+)∶(x+y)=1∶2,

解得x∶y=1∶3。

15、D

解析：由反应原理图（稀燃）可知， 作催化剂， 与氧气反应生成 ，故A正确；稀燃过程中， 与 发生氧化还原反应，反应可能生成 和 ， 的化合价由 变为 、 ，故B正确；由富燃过程原理图可知， 催化下 被 还原为 ，反应为 ，故C正确；富燃过程中，反应为 ，还原产物为 ， 为氧化产物，故D错误。

16、解析：(1)①NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。②NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。③NO遇空气被氧化成NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。④由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2===NO＋SO3。

(2)①由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO24MgO＋N2。②由资料信息2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2以避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管内充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，在确认装置中充满NO2后才开始加热)。

答案：(1)①下　②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色　③NO　氧化　④NO2＋SO2===NO＋SO3

(2)①4Mg＋2NO24MgO＋N2

②Ⅰ.NaOH溶液　Ⅱ.吸收NO2，避免污染环境　收集N2　Ⅲ.badc

17、答案 (1)3NO2+H2O===2HNO3+NO

(2)2NO+2CON2+2CO2

(3)1∶3

(4)NaNO2

解析 (1)NO2转化为HNO3的化学方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO。

(2)根据题目信息可知,NO被CO还原为N2,而CO被氧化成CO2,化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。

(3)V(NO)+V(NO2)=3.0 L,V(NO)+V(NO2)=3.5 L,则V(NO)=0.75 L,

V(NO2)=2.25 L,V(NO)∶V(NO2)=1∶3。

(4)NO中氮的化合价为+2价,NO2中氮的化合价为+4价,二者按物质的量之比1∶1混合时与NaOH反应生成盐中氮元素的化合价必然为+3价,即为NaNO2。

18、解析：(1)无色的NO能与O2反应生成红棕色的NO2。(2)轻轻摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以烧瓶中的红棕色气体又变为无色，因为烧瓶内气体的量减少，引起烧瓶内气体的压强减小，所以烧杯内的水会倒吸入烧瓶中，使烧瓶中液面上升。(3)发生的反应为①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则当NO与氧气的体积之比为4∶3时，完全溶于水。

答案：(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色　发生反应2NO＋O2===2NO2

(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色，烧杯中的水倒吸至烧瓶中(或烧瓶中液面上升)　发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

(3)4∶3　发生的反应为①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，当NO与氧气的体积之比为4∶3时，完全溶于水

19、答案：(1)检验CO是否转化为CO2

(2)出现红棕色气体

(3)尾气处理装置

(4)a∶b≥1∶1

解析：(1)CO和NO在催化剂和加热条件下转化为N2和CO2,CO2与澄清石灰水反应生成CaCO3而出现浑浊,所以装置(Ⅲ)的主要作用是检验CO是否转化为CO2。

(2)由于有部分NO没有转化为N2,向装置中通入氧气时,装置(Ⅱ)中的NO与O2反应生成红棕色的NO2。

(3)由于尾气中仍残留未反应的CO、NO,所以该套装置应增加尾气处理装置。

(4)根据反应2NO2+Na2CO3===NaNO2+NaNO3+CO2、NO2+NO+Na2CO3

===2NaNO2+CO2可知,NO2和NO的物质的量之比应大于或等于1∶1,气体才会反应完全。与NO2和NO在同一反应中反应的Na2CO3的物质的量为 mol,与NO2单独反应的Na2CO3的物质的量为 mol,故Na2CO3的总物质的量为 mol,Na2CO3的物质的量浓c(Na2CO3)=mol·L-1。