鲁科版必修1第2节 氮的循环第1课时测试题

第1课时　自然界中氮的循环、氮气和氮的氧化物

课后篇巩固提升

A组　基础巩固

1.下列关于N2的说法中错误的是(　　)

A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可在电焊时作保护气

B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一

C.N2在空气中约占总质量的

D.在反应3Mg+N2Mg3N2中,N2作氧化剂

解析N2在空气中的体积含量约为,C项错误。

答案C

2.下列属于固氮作用的化学反应是(　　)

A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3

B.NO与O2反应生成NO2

C.NH3催化氧化生成NO和H2O

D.由NH3制NH4HCO3和(NH4)2SO4

解析将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定。固定氮的方式有自然固氮和人工固氮,如工业合成氨是人工固氮,雷雨天气产生NO气体属于自然固氮,另外豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物,也属于自然固氮。

答案A

3.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体积的一半,则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是(　　)

A.1∶1 B.1∶2

C.1∶3 D.3∶1

解析将试管倒立于水中,只有NO2和H2O反应,生成的NO与没发生反应的N2为剩余气体。设原气体的体积为V,NO2的体积为x,根据差量法求解:

3NO2+H2O2HNO3+NO　体积减少

3 2

x 

解得:x=

则V(N2)=V-

故。

答案C

4.下列说法中,正确的是(　　)

A.在雷雨天,空气中的N2和O2化合生成NO属于人工固氮

B.在化学反应中,氮气既可作氧化剂又可作还原剂

C.利用氮气的不活泼性,在医学上液氮常用作冷冻剂

D.标准状况下,22.4 L N2与足量的H2充分反应可转移电子6 mol

解析雷雨天,N2与O2发生化合反应属于自然固氮;液氮作冷冻剂与氮气的不活泼性无关;N2与H2反应生成NH3是可逆反应,不能进行完全,即1molN2与足量H2反应无论如何都不能生成2molNH3。

答案B

5.下列对NO、NO2的描述,正确的是(　　)

A.NO是红棕色气体,易溶于水,是酸性氧化物

B.NO2可用排水法收集,且可由N2和O2化合而得到

C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都有毒

D.NO、NO2互为同素异形体,且NO是汽车尾气的有害成分之一

解析NO为无色不溶于水的气体,不属于酸性氧化物,A项错;NO2与水反应,且N2与O2能化合为NO,不能化合为NO2,B项错;NO、NO2之间不属于同素异形体,D项错。

答案C

6.运载火箭的推进剂引燃后,尾部喷出大量高温气体。该气体主要成分是CO2、H2O、N2、NO等,在发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体,其原因是(　　)

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和NO2

D.NO与H2O反应生成H2和NO2

解析火箭的燃料是肼,即N2H4,肼燃烧产生N2和NO,NO遇到O2生成红棕色的NO2,故B项正确。

答案B

7.已知NO2和溴蒸气都是红棕色气体,且都有强氧化性,Br-能与Ag+结合生成浅黄色AgBr沉淀。在加压条件下,NO2可以发生如下反应:2NO2(g)N2O4(g,无色)。下列试剂或方法中不能将NO2和溴蒸气区别开的是(　　)

A.向两种气体中加入适量水,振荡

B.将两种气体分别通入AgNO3溶液中

C.用湿润的淀粉KI试纸检验

D.将两种气体加压、冷却

解析NO2与水反应生成硝酸和无色气体NO,溴蒸气溶于水形成橙色溶液,能区别NO2和溴蒸气,故A项不符合题意;将两种气体分别通入AgNO3溶液中,前者无沉淀生成,后者有浅黄色AgBr沉淀生成,能区别NO2和溴蒸气,故B项不符合题意;NO2和溴蒸气都有强氧化性,都能将I-氧化成I2,从而使淀粉变蓝色,不能区别NO2和溴蒸气,故C项符合题意;将两种气体加压、冷却,NO2转变为N2O4使颜色变浅,溴蒸气颜色加深,能区别NO2和溴蒸气,故D项不符合题意。

答案C

8.三聚氰酸[C3N3(OH)3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为:C3N3(OH)33CHNO①;8CHNO+6NO27N2+8CO2+4H2O②。下列说法正确的是              (　　)

A.C3N3(OH)3与CHNO为同一物质

B.HNCO是一种很强的氧化剂

C.1 mol NO2在反应中转移的电子为4 mol

D.反应中NO2是还原剂

解析化学反应①是三聚氰酸的转化,生成氰酸(CHNO),故二者不是同一物质;据反应②知:O2→,故NO2是氧化剂,CHNO是还原剂,1molNO2发生反应转移4mol电子,所以选C。

答案C

9.NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来,发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,因而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。请完成下列问题:

(1)NO所造成的直接或间接的危害在于　　　　(填正确选项前的字母)。 

A.破坏臭氧层

B.高温下能使一些金属被氧化

C.形成酸雨

D.与人体血红蛋白结合

(2)若将盛有NO和NO2的混合气体的量筒倒立于盛有水的水槽中,过一段时间后,量筒内气体体积减小为原来的一半,则原混合气体中NO和NO2的体积比是　　　　。 

(3)若将盛有4 mL NO气体的试管倒置于水槽中,要想使试管中充满水,应向试管中再通入　　　　 mL O2。 

解析(1)NO的危害主要体现在破坏臭氧层,形成酸雨,以及与人体血红蛋白结合使人窒息等方面。

(2)设原混合气体中NO体积为V1,NO2体积为V2,则当量筒倒立于水槽中时发生反应:

3NO2+H2O2HNO3+NO

 V2 

由气体体积变为原来的一半可列式:

,则V1∶V2=1∶3。

(3)根据反应4NO+3O2+2H2O4HNO3可知,若想使试管中充满水应向试管中通入3mLO2。

答案(1)ACD

(2)1∶3

(3)3

10.容积为10 mL的试管中充满NO2和O2的混合气体,将其倒立于盛有足量水的水槽中。

(1)若水全部充满试管,则原混合气体中NO2的体积为　　　　mL。 

(2)若最后剩余气体为1 mL,则原混合气体中NO2的体积可能是　　　　 mL。 

解析(1)水全部充满试管,应发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,即NO2与O2的体积比为4∶1,所以V(NO2)=10mL×=8mL。

(2)剩余气体1mL有两种情况:①1mL气体为O2,则参加反应4NO2+O2+2H2O4HNO3的NO2和O2共9mL,NO2占,所以V(NO2)=9mL×=7.2mL。

②1mL气体为NO,即相当于NO2过量:3NO2+H2O2HNO3+NO

参加反应4NO2+O2+2H2O4HNO3的NO2和O2共7mL,所以V(NO2)=3mL+7mL×=8.6mL。

答案(1)8　(2)7.2或8.6

B组　能力提升

1.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不容易与空气中的O2化合生成NO2

D.NO2溶于水,与水反应可生成NO

解析NO能与氧气反应生成NO2,不能用排空气法收集,故A错误;常温下,氮气与氧气不反应,故B错误;常温下NO易与空气中的O2化合生成NO2,故C错误;NO2溶于水,与水反应生成硝酸和NO,故D正确。

答案D

2.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气体,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

解析V(NO2)=V(NO),则所生成HNO3物质的量相同,形成硝酸溶液体积相同,故两试管中硝酸浓度相同。

答案A

3.导学号50534103同温同压下,在3支相同的试管中分别充有等体积混合的两种气体,它们分别是①NO和NO2,②NO2和O2,③HCl和N2。现将3支试管均倒置在盛有足量水的水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是(　　)

A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2

C.V3>V2>V1 D.V3>V1>V2

解析因①中对应的反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,其中剩余气体体积为试管容积的;②中的反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,剩余气体的体积为试管容积的;③中HCl易溶于水,剩余气体的体积为试管容积的。

答案B

4.以下是氮循环的一部分:

(1)反应②的化学方程式是　　　　　　　　　; 

(2)NO2易溶于水,并和水发生化学反应,该反应中氧化剂是　　　　　　　　　; 

(3)化合物A的化学式是　　　　　　　　　; 

(4)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应:2NO+2CO2CO2+N2,当生成1 mol N2时,被还原的NO为　　　　　　　　　 mol。 

解析(1)反应②是NO与O2化合生成NO2,反应的化学方程式是2NO+O22NO2;(2)NO2易溶于水,并与水发生化学反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,NO2中氮元素化合价既升高又降低,NO2既是氧化剂,也是还原剂;(3)根据以上分析可知化合物A的化学式是HNO3;(4)根据方程式2NO+2CO2CO2+N2可知NO中氮元素化合价从+2价降低到0价,NO是氧化剂,被还原,当生成1molN2时,被还原的NO为2mol。

答案(1)2NO+O22NO2　(2)NO2　(3)HNO3　(4)2

5.氮元素是地球上含量丰富的一种元素,氮单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:

(1)氮气主要用于合成氨,由此制造化肥、硝酸和炸药等,写出工业合成氨反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)下列有关氮元素的说法正确的是　　　　。 

A.氮气因为其化学性质不活泼,可以做保护气,比如充填食品包装,充填电灯泡,保存贵重书画等

B.医学上常用液氮作冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术,是利用氮气化学性质的不活泼性

C.氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素

D.用NO2与水反应制取硝酸时,水作还原剂

(3)豆科植物种植时不需施加氮肥的原因是  　。 

(4)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气与二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式:　。 

解析(1)工业合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3。(2)B选项,液氮汽化时需要吸收大量的热量,使周围环境温度降低,与其化学性质不活泼无关;D项,NO2与水反应时,水既不是氧化剂又不是还原剂。(3)豆科植物的根瘤菌能够在常温常压的条件下把空气中的氮气转化为含氮化合物,供自身生长使用。(4)氨气与二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。

答案(1)N2+3H22NH3　(2)AC

(3)豆科植物的根瘤菌能够把空气中的氮气转化为含氮化合物,供自身生长使用

(4)8NH3+6NO27N2+12H2O

6.导学号50534104某活动小组利用下图所示装置进行NO、NO2的性质实验,按下列步骤进行(装置气密性已检验完毕)。

Ⅰ.向广口瓶①中通入NO并测定NO的体积。

(1)通入NO前,向广口瓶①中加水的主要操作:  　。 

(2)从导管a通入一定量的NO,并测得NO体积为V L(V<50 mL,气体体积已经换算为标准状况)。准确测得NO体积的主要操作: 　。 

Ⅱ.验证NO的还原性,探究工业生产硝酸的原理。

(1)停止通入NO后关闭K1、K3;打开K2,从导管b缓缓通入O2,可观察到的现象是 　　　　　　。写出对应现象的化学方程式:　。 

(2)继续通入O2,打开K3,并及时调整量气管中液面与广口瓶①中液面相平,直到广口瓶①中刚好充满液体。

①当通入氧气的体积为V时,则广口瓶①的气体体积为　　　　　　　　　　　　; 

②当广口瓶①中刚好充满液体时,所得液体中溶质的物质的量浓度为　　　　mol·L-1。 

解析Ⅰ.(1)盛放NO气体的装置中不能有空气,空气与NO反应,操作的关键是在①装置中要加满水,这样才能完全赶去广口瓶中的空气。(2)通过排出的水量,测NO气体的体积,为了保证广口瓶中的压强恒为大气压,起始和终点读数时,都要保证广口瓶中的液面和量气管中液面为同一水平面。

Ⅱ.(1)2NO+O22NO2,气体的颜色发生变化,生成的NO2与水又发生反应,气体的颜色又变浅。(2)①通入氧气的体积为V时,NO与O2恰好完全反应生成NO2,NO2又与水反应,生成的NO;②4NO+3O2+2H2O4HNO3,生成HNO3的物质的量为 mol,溶液的总体积为0.5L,溶质的物质的量浓度为 mol·L-1。

答案Ⅰ.(1)打开K1、K2、K3,从量气管加水,直到将①中空气全部排出,且调整量气管中液面与①相平,并记录量气管的刻度

(2)关闭K2,打开K3、K1,通入NO并调整量气管液面与①中液面相平,再次记录量气管刻度

Ⅱ.(1)气体先变为红棕色,然后逐渐变淡

2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO

(2)①　②