高中化学人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物优秀课时练习

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1．关于氮气的性质的说法中，错误的是( )


A．氮在自然界中既以游离态存在，又以化合态存在


B．通常条件下，氮气性质很不活泼


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的循环


【答案】C


【详解】


A、氮在自然界中存在游离态，如空气中的N2，也有化合态，如蛋白质中的氮，故A说法正确；


B、氮气分子中两个氮原子之间以叁键的形式存在，键能较大，因此通常条件下，氮气的性质很不活泼，故B说法正确；


C、在放电或高温条件下，能与氧气反应，故C说法错误；


D、大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环，故D说法正确；


2．属于工业固氮的是


A．用N2和H2合成氨 B．闪电将空气中N2转化为NO


C．用NH3和CO2合成尿素 D．固氮菌将氮气变成氨


【答案】A


【解析】


A.工业上通常用H2和N2在催化剂、高温、高压下合成氨，A正确；B. 闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，称为天然固氮（又称高能固氮），B错误；C. 是氮的化合物之间的转换，不属于氮的固定，C错误；D. 生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程，D错误。故选择A。


3．某无色气体可能由O2、NO、NO2、N2、CO2中的一种或几种组成，该混合气经放电后变成红棕色。原混合气的成分中一定含有（ ）


A．N2、O2、NOB．N2、O2、CO2


C．N2、NOD．N2、O2


【答案】D


【详解】


气体无色，所以不含NO2，NO和O2不能共同存在。放电时发生O2和N2的化合反应生成NO，放电后变成红棕色，说明生成了NO2，即存在O2和N2，放电生成的NO和过量的O2反应生成了NO2。有O2存在，则不含NO，而CO2不确定。故选D。


4．下列关于氮及其化合物的说法正确的是


A．N2化学性质稳定，可用作保护气


B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在


C．NO、NO2均易溶于水


D．NO、NO2均能与水发生反应


【答案】A


【详解】


A.氮气的化学性质稳定，因此可作为大多数物质的保护气，A项正确；


B.一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B项错误；


C.一氧化氮难溶于水，C项错误；


D.一氧化氮不与水发生反应，D项错误；


5．将40 mL二氧化氮和一氧化氮的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20 mL气体，则原混合气体中二氧化氮和一氧化氮的体积比为( )


A．2∶1B．1∶3


C．3∶1D．1∶1


【答案】C


【详解】


40mLNO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中发生反应为3NO2+H2O＝2HNO3+NO，剩余20ml气体，反应前后气体体积减少20ml。根据化学反应计算如下：


3NO2+H2O＝2HNO3+NO △V（气体体积减少）


3 2


V（NO2） 20mL


解得V（NO2）=30mL，原气体中V（NO）=10mL，所以原混合气体中NO2和NO的体积比为V（NO2）：V（NO）=30mL：10mL=3：1。答案选C。


6．下列反应不属于氮的固定反应是( )


A．N2＋3MgMg3N2


B．N2+3H22NH3


C．2NO＋O2===2NO2


D．N2＋O22NO


【答案】C


【详解】


A.此反应将氮单质转化为化合态，属于氮的固定，故A正确；


B.此反应将氮单质转化为化合态，属于氮的固定，故B正确；


C.此反应将化合态的氮转化为化合态，不属于氮的固定，故C错误；


D.此反应将氮单质转化为化合态，属于氮的固定，故D正确。


7．下列说法不正确的是 ( )


A．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气，属于化学变化


B．汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的


C．化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物


D．植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环


【答案】C


【详解】A. 豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气进行氮额固定，属于化学变化，A正确；


B. 汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是放电条件下由游离态氮与氧气反应转化来的，B正确；


C. 化石燃料燃烧会释放出氮氧化合物，C错误；


D. 植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，氮氧化物又转化为硝酸和硝酸银，参与了氮的循环，D正确；


8．将硝酸分解产生的气体收集于试管内然后倒立于水槽中，一段时间后试管内(假设没有空气混入)( )


A．剩余NO


B．剩余O2


C．剩余NO2


D．不剩余气体


【答案】D


【详解】浓硝酸受热分解产生二氧化氮、氧气和水，而反应的方程式为：


4HNO3（浓）==4NO2↑+O2↑+2H2O，倒立于水槽中，发生反应为：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，恰好反应液体充满试管试底部，故D正确。


9．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的甲气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（ ）





A．NO2、N2B．NO、CO2


C．NO2、CO2D．NO、CO2、N2


【答案】B


【详解】


二氧化氮是红棕色的气体，所以无色混合气体甲中一定不存在二氧化氮；二氧化碳可以和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ，一氧化氮无色，与氧气立即反应变为红棕色的二氧化氮，通过足量的过氧化钠后气体显红棕色，说明有NO、CO2，排水法收集气体，广口瓶被上升的水注满，说明没有N2，所以甲气体的组成为：NO、CO2，故答案为B。


10．Murad等三位教授关于一氧化氮分子在人体内的独特功能的研究，曾获得诺贝尔医学或生理学奖。关于一氧化氮的下列叙述不正确的是( )


A．一氧化氮是某些含低价氮物质氧化的产物


B．一氧化氮是亚硝酸的酸酐


C．一氧化氮是某些含高价氮物质还原的产物


D．一氧化氮具有还原性，在空气中极易被氧化


【答案】B


【详解】


氮元素的化合价有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5等。


A.在一氧化氮分子中，氮元素为＋2价，它可以是含低价氮物质被氧化的产物，A正确；


B.亚硝酸的酸酐是三氧化二氮，一氧化氮不是酸酐，B不正确；


C. 一氧化氮是可以是含高价氮物质(如稀硝酸与铜反应)被还原的产物，C正确；


D．一氧化氮具有较强的还原性，在空气中极易被氧化为红棕色的二氧化氮气体，D正确。


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，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＋H2O①


2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O②


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N2和CO2，该反应的化学方程式为____________________________。


(3)由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”)________，原因是________________________________________________________________________。


(4)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________，该反应中，氧化剂是________，氧化产物是________，生成1.4 ml氮气时，转移电子的物质的量为_______________________________________________。


(5)为了保护环境，工业上常通入NH3使氮的氧化物和氨转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3 L，通入3 L(同温同压下)NH3，恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为______。


【答案】NO2 NO 1∶1 2NO＋2CON2＋2CO2 不是 因为二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化 6NO2＋8NH37N2＋12H2O NO2 N2 4.8 ml 1∶1


【详解】


(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价升高做还原剂；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，故答案为：NO2；NO；1：1；


(2)根据原子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，根据电子守恒和元素守恒可得方程式为：2NO＋2CON2＋2CO2，故答案为：2NO＋2CON2＋2CO2；


(3)二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化，二氧化氮不是酸性氧化物，故答案为：不是；因为二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化；


(4)根据原子守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。NO2中＋4价的N被NH3中－3价的N还原为N2中0价的N，剩下的氢、氧元素结合成水，因而氧化剂是NO2，氧化产物、还原产物均为N2；生成7 ml N2时，转移电子24 ml；则生成1.4 ml N2时，转移电子4.8 ml，故答案为：6NO2＋8NH37N2＋12H2O；NO2；N2；4.8 ml；


(5) 设NO2的体积为x，则NO的体积为(3 L－x)。NO2N2，NON2，NH3N2。根据得失电子守恒原理得：，解得x＝1.5 L。因为同温下气体的物质的量之比等于其体积之比，所以n(NO2)∶n(NO)＝1∶1，故答案为：1:1；


12．氮在自然界中的转化是一个复杂的过程，涉及到地球上生物的方方面面。


（1）下列关于自然界中氮循环（如下图）的说法不正确的是（______）





A．氮元素均被氧化


B．工业合成氨属于人工固氮


C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化


D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环


（2）汽车尾气中的NO和NO2，是大气污染的物质。


①写出NO造成酸雨的两个化学反应方程式____________________。


②在汽车尾气排放管中安装一个催化转化器，可将尾气中另一种有害气体CO跟NO反应转化为无毒气体，该反应的化学反应方程式______________________________。


③用O2-NaOH吸收法可以除去烟道气中的NO2。反应的化学方程式是______________________________。


（3）用化学方程式表达工业上以NH3为原料生产HNO3的第一步______________________________。


【答案】A 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+2CO=N2+2CO2 4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O 4NH3+5O24NO+6H2O


【解析】


(1)A．硝酸盐中氮元素的化合价为+5价，被细菌分解变成大气中氮单质，氮元素由+5→0，属于被还原，故A错误；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，故B正确；C．氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化，铵盐属于无机物，蛋白质属于有机物，含氮无机物和含氮有机物可相互转化，故C正确；D．碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环，如蛋白质的制造需要碳元素，又如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2+O22NO，氧元素参与，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HN03)和一氧化氮，3NO2+H2O=2HNO3+NO，氢元素参加，故D正确；故答案为A；


(2)①一氧化氮易被氧气氧化为二氧化氮，2NO+O2=2NO2，二氧化氮可以和水之间反应生成硝酸和一氧化氮，即3NO2+H2O=2HNO3+NO，故答案为3NO2+H2O=2HNO3+NO；


②在汽车尾气排放管中安装一个催化转化器，可将尾气中另一种有害气体CO跟NO反应转化为无毒气体二氧化碳和氮气，原理方程式为：2NO+2CON2+2CO2；


③用NaOH吸收NO2和O2的混合气体生成NaNO3和水，根据电子守恒，发生反应的化学方程式是4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O；


(3)工业上利用NH3催化氧化生成NO、NO氧化为NO2，NO2溶于水得到HNO3，其中氨催化氧化生成NO的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。