化学必修 第二册第二节 氮及其化合物第1课时课堂检测

第二节　氮及其化合物

第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮

基础过关练

题组一　氮气的性质与自然界中氮的循环

1.(2021广东中山二中高一下月考)下列关于氮气的说法中,正确的是              (　　)

A.通常情况下,氮气性质比较稳定

B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮

C.1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3

D.氮元素是活泼的非金属元素,氮气在化学反应中只能作氧化剂

2.(2021广西钦州高一上期末)下列反应中,属于氮的固定的是(　　)

A.由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵

B.NO2与H2O反应生成HNO3

C.NO和O2反应生成NO2

D.N2和H2在一定条件下合成氨

3.(2021北京师大附中高一下期中)自然界中氮的循环如图所示。下列说法中,不正确的是              (　　)

A.工业合成氨属于人工固氮

B.在氮的循环中不涉及氧化还原反应

C.雷电作用下N2与O2发生了化学反应

D.氧元素参与了氮循环

4.(2021山东济宁高一期中)下列关于氮元素及氮气性质的说法中,错误的是              (　　)

A.氮气分子是双原子分子,氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在

B.氮气分子中的化学键很难被破坏,因此氮气的化学性质很稳定

C.反应N2+3Mg Mg3N2不属于氮的固定,工业合成氨的过程是固氮的过程

D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环

题组二　氮的常见氧化物的性质

5.(2021广西钦州高一上月考)下列对NO、NO2的描述不正确的是 (　易错　)

A.NO2是红棕色气体

B.NO通常用排空气法收集

C.NO、NO2在一定条件下可相互转化

D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一

6.(2020江苏淮安高一开学考试)下列有关NO2的说法正确的是 (　　)

A.NO2可由N2与O2反应直接制备

B.NO2有毒,但因其易溶于水且与水反应,因此不属于大气污染物

C.NO2既有氧化性也有还原性

D.NO2为红棕色气体,因此将NO2通入水中,溶液显红棕色

7.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.(2020北京平谷高一期末)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)欲使烧瓶中尽可能全充满液体,操作的关键是　　　　　　　　　　。 

能力提升练

题组一　含氮物质的性质与转化

1.(2021山东临沂高一期中,)氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法不正确的是              (　　)

A.海洋中的氮循环起始于氮的还原

B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是②

C.向海洋排放含N的含量

D.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与

2.(2021黑龙江齐齐哈尔高一期中,)某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色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,下列关于原混合气体成分的判断正确的是              (　　)

A.肯定有SO2和NO2

B.肯定只有NO

C.可能有Cl2和O2

D.肯定没有Cl2、O2和NO2

3.()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

4.()氮氧化物会严重污染大气,所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:

①NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O

②2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O

(1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为　　　　。 

(2)在反应②中,氧化产物是　　　　,还原产物是　　　　(填化学式)。 

(3)在反应①②中,参加反应的NaOH均为2 mol时,两个反应转移电子数的关系是①

　　　　②(填“>”“=”或“<”)。 

题组二　氮的氧化物溶于水的有关计算

5.(2020内蒙古包头高一月考,)现有等体积混合而成的4组气体:①NO2+NO、②NO2+O2、③HCl+N2、④Cl2+SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中,试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4,则高度关系是              (　　)

A.h4>h2>h3>h1　　　　　

B.h4>h3>h2>h1

C.h2>h3>h1>h4　　　　　

D.h3>h2>h1>h4

6.(2020辽宁省实验中学高一期中,)如图所示,将相同条件下的m mL NO和n mL O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留 mL的气体,该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为              (深度解析)

A.3∶2　　　　　B.2∶3

C.8∶3　　　　　D.3∶8

7.(2021广东东莞高一期中,)如图所示,在注射器里吸入20 mL NO(标准状况下),然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(标准状况,按O2占空气总体积计算),夹住弹簧夹,让内外大气压相同,观察现象。下列叙述不正确的是              (　　)

A.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色

B.可观察到注射器的活塞缓缓向右移动

C.最终剩余气体体积约为36 mL

D.所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol/L(假设所得硝酸溶液的体积与吸入水的体积相同)

答案全解全析

基础过关练

1.A　氮气分子中含有氮氮三键,性质比较稳定,A正确;N2不能在O2中燃烧,N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,B错误;N2与H2的反应是可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,C错误;氮气中氮元素的化合价为0价,在化学反应中既可升高也可降低,既可作氧化剂,也可作还原剂,D错误。

2.D　氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程。

3.B　工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3,属于人工固氮,A正确;氮的循环中铵盐或氨转化为亚硝酸盐的过程中氮元素的化合价发生变化,涉及氧化还原反应,B错误;雷电作用下发生的一个反应为N2+O2 2NO,C正确;由氮循环示意图可知,氧元素参与了氮循环,D正确。

4.C　氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮,反应N2+3Mg Mg3N2属于氮的固定,C错误。

5.B　NO能与空气中的氧气反应,不能用排空气法收集。

易错警示

氮的氧化物的易错知识

(1)NO和NO2都不是酸性氧化物,NO与碱、酸都不能反应生成盐和水,属于不成盐氧化物;NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐,也不属于酸性氧化物。

(2)NO2能将I-氧化为I2,不能用KI-淀粉试纸检验NO2和Br2。

6.C　N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO,不能直接生成NO2,A错误;NO2属于大气污染物,B错误;NO2与H2O反应生成HNO3和NO,说明NO2既有氧化性也有还原性,C正确;NO2通入水中,生成NO和HNO3,溶液呈无色,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;氮气不溶于水,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.答案　(1)烧瓶上方气体变为红棕色　2NO+O2 2NO2　(2)红棕色气体变为无色,烧瓶中进入少量水　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,故观察到烧瓶上方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)欲使烧瓶中尽可能全充满液体,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.D　由图示可知海洋中的氮循环起始于氮气转化为铵根离子,氮元素化合价降低,被还原,A正确;根据图示可知海洋中的氮循环属于固氮作用的是②,B正确;根据图示可知,若N增多,反硝化作用增强,导致生成的N2增多,而N2可转化为N,因此向海洋排放含N废水会影响海洋中N的含量,C正确;反硝化作用时N被还原为N,N被还原为N2,需要得到电子,不需要氧气的参与,D错误。

2.D　由于气体呈无色,所以其中一定没有Cl2、NO2;混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明混合气体中含有SO2,剩余气体排入空气中呈红棕色,说明混合气体中含有NO,则混合气体中没有O2。

3.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。

4.答案　(1)23∶15　(2)NaNO3　NaNO2　(3)=

解析　(1)根据反应①可知,氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1,质量之比为23∶15。

(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化,所以NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化产物为NaNO3,还原产物为NaNO2。

(3)反应①中2 mol NaOH参加反应时,转移1 mol电子,反应②中2 mol NaOH参加反应时,转移1 mol电子。

5.A　设试管的高度都是h,则根据3NO2+H2O 2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O 4HNO3、Cl2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4可知,①中水的高度是h/3、②中水的高度是5h/8、④中水充满试管,氯化氢极易溶于水,而氮气不溶于水,所以③中水的高度是h/2,故选A。

6.C　在相同条件下,将m mL NO和n mL O2同时通入倒立于水中且盛满水的试管中,充分反应,NO和O2全部溶于水时的反应为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,由于剩余气体与空气接触后立即变为红棕色,所以试管内残留的气体为NO,那么与O2反应的NO气体的体积为m mL- mL= mL,NO和O2按照物质的量之比4∶3混合溶于水恰好全部反应,所以∶n=4∶3,则m∶n=8∶3,故选C。

规律方法

NO和O2通入H2O中并有气体剩余时,一般会有两种可能:一是NO过量,剩余的为NO气体,二是O2过量,剩余的为O2;出现这两种情况的后续现象不同,当将剩余气体与空气接触时,若是NO,则气体变为红棕色,而O2则仍然为无色。对于反应完全的气体,则一定符合n(NO)∶n(O2)=4∶3。

7.B　一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮,二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮,反应的化学方程式分别为2NO+O22NO2和3NO2+H2O 2HNO3+NO,总反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3。注射器中一氧化氮的体积为20 mL,氧气的体积为30 mL×=6 mL,标准状况下,气体体积之比等于其物质的量之比,根据4NO+3O2+2H2O 4HNO3可知氧气完全参与反应,消耗的氧气为6 mL,参与反应的一氧化氮为8 mL,最终剩余12 mL NO。注射器内气体先由无色变成红棕色,然后慢慢变浅,最终气体为无色,A项正确;反应后气体体积为12 mL+(30 mL-6 mL)=36 mL,体积减小,故反应过程中注射器的活塞缓缓向左移动,B项错误、C项正确;生成硝酸的物质的量为,故硝酸的浓度为÷(5×10-3 L)≈0.07 mol/L,D项正确。