高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环达标测试

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1．下列说法错误的是( )
A．氮在自然界中既以游离态形式又以化合态形式存在
B．通常情况下，氮气化学性质稳定
C．氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮
D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮循环
C [通常情况下氮气的化学性质稳定，在放电或高温条件下，才能跟氧气反应。]
2．氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A．氮气性质稳定，即使在高温下也很难与其他物质发生反应
B．氮气比空气轻，且不溶于水
C．氮分子中两个氮原子间结合得很牢固，分子结构稳定
D．氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
C [N2性质稳定，但在高温下可与Mg、Al、H2等物质反应表现出氧化性，与O2在放电条件下反应表现出还原性，A、D项不正确；氮气比空气轻且不溶于水不是N2能大量存在于空气中的根本原因，即B项不正确。]
3．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
D [NO2气体能与水反应产生硝酸和NO，不能用排水法收集，A错误；NO与O2反应产生NO2，所以NO不能用排空气方法收集，B错误；NO与O2反应产生NO2，NO2气体能与水反应产生硝酸和NO，所以NO不能用向上排空气法，NO2不能用排水法收集，C错误；NO难溶于水，因此可以用排水法收集；NO2与空气不反应，密度比空气密度大，所以可用向上排空气法，D正确。]
4．下列试剂不会因为空气中的氧气而变质的是( )
A．过氧化钠 B．氢硫酸
C．硫酸亚铁 D．一氧化氮
A [A项，过氧化钠吸收二氧化碳和水发生反应，与空气中的氧气无关，正确；B项，氢硫酸易被空气中氧气氧化生成硫单质，错误；C项，硫酸亚铁易被空气中氧气氧化生成硫酸铁，错误；D项，一氧化氮易被空气中氧气氧化生成NO2，错误。]
5．下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A．一氧化氮是一种红棕色的气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，只能用向上排空气法收集
C [NO难溶于水，易与O2化合，不能用排空气法收集。]
6．下列关于二氧化氮的描述正确的是( )
A．无色气体
B．常温下能与氧气化合
C．与水反应生成硝酸
D．可由氮气和氧气在放电条件下反应生成
C [二氧化氮是红棕色气体，常温下与氧气不反应，氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮，而不是二氧化氮。]
7．(素养题)运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2和NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
B [根据火箭喷出的大量红色烟雾可推知其应是NO2，而高温下N2遇空气不能生成NO2。]
8．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→HNO3
④N2→NO ⑤N2→NH3
A．① B．②⑤ C．④ D．③④
C [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从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但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。]
9．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是( )
A．5∶3 B．3∶5
C．3∶2 D．2∶3
C [运用差量法计算。
设混合气体中NO2的体积为x，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 1 2
x 50 mL－30 mL＝20 mL
eq \f(3,x)＝eq \f(2,20 mL)，解得x＝30 mL。
则原混合气体中NO为50 mL－30 mL＝20 mL。
所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL＝3∶2。]
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
[解析] 把游离态的氮转化为含氮化合物的过程称为氮的固定，(1)(2)实质上都是考查氮的固定。(3)氮氧化合物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。(4)NO与CO都易与血红蛋白结合，一旦结合就易导致人体缺氧中毒。
[答案] (1)B (2)ADE (3)AB (4)C
11．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，①
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，②
在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。
在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成对大气无污染的气体，该反应的化学方程式为__________________________________________。
[解析] (1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂，NO氮元素化合价升高作还原剂；在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为1∶1。(2)根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。
[答案] (1)NO2 NO 1∶1
(2)2NO＋2COeq \(=====,\s\up10(催化剂))N2＋2CO2
12．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水槽中发生的反应为______________________，
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)。
[解析] (1)试管A倒插入B水槽中后，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂均为NO2，质量比为1∶2。根据题意有eq \f(1,3)n(NO2)＋n(NO)＝eq \f(1,2)[n(NO2)＋n(NO)]，则n(NO2)∶n(NO)＝3∶1。(2)试管A中剩余0.5a mL气体为NO，通入氧气后，发生反应：2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可写为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，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，根据原子守恒，n(HNO3)＝n(气体)＝eq \f(a×10－3 L,22.4 L·ml－1)，c(HNO3)＝eq \f(\f(a,22.4)×10－3 ml,0.5 L)＝eq \f(a,11 200) ml·L－1。
[答案] (1)3NO2＋H2O===2HNO3＋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O2 (3)eq \f(a,11 200)
[拓展培优练]
13．如图所示，试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是对最终状态的描述：
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O2 ⑥试管内气体是NO
其中正确的是( )
A．①③ B．②④⑤ C．②④⑥ D．②③⑤
C [由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余的气体应为NO，体积为eq \f(4,3) mL，试管内液面上升。]
14．(双选)如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，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，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是( )
A．可能是N2与NO2的混合气体
B．可能是NO2气体
C．可能是NO与NO2的混合气体
D．只可能是NO2一种气体
BC [是红棕色气体，那么一定有二氧化氮的存在，与水反应后生成一氧化氮，所以没有充满试管，继续通入氧气，最终充满试管，则A肯定错误，B可以成立，C中通入足量的氧气，NO也可以全部被吸收。]
15．将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为( )
A．1 mL B．3 mL
C．5 mL D．7 mL
A [若NO2体积为x，则NO体积为(10 mL－x)，NO2气体与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由此可知，eq \f(1,3)x＋(10 mL－x)＝4 mL，x＝9 mL,10 mL－x＝1 mL。]
16．(易错题)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．该转化过程中只有2种元素的化合价发生变化
B．NO和O2不一定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＋4COeq \(=====,\s\up10(催化剂))4CO2＋N2
A [由题图可知发生的反应为2NO＋O2＋4COeq \(=====,\s\up10(催化剂))4CO2＋N2，该转化过程中有N、O、C三种元素的化合价发生变化，A错误，D正确；NO不稳定，与氧气反应生成NO2，该反应不需要催化剂，B正确；由方程式可知该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2，C正确。]
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＋6NOeq \(=====,\s\up10(催化剂),\s\d10(△))5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2eq \(=====,\s\up10(催化剂),\s\d10(△))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________________。
[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，反应的化学方程式为2NO＋2COeq \(=====,\s\up10(催化剂))N2＋2CO2。
(3)V(NO)＋V(NO2)＝3.0 L，eq \f(2,3)V(NO)＋eq \f(4,3)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，二者按物质的量比1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为＋3价，即为NaNO2。
[答案] (1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)2NO＋2COeq \(=====,\s\up10(催化剂))N2＋2CO2
(3)1∶3 (4)NaNO2