高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物测试题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物测试题，共8页。试卷主要包含了自然界中氮的循环如图所示，氮是参与生命活动的重要元素等内容，欢迎下载使用。

1.(2023·江苏盐城高一期中)自然界中氮的循环如图所示。下列说法错误的是( )
A.工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮
B.减少开私家车可减少氮氧化物的排放
C.氨和铵盐转化为硝酸盐时发生复分解反应
D.豆科植物的根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮
2.下列对NO和NO2的描述正确的是( )

A.NO2与水的反应中,NO2既是氧化剂又是还原剂
B.NO是无色气体,可用向上排空气法收集
C.NO2可由N2和O2直接化合得到
D.从元素化合价角度看,NO只有还原性
3.(2023·河北沧州高一期末)在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A.①②B.②③C.③④D.①④
4.(2023·北京昌平区高一期末)汽车尾气中的NOx、CO、碳氢化合物通过排气系统的净化装置(催化剂主要由Rh、Pd、Pt等物质和稀土材料组成)转化过程如图。下列分析不正确的是( )
A.该净化装置可将有毒的氮氧化物转化为无毒的氮气
B.该过程中CO是还原剂
C.该过程中NOx发生了还原反应
D.该过程中,碳氢化合物没有发生反应
5.(2023·浙江宁波高一期中)近年来,利用半导体光催化实现还原氮气制备NH3引起全世界的极大关注。下图是在半导体光催化的作用下,N2被光催化材料捕获进而被还原实现“N2→NH3”的转化原理示意图。下列说法中正确的是( )
A.该方法不属于人工固氮技术
B.由转化示意图可知,氮气的化学性质很活泼
C.该反应过程中有极性键的断裂和形成
D.该反应的化学方程式为N2+3H22NH3
6.(2023·江苏扬州中学校考阶段练习)氮是参与生命活动的重要元素。氮在大气圈、水圈等中进行元素循环。自工业革命以来,人类活动大大加剧了含氮化合物在大气圈和水圈中的总流量,如化石燃料燃烧时产生的高温可使氮气转变为氮氧化物,从而对生态平衡产生了严重影响。从化学的视角深刻理解氮循环,合理使用含氮化合物,科学处理大气和水圈中的氮元素,保障地球生态安全,是化学学科的重要研究内容和责任。煤燃烧时,烟气中NO含量随温度和氧气含量的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.燃煤过程中发生了氮的固定
B.燃煤温度越高NO污染越重
C.含氧量越高越容易生成NO
D.煤燃烧不影响自然界氮循环
7.已知SO2在溶液中能被HNO3氧化为H2SO4。将CO2、SO2的混合气体和NO2同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示),下列有关说法中合理的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀是BaCO3
B.在X导管出来的气体中无CO2
C.洗气瓶中产生的沉淀是BaSO4
D.在X导管口有无色气体逸出
8.(2023·江苏南京阶段练习)氮氧化物是大气污染物之一,如图为科研人员探究消除氮氧化物的反应机理,下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中NO既做氧化剂又做还原剂
B.过程Ⅱ中每生成1 ml O2时,转移电子的数目约为4×6.02×1023
C.反应过程中涉及的反应均为氧化还原反应
D.整个过程中Ni2+是催化剂
9.(2023·北京昌平区高一期末)自然界的氮循环如图所示,回答下列问题。
(1)在①、②、③中,属于氮的固定的是 。
(2)如图为N2转化为HNO3的流程。
N2NONO2HNO3
①N2转化为NO的化学方程式为 。
②NO2转化为HNO3的反应中,NO2体现了 (填“氧化性”“还原性”或“氧化性和还原性”)。
(3)N2也可以转化为NH3,写出工业合成氨的化学方程式: 。
(4)任意写出一个以稀硝酸为原料制备KNO3的化学方程式: 。
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10.(2023·江苏淮安高一期中)将盛有25 mL NO2和O2混合气体的量筒倒置于盛满水的水槽中,一段时间后,气体体积减小到5 mL且不再变化(同温同压下测定),则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为( )
A.1∶1B.18∶7
C.16∶9D.2∶32
11.(2023·河南新乡高一期中)负载Pd催化剂上的H2-SCR(H2选择催化还原法)反应机制如图所示,载体碱性越强,其吸附NOx(主要是NO和NO2)的能力越强。下列说法错误的是( )
A.N2和N2O为反应的还原产物
B.整个反应过程涉及极性键和非极性键的断裂与生成
C.吸附的H2分子断键生成H原子的过程放出能量
D.用该反应机理高效除去烟气中的氮氧化物时,需要调控合适的pH
12.硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后会破坏臭氧层。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+2NaOH2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O。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,则下列有关判断正确的是( )
A.原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为10 L
B.原混合气体中NO与NO2的体积之比可能为3∶2
C.所得溶液中溶质一定有2种
D.所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为2∶1
13.(2023·江苏淮安高一期中)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.在转化过程中,氮元素均被氧化
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.储存过程中当消耗2 ml O2时,转移电子数为4NA
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
14.近年来,在中国汽车的销量大幅增长的同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
B.总反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物
C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2
15.(2023·江苏南通阶段练习)汽车发动机在稀燃和富燃条件下交替进行,将尾气中的NOx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,Pt作催化剂,NO与氧气反应生成NO2
B.稀燃过程中,NO2与BaO反应可能生成NO和Ba(NO3)2
C.富燃过程中,在Pt催化下NO2被CO还原的反应为2NO2+4CON2+4CO2
D.富燃过程中,还原产物为N2和CO2
16.为了除去NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理(反应方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+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氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余),则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为( )
A. ml·L-1
B. ml·L-1
C. ml·L-1
D. ml·L-1
17.如图所示:在B水槽中装有500 mL水,容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准状况),将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后,试管A中余下气体的体积为0.5a mL。
(1)将A倒插入B槽中发生的反应为 ,该反应中氧化剂与还原剂的质量比为 ,原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为 。
(2)通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气,A中可能观察到的现象是

。
(3)当试管A中充满气体时停止通入氧气,然后将试管取出水槽,水槽B中溶液的物质的量浓度为 ml·L-1(设溶液的体积仍为500 mL)。
18.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为
。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH-2N+H2O
2NO2+2OH-N+N+H2O
①下列措施一定能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
分层作业4 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1.C 解析 工业上用N2和H2合成NH3属于人工固氮,A正确;汽车尾气中含氮氧化物,减少开私家车可减少氮氧化物的排放,B正确;氨和铵盐(氮的化合价为-3价)在硝化细菌作用下转化为硝酸盐(氮的化合价为+5价)发生氧化还原反应,C错误;豆科植物的根瘤菌将游离态的氮转化为化合态的氮,属于生物固氮,D正确。
2.A 解析 NO2与水发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,N元素由+4价变为+5价和+2价,则NO2既是氧化剂又是还原剂,A正确;NO易与O2反应生成NO2,不能用排空气法收集,只能采用排水法收集NO,B错误;N2和O2在高温或放电条件下生成NO,不能直接得到NO2,C错误;NO中N元素显+2价,处于中间价态,则NO既有氧化性又有还原性,D错误。
3.D 解析 根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3分析,若剩余的气体是O2,则V(NO2)=×(12-2)mL=8mL,V(O2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的气体是NO(2mL),则未与O2反应转化为HNO3的NO2有6mL,混合气体中V(O2)=×(12-6)mL=1.2mL。
4.D 解析 根据图示信息,NOx经过该净化装置转化为无毒的N2,A正确;CO经过该净化装置转化为CO2,C元素化合价升高,CO为还原剂,B正确;NOx经过该净化装置转化为无毒的氮气,反应中N元素化合价降低,被还原,发生还原反应,C正确;该过程中,碳氢化合物经过该净化装置转化为CO2、H2O,发生了化学反应,D错误。
5.C 解析 该方法利用N2和H2O反应生成NH3和O2,属于人工固氮,A错误;N2分子中存在N≡N,其化学性质很稳定,B错误;该过程中断裂极性键(H—O),形成极性键(N—H),C正确;由图中物质转化可知,反应物是N2和H2O,生成物是NH3和O2,故该反应的化学方程式为2N2+6H2O4NH3+3O2,D错误。
6.D 解析 燃煤过程中发生了N2到NO的反应,为氮的固定,故A正确;由图可知,温度越高,烟气中NO浓度越高,污染越重,故B正确;由图可知,含氧量越高,烟气中NO浓度越高,越容易生成NO,故C正确;煤燃烧使得N2生成NO,污染环境,影响了氮循环,故D错误。
7.C 解析 SO2和NO2同时通入足量氯化钡溶液中,会生成H2SO4和NO,CO2不参与反应,从X口逸出。生成的H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4,无BaCO3产生。
8.B 解析 过程Ⅰ中发生的反应为2Ni2++2NO2Ni3++2O-+N2,反应中氮元素的化合价降低被还原,氧元素的化合价升高被氧化,则NO既做反应的氧化剂又做反应的还原剂,A正确;过程Ⅱ中发生的反应为2Ni3++2O-2Ni2++O2↑,则过程Ⅱ中每生成1mlO2时,转移电子的数目约为2×6.02×1023,B错误;过程Ⅰ和过程Ⅱ涉及的反应均有元素发生化合价变化,均为氧化还原反应,C正确;消除氮氧化物的总反应为2NOO2+N2,整个过程中镍离子是反应的催化剂,D正确。
9.答案 (1)①②
(2)①N2+O22NO ②氧化性和还原性
(3)N2+3H22NH3
(4)HNO3+KOHKNO3+H2O(其他合理答案均可)
10.C 解析 NO2和O2的混合气体与水发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反应后剩余5mL气体,讨论:①若剩余气体为O2,结合反应可知,反应消耗16mLNO2和4mLO2,则原混合气体中NO2和O2的体积比为16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C正确。②若剩余气体为NO,结合反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则参与该反应的NO2为15mL,结合反应4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,参与该反应的NO2为8mL,O2为2mL,则原混合气体中NO2和O2的体积比为(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D错误。
11.C 解析 反应中氮元素化合价降低发生还原反应生成N2和N2O,N2和N2O为反应的还原产物,A正确;整个反应过程存在氮氧极性键、氧氧非极性键、氢氢非极性键的断裂,还存在氢氧极性键、氮氮非极性键的生成,B正确;吸附的H2分子断键生成H原子的过程涉及化学键的断裂,需要吸收能量,C错误;载体碱性越强,其吸附NOx(主要是NO和NO2)的能力越强,故需要调控合适的pH,D正确。
12.A 解析 若只发生NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O反应,n(NaOH)=0.3L×5ml·L-1=1.5ml,则n(NO)=0.75ml,V(NO)=22.4L·ml-1×0.75ml=16.8L,结合反应可知NO的物质的量小于NO2时,气体也可被完全吸收,则V(NO)≤16.8L,A正确;由反应可知当NO的物质的量小于或等于NO2时,即V(NO)∶V(NO2)≤1时气体才能被完全吸收,则NO与NO2的体积之比不可能为3∶2,B错误;不能确定NO、NO2的量,可能发生NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O两个反应,故溶液中的溶质可能只有NaNO2,也可能是NaNO3与NaNO2的混合物,C错误;若只发生反应NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,则溶质只有NaNO2,又因在反应2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O中NaNO3和NaNO2按照1∶1生成,则两个反应都发生时,NaNO3和NaNO2的物质的量之比一定小于1,不可能为2∶1,D错误。
13.D 解析 根据图示可知,Ba(NO3)2与CO、CxHy转化成N2、BaO、H2O、CO2的过程中,N元素化合价降低,氮元素被还原,A错误;BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,B错误;根据化合价和电子转移可得:O2~4e-,消耗2mlO2时转移电子数为8NA,C错误;整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,D正确。
14.D 解析 汽车尾气的主要污染物有CO、NO等,N2不是污染物,A错误;由题图可知,NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,则NO是氧化剂,N2是还原产物,B错误;NO与空气中的O2相遇即可发生反应生成NO2,不需要催化剂,C错误;NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,结合守恒规律写出化学方程式:2NO+O2+4CO4CO2+N2,D正确。
15.D 解析 稀燃过程中,NO和O2在Pt表面反应生成NO2,Pt是催化剂,A正确;稀燃过程中,NO2与BaO反应生成Ba(NO3)2,该过程中NO2被氧化,根据氧化还原反应规律推知,NO2可能被还原生成NO,B正确;富燃过程中,NO2与CO、CxHy等在Pt催化下反应生成N2、CO2和H2O,C正确;富燃过程中,还原产物为N2,氧化产物为CO2,D错误。
16.C 解析 反应生成物有NaNO3、NaNO2,根据元素守恒可得:n(Na)=n(N),根据原子守恒可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)ml,故该氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为ml·L-1。
17.答案 (1)3NO2+H2O2HNO3+NO 1∶2 3∶1
(2)无色气体变为红棕色,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体
(3)
解析 (1)试管A倒插入B水槽水中后,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有n(NO2)+n(NO)=[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)试管A中剩余的0.5amL 气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可观察到的现象为无色气体变为红棕色气体,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(O2)。(3)试管中充满气体时,根据氮原子守恒,水槽B溶液中n(HNO3)=n(气体)=×10-3ml,c(HNO3)=ml·L-1。
18.答案 (1)2NH3+2O2N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
解析 (1)NH3与O2反应生成N2O和H2O。
(2)①加速通入尾气可能导致尾气吸收不完全,去除率降低,A错误;气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触,可提高尾气的去除率,B正确;定期补加适量NaOH溶液,可吸收更多的尾气,C正确。②NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3,则主要杂质为NaNO3;根据题给方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1时,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1时,多余的NO不能被NaOH溶液吸收,故尾气中含量较高的氮氧化物是NO。