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高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 氮的固定课时作业
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这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 氮的固定课时作业，共7页。试卷主要包含了下列各项属于自然固氮的是，8 ℃,远低于常温，工业上常用原理，以下是氮循环的一部分等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1.下列各项属于自然固氮的是( )。
A.植物从土壤中吸收含氮肥料
B.合成氨制取氮肥
C.N2与O2在雷电作用下生成NO
D.化学模拟生物固氮
答案:C
解析:A、B两项是化合态氮之间的转化,不属于氮的固定;D属于人工固氮;C属于自然固氮。
2.N2是空气的重要组成部分,有科学家依据蒸汽机的原理,设计制造出液氮蒸汽机,即利用液态氮的汽化来驱动机车,从而达到环境保护的目的,其原理主要依据是( )。
A.液氮的沸点为-195.8 ℃,远低于常温
B.N2在空气中燃烧放热
C.N2的化学性质很稳定
D.N2在空气中的体积分数约为78%
答案:A
解析:液氮的沸点很低,极易汽化,汽化时吸收热量,体积膨胀而驱动机车转动,此过程中不产生污染物,保护了环境,跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关,A项符合题意。
3.下列有关氮气用途的说法不正确的是( )。
A.作焊接金属的保护气
B.制硝酸和化肥的原料
C.食品袋中充氮气来防腐
D.与氧气反应制NO从而制硝酸
答案:D
解析:氮气的化学性质不活泼,能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化,A项正确;氮气可用于合成氨,氨可作制硝酸和化肥的原料,B项正确;食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率,C项正确;氮气与氧气的反应很难进行,不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸,D项错误。
4.近年来,利用半导体光催化还原氮气制备氨气引起全世界极大关注。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“N2NH3”的转化示意图。下列说法正确的是( )。
A.此方法不属于人工固氮技术
B.由转化示意图可知,氮气化学性质很活泼
C.该反应过程中有共价键的断裂和形成
D.该反应的化学方程式是N2+3H22NH3
答案:C
解析:氮的固定是将单质N2转化为氮元素的化合物,该过程是将N2转化为化合物NH3,故此方法属于人工固氮技术,A项错误;根据图示可知,N2在半导体光催化材料的作用下且需光照条件才能实现“N2NH3”的转化,因此不能说明N2性质活泼,B项错误;在反应过程中,反应物H2O中H—O键断裂,N2中N≡N键断裂,生成物中有N—H键形成、OO键形成,故该反应过程中有共价键的断裂和形成,C项正确;由图可知,氮气与水反应生成氨气和氧气,则该反应的化学方程式是2N2+6H2O4NH3+3O2,D项错误。
5.研究表明,一氧化氮在治疗心血管疾病中具有重要的作用。下列对一氧化氮的叙述错误的是( )。
A.NO是无色气体
B.NO是汽车尾气的有害成分之一
C.可以用向上排空气法收集NO
D.NO在一定条件下也可作氧化剂
答案:C
解析:因NO可与空气中的O2反应生成NO2,故NO不能用排空气法收集,只能用排水法收集。
6.在NO2被水吸收的反应中,发生还原反应的物质与发生氧化反应的物质的质量比为( )。
A.3∶1B.1∶3
C.1∶2D.2∶1
答案:C
解析:,发生还原反应的NO2与发生氧化反应的NO2的质量比为1∶2。
7.工业上常用原理:NOx+NH3N2+H2O,使NOx转化为无毒的N2,现有NO、NO2的混合气体3.0 L,可与3.5 L相同状况的NH3恰好完全反应,全部转化为N2,则在原混合气体中NO与NO2的物质的量之比是( )。
A.1∶1B.2∶1
C.3∶1D.1∶3
答案:D
解析:相同状况下,气体的体积之比等于物质的量之比,则3.0mlNO、NO2混合气体与3.5mlNH3恰好反应生成N2,设NO的物质的量为x,则NO2的物质的量为(3ml-x),由得失电子守恒可知2x+4×(3ml-x)=3×3.5ml,x=0.75ml,故原混合气体中NO与NO2的物质的量之比为1∶3。
8.A、B、C三种气体,A为无色不溶于水的气体单质,在一定条件下,A与O2反应生成B,B无色且微溶于水,它也能与O2反应生成C,C易溶于水并与水反应生成B,反应后所得溶液呈酸性。
(1)三种气体的化学式为A ,B ,C 。
(2)除去A气体中的少量O2的方法是 。
(3)除去B中的少量C的方法是 。
答案:(1)N2 NO NO2
(2)通过灼热的铜丝网
(3)通过盛水的洗气瓶后干燥
解析:A为无色不溶于水的气体单质,A可能是H2、N2、O2等,A与O2反应生成B,B无色且微溶于水,则A为N2,B为NO,C为NO2。
9.以下是氮循环的一部分。
(1)通常状况下,NO2的颜色是 。
(2)反应①的化学方程式是 。
(3)NO2易溶于水,并与水发生化学反应。该反应中,氧化剂是 。
(4)化合物A的化学式是 。
(5)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2 ml N2时,被还原的NO为 ml。
答案:(1)红棕色
(2)N2+O22NO
(3)NO2
(4)HNO3
(5)4
解析:(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应①是N2与O2在放电条件下的反应,化学方程式是N2+O22NO。(3)NO2易溶于水,发生的反应是3NO2+H2O2HNO3+NO。该反应中,NO2中的氮元素化合价既有降低又有升高,NO2既是氧化剂又是还原剂。(4)由3NO2+H2O2HNO3+NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO+2CO2CO2+N2看出NO与N2的物质的量之比为2∶1,则生成2mlN2时反应的NO为4ml。
10.为了有效实现NO与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烧瓶NO气体。
(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上止水夹,首先观察到烧瓶中的现象: ,产生此现象时发生反应的化学方程式为 。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象。
① ;
② 。
产生此现象时发生反应的化学方程式为 。
答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O22NO2
(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色
②烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升) 3NO2+H2O2HNO3+NO
解析:(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,化学方程式为2NO+O22NO2。
(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升;产生此现象时发生反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。
能力提升
1.氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程,下列说法不正确的是( )。
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2+O22NO
B.过程③“固氮作用”中,氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有2N+O22N
D.⑥中涉及的反应可能有2N+12H+N2↑+6H2O
答案:D
解析:过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO,即发生的反应是N2+O22NO,A项正确;过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低,氮气被还原,B项正确;⑤中N被氧化为N,涉及的反应可能有2N+O22N,C项正确;⑥中氮元素化合价降低,N被还原,涉及的反应不可能为2N+12H+N2↑+6H2O,因为此反应中只有元素化合价降低,没有元素化合价升高,且电荷不守恒,D项错误。
2.(双选)将10 mL充满NO2和O2混合气体的试管倒置在水槽中,反应停止后试管内剩余2 mL无色气体,则原混合气体中NO2和O2的体积分别是( )。
A.9.2 mL和0.8 mL
B.4.4 mL和5.6 mL
C.7.2 mL和2.8 mL
D.6.4 mL和3.6 mL
答案:AD
解析:剩余2mL气体可能是NO或O2,分两种情况讨论:
(1)若剩余的是NO,可以看成先发生了反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3。剩余的NO2又与水作用,最终有2mLNO产生。由反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知剩余的NO2体积为2mL×3=6mL。则原有O2体积为(10mL-6mL)×=0.8mL,NO2体积为10mL-0.8mL=9.2mL。
(2)若剩余的是O2,则有10mL-2mL=8mL是NO2与O2的混合气体按反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3进行。所以NO2的体积为8mL×=6.4mL,O2体积为10mL-6.4mL=3.6mL。
3.下列物质之间的转化不能通过一步反应实现的是( )。
A.N2NOB.N2NO2
C.NONO2D.NO2NO
答案:B
解析:A项,N2+O22NO;C项,2NO+O22NO2;D项,3NO2+H2O2HNO3+NO。
4.如图所示,试管中盛装的气体呈红棕色,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面继续上升,经过多次重复后,试管被水充满,对原试管中盛装的气体的说法正确的是( )。
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.一定是NO2与O2的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.不可能是NO2一种气体
答案:C
解析:试管中盛装的气体呈红棕色,那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知,原试管中盛装的气体的成分情况可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等,本题选C。
5.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体的体积均在标准状况下测定)。
试回答下列问题。
(1)写出观察到的现象(可不写满,也可补充)。
① ;
② ;
③ 。
(2)上述过程中发生反应的化学方程式有 。
(3)最终试管中剩余的气体是 ,体积为 。
答案:(1)①通入O2,试管内气体由无色变为红棕色
②试管内液面上升 ③试管内剩余无色气体
(2)2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO
(3)NO 1.0 mL
解析:通入的O2与NO发生反应生成NO2:2NO+O22NO2,所以看到有红棕色气体生成;生成的NO2溶于水:3NO2+H2O2HNO3+NO,气体被消耗,所以会看到试管内液面上升;总反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O4HNO3,NO过量,故最后有无色气体剩余。
因为1.5mLO2全部参加反应,由总反应4NO+3O2+2H2O4HNO3知,V反应(NO)=V(O2)×=1.5mL×=2.0mL,而NO的总体积是3.0mL,故剩余NO气体的体积是1.0mL。
基础巩固
1.下列各项属于自然固氮的是( )。
A.植物从土壤中吸收含氮肥料
B.合成氨制取氮肥
C.N2与O2在雷电作用下生成NO
D.化学模拟生物固氮
答案:C
解析:A、B两项是化合态氮之间的转化,不属于氮的固定;D属于人工固氮;C属于自然固氮。
2.N2是空气的重要组成部分,有科学家依据蒸汽机的原理,设计制造出液氮蒸汽机,即利用液态氮的汽化来驱动机车,从而达到环境保护的目的,其原理主要依据是( )。
A.液氮的沸点为-195.8 ℃,远低于常温
B.N2在空气中燃烧放热
C.N2的化学性质很稳定
D.N2在空气中的体积分数约为78%
答案:A
解析:液氮的沸点很低,极易汽化,汽化时吸收热量,体积膨胀而驱动机车转动,此过程中不产生污染物,保护了环境,跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关,A项符合题意。
3.下列有关氮气用途的说法不正确的是( )。
A.作焊接金属的保护气
B.制硝酸和化肥的原料
C.食品袋中充氮气来防腐
D.与氧气反应制NO从而制硝酸
答案:D
解析:氮气的化学性质不活泼,能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化,A项正确;氮气可用于合成氨,氨可作制硝酸和化肥的原料,B项正确;食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率,C项正确;氮气与氧气的反应很难进行,不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸,D项错误。
4.近年来,利用半导体光催化还原氮气制备氨气引起全世界极大关注。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“N2NH3”的转化示意图。下列说法正确的是( )。
A.此方法不属于人工固氮技术
B.由转化示意图可知,氮气化学性质很活泼
C.该反应过程中有共价键的断裂和形成
D.该反应的化学方程式是N2+3H22NH3
答案:C
解析:氮的固定是将单质N2转化为氮元素的化合物,该过程是将N2转化为化合物NH3,故此方法属于人工固氮技术,A项错误;根据图示可知,N2在半导体光催化材料的作用下且需光照条件才能实现“N2NH3”的转化,因此不能说明N2性质活泼,B项错误;在反应过程中,反应物H2O中H—O键断裂,N2中N≡N键断裂,生成物中有N—H键形成、OO键形成,故该反应过程中有共价键的断裂和形成,C项正确;由图可知,氮气与水反应生成氨气和氧气,则该反应的化学方程式是2N2+6H2O4NH3+3O2,D项错误。
5.研究表明,一氧化氮在治疗心血管疾病中具有重要的作用。下列对一氧化氮的叙述错误的是( )。
A.NO是无色气体
B.NO是汽车尾气的有害成分之一
C.可以用向上排空气法收集NO
D.NO在一定条件下也可作氧化剂
答案:C
解析:因NO可与空气中的O2反应生成NO2,故NO不能用排空气法收集,只能用排水法收集。
6.在NO2被水吸收的反应中,发生还原反应的物质与发生氧化反应的物质的质量比为( )。
A.3∶1B.1∶3
C.1∶2D.2∶1
答案:C
解析:,发生还原反应的NO2与发生氧化反应的NO2的质量比为1∶2。
7.工业上常用原理:NOx+NH3N2+H2O,使NOx转化为无毒的N2,现有NO、NO2的混合气体3.0 L,可与3.5 L相同状况的NH3恰好完全反应,全部转化为N2,则在原混合气体中NO与NO2的物质的量之比是( )。
A.1∶1B.2∶1
C.3∶1D.1∶3
答案:D
解析:相同状况下,气体的体积之比等于物质的量之比,则3.0mlNO、NO2混合气体与3.5mlNH3恰好反应生成N2,设NO的物质的量为x,则NO2的物质的量为(3ml-x),由得失电子守恒可知2x+4×(3ml-x)=3×3.5ml,x=0.75ml,故原混合气体中NO与NO2的物质的量之比为1∶3。
8.A、B、C三种气体,A为无色不溶于水的气体单质,在一定条件下,A与O2反应生成B,B无色且微溶于水,它也能与O2反应生成C,C易溶于水并与水反应生成B,反应后所得溶液呈酸性。
(1)三种气体的化学式为A ,B ,C 。
(2)除去A气体中的少量O2的方法是 。
(3)除去B中的少量C的方法是 。
答案:(1)N2 NO NO2
(2)通过灼热的铜丝网
(3)通过盛水的洗气瓶后干燥
解析:A为无色不溶于水的气体单质,A可能是H2、N2、O2等,A与O2反应生成B,B无色且微溶于水,则A为N2,B为NO,C为NO2。
9.以下是氮循环的一部分。
(1)通常状况下,NO2的颜色是 。
(2)反应①的化学方程式是 。
(3)NO2易溶于水,并与水发生化学反应。该反应中,氧化剂是 。
(4)化合物A的化学式是 。
(5)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2 ml N2时,被还原的NO为 ml。
答案:(1)红棕色
(2)N2+O22NO
(3)NO2
(4)HNO3
(5)4
解析:(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应①是N2与O2在放电条件下的反应,化学方程式是N2+O22NO。(3)NO2易溶于水,发生的反应是3NO2+H2O2HNO3+NO。该反应中,NO2中的氮元素化合价既有降低又有升高,NO2既是氧化剂又是还原剂。(4)由3NO2+H2O2HNO3+NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO+2CO2CO2+N2看出NO与N2的物质的量之比为2∶1,则生成2mlN2时反应的NO为4ml。
10.为了有效实现NO与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烧瓶NO气体。
(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上止水夹,首先观察到烧瓶中的现象: ,产生此现象时发生反应的化学方程式为 。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象。
① ;
② 。
产生此现象时发生反应的化学方程式为 。
答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O22NO2
(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色
②烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升) 3NO2+H2O2HNO3+NO
解析:(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,化学方程式为2NO+O22NO2。
(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升;产生此现象时发生反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。
能力提升
1.氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程,下列说法不正确的是( )。
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2+O22NO
B.过程③“固氮作用”中,氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有2N+O22N
D.⑥中涉及的反应可能有2N+12H+N2↑+6H2O
答案:D
解析:过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO,即发生的反应是N2+O22NO,A项正确;过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低,氮气被还原,B项正确;⑤中N被氧化为N,涉及的反应可能有2N+O22N,C项正确;⑥中氮元素化合价降低,N被还原,涉及的反应不可能为2N+12H+N2↑+6H2O,因为此反应中只有元素化合价降低,没有元素化合价升高,且电荷不守恒,D项错误。
2.(双选)将10 mL充满NO2和O2混合气体的试管倒置在水槽中,反应停止后试管内剩余2 mL无色气体,则原混合气体中NO2和O2的体积分别是( )。
A.9.2 mL和0.8 mL
B.4.4 mL和5.6 mL
C.7.2 mL和2.8 mL
D.6.4 mL和3.6 mL
答案:AD
解析:剩余2mL气体可能是NO或O2,分两种情况讨论:
(1)若剩余的是NO,可以看成先发生了反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3。剩余的NO2又与水作用,最终有2mLNO产生。由反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知剩余的NO2体积为2mL×3=6mL。则原有O2体积为(10mL-6mL)×=0.8mL,NO2体积为10mL-0.8mL=9.2mL。
(2)若剩余的是O2,则有10mL-2mL=8mL是NO2与O2的混合气体按反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3进行。所以NO2的体积为8mL×=6.4mL,O2体积为10mL-6.4mL=3.6mL。
3.下列物质之间的转化不能通过一步反应实现的是( )。
A.N2NOB.N2NO2
C.NONO2D.NO2NO
答案:B
解析:A项,N2+O22NO;C项,2NO+O22NO2;D项,3NO2+H2O2HNO3+NO。
4.如图所示,试管中盛装的气体呈红棕色,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面继续上升,经过多次重复后,试管被水充满,对原试管中盛装的气体的说法正确的是( )。
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.一定是NO2与O2的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.不可能是NO2一种气体
答案:C
解析:试管中盛装的气体呈红棕色,那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知,原试管中盛装的气体的成分情况可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等,本题选C。
5.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体的体积均在标准状况下测定)。
试回答下列问题。
(1)写出观察到的现象(可不写满,也可补充)。
① ;
② ;
③ 。
(2)上述过程中发生反应的化学方程式有 。
(3)最终试管中剩余的气体是 ,体积为 。
答案:(1)①通入O2,试管内气体由无色变为红棕色
②试管内液面上升 ③试管内剩余无色气体
(2)2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO
(3)NO 1.0 mL
解析:通入的O2与NO发生反应生成NO2:2NO+O22NO2,所以看到有红棕色气体生成;生成的NO2溶于水:3NO2+H2O2HNO3+NO,气体被消耗,所以会看到试管内液面上升;总反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O4HNO3,NO过量,故最后有无色气体剩余。
因为1.5mLO2全部参加反应,由总反应4NO+3O2+2H2O4HNO3知,V反应(NO)=V(O2)×=1.5mL×=2.0mL,而NO的总体积是3.0mL,故剩余NO气体的体积是1.0mL。
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