高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环第1课时课时练习

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环第1课时课时练习，共12页。试卷主要包含了下列过程不属于固氮的是，自然界中的氮循环如图所示，下列关于N2的说法错误的是等内容，欢迎下载使用。

1.下列过程不属于固氮的是（ ）
A．雷电时生成氮的氧化物
B．工业上用氢气与氮气合成氨
C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐
D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐
2.将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下列反应中能实现人工固氮的是（ ）
A．闪电
B．电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
C．根瘤菌固氮
D．合成氨车间
3.自然界中的氮循环如图所示。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N2与O2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
4.依据下图中氮元素及其化合物间的转化关系，判断下列说法不正确的是（ ）
A.X是N2O5
B．可用排空气法收集NO
C．工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D．由NH3→N2，从原理上看，可通过NH3与NO2反应实现
5.下图是氮元素的循环示意图，下列说法错误的是（ ）
A．NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 均由氮气经氧化反应得到
B．氮肥的生产属于人工固氮
C．循环中氮元素既发生氧化反应，又发生还原反应
D．尿素及动植物的遗体一定含氮元素
6.下列关于N2的说法错误的是（ ）
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气
B．反应N2＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2的质量约占空气总质量的 eq \f(4,5)
D．在反应3Mg＋N2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Mg3N2中，N2做氧化剂
7.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
8.发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量的高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均无色，但在卫星发射现场却看到火箭喷出大量红烟。产生红烟的原因是（ ）
A.高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2与NO反应生成CO与NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
9.四支容积相同的试管中分别充满NO、HCl、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示。其中原试管充满NO2的是（ ）
10.下列有关NO与NO2的叙述正确的是（ ）
A．NO是无色气体，可用排空气法收集
B．常温下，氮气与氧气混合就可迅速产生NO
C．常温下NO不易与空气中的O2化合生成NO2
D．NO2溶于水，与水反应生成NO
11.有一充有10 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有6 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为（ ）
A．1∶4 B．2∶3
C．1∶3 D．4∶1
12.盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内气体的体积减小为原来的一半。则原混合气体中O2和NO2的体积比是（ ）
A．2∶1 B．1∶2
C．3∶2 D．3∶1
13.按如图进行实验，试管内装有12 mL NO，然后间歇而缓慢地通入8 mL O2，下列有关实验最终状态的描述正确的是（ ）
A．试管内气体呈红棕色
B．试管内气体为无色的NO
C．试管内气体为无色的O2
D．试管内液面上升至充满整个试管
14.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2（已知Mg3N2极易与水蒸气反应）的装置如图所示（夹持和加热装置略去）：
下列说法正确的是（ ）
A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B．若去掉装置C，对产品纯度无影响
C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热装置D
D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
15.无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理，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．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2
C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2
16.某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现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。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．肯定没有Cl2和NO2，可能有O2
C．可能有Cl2和O2
D．肯定只有NO
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1.关于氮及其化合物间的转化关系图如下：
则下列说法不正确的是（ ）
A．路线①②③④是人工固氮生产硝酸的主要途径
B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是自然固氮生成硝酸的主要途径
C．上述所有反应都属于氮的固定
D．上述所有反应都是氧化还原反应
2.关于氮气的性质的说法中，错误的是（ ）
A．通常情况下，氮气性质很不活泼
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小（通常情况下）
D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂
3.某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片，振荡，得到橙色溶液，气体颜色消失，再移走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气体中的（已知Br2蒸气呈红棕色，含Br2的溶液呈橙色）（ ）
A．N2、NO2、Br2 B．NO2、O2、NO
C．NO2、NO、N2 D．N2、O2、Br2
4.
在常温常压下，将等体积混合而成的四组气体：①NO2＋O2，②NO2＋NO，③HCl＋N2，④SO2＋O2，分别通入相同的试管中，并将试管立即倒立于水槽中，如图所示，待试管内液面稳定后，剩余气体的体积依次为V1、V2、V3、V4，其中最小的是（ ）
A．V1 B．V2
C．V3 D．V4
5.12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的气体分别是（ ）
①2.4 mL O2 ②1.2 mL NO ③4 mL O2
④3.6 mL NO
A．②或③ B．①或②
C．③或④ D．①或④
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6.氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气转化为含氮的化合物，有的转化发生在含氮的化合物之间。下列过程中，以游离态的氮为原料，最终产生含氮的化合物的是（ ）
A．工业合成氨 B．硝化细菌的硝化过程
C．动物尸体腐烂 D．豆科植物的根瘤菌固氮
7.在标准状况下，将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为（ ）
A． eq \f(1,14) ml·L－1 B． eq \f(4,5) ml·L－1
C． eq \f(1,28) ml·L－1 D． eq \f(1,42) ml·L－1
8.将盛有25 mL N2和NO2混合气体的量筒倒置于水槽中，一段时间后，气体体积减小到15 mL且不再变化（同温同压下），原混合气体中N2和NO2的体积比是（ ）
A．4∶1 B．2∶3
C．1∶4 D．2∶1
9.如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO，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，直到两个试管内都充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为（ ）
A．1∶1 B．5∶7
C．7∶5 D．4∶3
三、非选择题
10.运用氮及其化合物的知识，完成下列各题。
（1）下列属于氮的固定的是 。
A．氨气催化氧化生成NO气体
B．人工模拟根瘤菌固氮的原理合成氨
C．空气通过灼热的铜网时，氧气反应后剩余氮气
D．将氮气降温、加压得到固态的氮
（2）氮的循环在自然界元素的循环中具有重要意义，有些循环是从氮气到氮的化合物，有些循环是从氮的化合物到氮的化合物。下列过程中以游离态氮为原料，最终产生氮的化合物的是 。
A．工业合成氨
B．硝化细菌的硝化过程
C．动物尸体腐烂
D．豆科植物的根瘤菌固氮
E．盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛
（3）下列环境问题与二氧化氮的排放有关的是 。
A．酸雨 B．光化学烟雾
C．臭氧空洞 D．温室效应
（4）下列气体都有毒，使人中毒的原理与CO相似的是 。
A．Cl2 B．SO2
C．NO D．NO2
（5）将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到a mL无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5 mL无色气体B。试回答下列问题：
①气体A是 ；气体B是 。
②a的值是 。
③V的取值范围是 。
1.如图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打开夹子，可发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是下列的（ ）
A．氢氧化钠溶液、二氧化碳
B．水、氯化氢
C．氢氧化钠溶液、一氧化氮
D．水、二氧化氮
2.硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后，会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，氨也可以用来处理氮氧化物。例如，氨与一氧化氮可发生如下反应：4NH3＋6NO eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△)) 5N2＋6H2O。将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 ml·L－1 NaOH溶液中，恰好被完全吸收。下列说法不正确的是（ ）
A．原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为16.8 L
B．所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为1∶2
C.若用氨处理，所需氨在标准状况下的体积可能为22.4 L
D.在用氨处理氮氧化物时，氮氧化物发生还原反应
3.为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理（反应方程式：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O）。现有由a ml NO、b ml NO2、c ml N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收（无气体剩余），则此NaOH溶液的物质的量浓度为（ ）
A． eq \f(a＋b＋c,V) ml·L－1 B． eq \f(a＋b＋2c,V) ml·L－1
C． eq \f(2a＋b＋c,V) ml·L－1 D． eq \f(b＋2c,V) ml·L－1
4.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被CO还原的化学方程式： 。
（3）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△)) 5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2 eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△)) 7N2＋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 。
第1课时 自然界中的氮循环 氮的固定
必备知识基础练
1．答案：C
解析：A项，雷电时生成氮的氧化物，为自然固氮；B项，工业上用氢气与氮气合成氨，为人工固氮；C项，植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，故不属于氮的固定；D项，豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，为生物固氮。
2．答案：D
解析：氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮的过程，分为自然固氮和人工固氮两种，A、C为自然固氮，D为人工固氮。
3．答案：C
解析：工业合成氨属于人工固氮，故A正确；在雷电作用下N2与O2发生化学反应生成NO，故B正确；在氮循环过程中人工固氮、氨或铵盐转化为亚硝酸盐、亚硝酸盐转化为硝酸盐、在雷电作用下氮的转化等都是氧化还原反应，故C不正确；硝酸盐可转化为蛋白质，动植物遗体转化为氨或铵盐，所以含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，故D正确。
4．答案：B
解析：由图中氮及其化合物间的转化关系可知，X中N为＋5价，对应的氮的氧化物是N2O5，A正确；一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集NO，B错误；工业生产硝酸的步骤：氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应得到硝酸，故原料为NH3、空气、水，C正确；NH3可与NO2反应生成氮气：8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，D正确。
5．答案：A
解析：根据氮元素的循环示意图，NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 可以经NH3在一些细菌的作用下得到，故A错误；人为地将氮气转变为氮的化合物的过程为人工固氮，氮肥的生产属于人工固氮，故B正确；循环中氨气生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，N元素被氧化，氮气生成氨气，N元素被还原，循环中氮元素既发生氧化反应，又发生还原反应，故C正确；尿素及动植物遗体可以转化为氨气，说明含氮元素，故D正确。
6．答案：C
解析：通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气，故A正确；N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一，故B正确；N2在空气中约占总体积的eq \f(4,5)，故C错误；在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N元素化合价降低，N2做氧化剂，故D正确。
7．答案：D
解析：NO易与空气中的O2反应，不与水反应，故NO不能用向上排空气法收集，应该用排水法收集；NO2与水反应，不与空气中的O2反应且密度比空气大，故NO2不能用排水法收集，应该用向上排空气法收集。
8．答案：B
解析：NO在空气中能被氧气氧化为NO2，NO2是红棕色气体。本题选B。
9．答案：B
解析：根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和NO难溶于水可知，将充满NO2的试管倒立于盛有水的水槽中，水上升到试管容积的三分之二，符合条件的是B。
10．答案：D
解析：NO与空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集，A错误；常温下，氮气与氧气不反应，B错误；常温下，NO易与空气中的O2化合生成NO2，C错误；NO2溶于水，与水反应生成硝酸和NO，D正确。
11．答案：B
解析：设NO的体积为amL，则NO2的体积为(10－a) mL，倒置于盛有水的水槽中，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，根据反应方程式，生成NO的体积为eq \f(10－a,3)mL，充分反应后，6mL气体均为NO，因此有a＋eq \f(（10－a）,3)＝6，解得a＝4，因此NO和NO2的体积比为4mL∶(10－4) mL＝4∶6＝2∶3，B正确。
12．答案：C
解析：假设量筒的容积是VL，盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若剩余的气体是O2，则NO2完全反应，NO2的体积V(NO2)＝eq \f(4,5)×eq \f(1,2)VL＝eq \f(2V,5)L，O2的体积V(O2)＝VL－eq \f(2V,5)L＝eq \f(3V,5)L，原混合气体中O2和NO2的体积比是eq \f(3V,5)L∶eq \f(2V,5)L＝3∶2；若剩余气体是NO，即NO2与O2反应时，NO2有剩余，后发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余NO2的体积是3×eq \f(V,2)L＝eq \f(3V,2)L，原混合气体体积是VL，假设不成立，故C项正确。
13．答案：B
解析：试管内装有12mLNO，然后间歇而缓慢地通入8mL氧气，依据反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，知NO过量，反应后剩余NO的体积为12mL－8mL×eq \f(4,3)＝eq \f(4,3)mL，即试管内气体为无色的NO，B正确。
14．答案：C
解析：要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，A错误；若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B错误；实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置D，C正确；装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，D错误。
15．答案：B
解析：二氧化氮是红棕色的气体，所以混合气体甲中一定不存在，硫酸和碱性气体能反应，所以100mL甲气体经过足量的浓硫酸，剩余气体80mL，说明一定有NH3存在且体积为20mL，二氧化碳可以和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，一氧化氮无色，与氧气立即反应变为红棕色的二氧化氮，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明有NO和CO2，排水法收集气体，广口瓶被上升的水注满，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，说明没有N2，则甲气体的组成为NH3、NO、CO2，B正确。
16．答案：A
解析：该气体是无色的，则一定不能含有氯气(黄绿色)和NO2(红棕色)。混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，说明含有SO2，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，这说明含有NO，因此就一定不能含有O2，故选A。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：工业上生产硝酸的流程是：N2和H2反应生成NH3，NH3与O2反应生成NO和H2O，NO与O2反应生成NO2，NO2被水吸收得到HNO3，故A正确；在放电条件下，N2和O2反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，NO2被水吸收得到HNO3，故B正确；反应中①氮气转变为含氮化合物，属于氮的固定，其他反应是氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，故C不正确；题述所有反应都有元素化合价的变化，都是氧化还原反应，故D正确。
2．答案：B
解析：通常情况下，氮气性质很不活泼，故A正确；氮气在氧气中不能燃烧，氮气与氧气在放电条件下可以反应生成NO，故B错误；通常情况下，氮气难溶于水，故C正确；氮气跟氢气在一定条件下发生反应生成NH3，氮元素的化合价降低，所以氮气是氧化剂，故D正确。
3．答案：A
解析：集气瓶中气体呈红棕色，可能含Br2蒸气或NO2气体。加水原气体红棕色消失，溶液呈橙色，说明混合气体中一定含Br2蒸气；移走玻璃片后瓶中气体又变红棕色，说明原气体溶于水后产生了NO，NO由NO2溶于水得到，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故原混合气体中一定含有Br2蒸气和NO2气体。
4．答案：A
解析：假设每种气体的体积都是a，试管的容积为2a，气体减少的体积等于试管内液体的体积。①根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3知，二氧化氮完全反应，剩余气体是氧气，剩余氧气的体积＝a－eq \f(a,4)＝eq \f(3a,4)；②根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，生成NO的体积为eq \f(a,3)，所以剩余气体是NO，其体积为eq \f(4a,3)；③氮气和水不反应，氯化氢极易溶于水，所以剩余气体的体积为a；④SO2溶于水时，可与水反应生成H2SO3，H2SO3不稳定，易分解，O2不和水反应，故剩余气体的体积大于a。综上所述，剩余气体体积最小的是①，A项正确。
5．答案：A
解析：可能发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则说明剩余气体为NO或O2。若为O2，则参加反应的气体为12mL－2mL＝10mL，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，参加反应的O2的体积为10mL×eq \f(1,5)＝2mL，原混合气体中O2的体积为2mL＋2mL＝4mL，③正确；若剩余气体为NO气体，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，过量的NO2的体积为2mL×3＝6mL，根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，消耗气体的总体积为12mL－6mL＝6mL，则反应消耗O2体积为6mL×eq \f(1,5)＝1.2mL，即原混合气体中O2的体积为1.2mL，②正确，选A。
6．答案：AD
解析：工业合成氨的反应原理为3H2＋N2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，硝化细菌的硝化过程是将氨或铵盐转化成硝酸盐；动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程；豆科植物的根瘤菌固氮过程是在固氮酶的作用下将氮气转化为含氮的化合物。
7．答案：C
解析：设烧瓶的体积为VL，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3又O2和NO2的体积比为1∶4，知NO2的体积为eq \f(4,5)VL，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为VL，NO2的物质的量为eq \f(4,5)VL÷22.4L·ml－1＝eq \f(1,28)Vml，所以硝酸的物质的量浓度为eq \f(1,28)Vml÷VL＝eq \f(1,28)ml·L－1。
8．答案：B
解析：混合气体中的N2既不溶于水，也不与水反应，只有NO2与水反应，设NO2的体积为x，则有
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
313－1＝2
x25mL－15mL＝10mL
可得x＝10mL×eq \f(3,2)＝15mL，则V(N2)∶V(NO2)＝(25－15)∶15＝2∶3，B项正确。
9．答案：A
解析：反应方程式分别为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，O2足量，则生成HNO3的物质的量取决于NO2与NO的体积，由于NO2与NO体积相同，生成HNO3的物质的量相等，即两试管中HNO3的浓度相等，A项正确。
10．答案：(1)B (2)ADE (3)AB (4)C
(5)①NO O2 ②20 ③20