高中化学第二节 氮及其化合物学案及答案

这是一份高中化学第二节 氮及其化合物学案及答案，共18页。学案主要包含了新知学习，知识进阶，问题探究，知识归纳总结，效果检测等内容，欢迎下载使用。
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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
第1课时 氮气 氮的氧化物
课程学习目标
1.了解氮元素的存在和结构，了解氮气的物理性质和化学性质；
2.通过了解氮的固定，认识化学对社会和工农业生产的重要作用；
3.了解一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质。
学科核心素养
宏观辨识与微观探析：能从物质类别和元素化合价的角度，预测氮气及氮的氧化物的性质及转化
科学探究与创新意识：能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题，根据假设提出多种探究方案，评价和优化方案，能用数据、图表、符号等处理实验信息
【新知学习】
1．氮的原子结构
氮元素位于第二周期、第VA族。氮原子最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。
氮的原子结构
常见的化合价有 ＋1 、 ＋2 、 ＋3 、 ＋4 、 ＋5 、 －3 ，
其氧化物有 N2O 、 NO 、 N2O3 、 NO2 、 N2O4 、 N2O5 共有六种，
其中 N2O5 是HNO3的酸酐， N2O3 是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。
2．氮元素的存在
a.游离态:以氮分子的形式存在于空气中。 
b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
一．氮气
1.物理性质
纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占五分之四左右。
2.化学性质
（1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。
原因：氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常难以与其它物质反应。
（2）在放电条件或高温下 氮气 跟氧气化合生成 一氧化氮
N2＋O22NO
（3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2Mg3N2；
（4）人工合成氨：N2＋3H22NH3；
二．氮的固定和循环
1.含义：将大气中__游离态__的氮转化为__含氮化合物__的过程叫做氮的固定。
2.分类：

3．氮的循环

三.二氧化氮和一氧化氮
氮的氧化物
NO
NO2
物理
性质
颜色
无色
红棕色
毒性
有毒
有毒
溶解性
不溶于水
易溶于水
化学
性质
与O2反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
与H2O
反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO


1.NO和NO2的化学性质
(1)在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为　2NO+O2 === 2NO2　。 
(2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为　3NO2+H2O === 2HNO3+NO　。 
2.二氧化氮溶于水的实验
(1)实验过程
实验
装置

实验
操作
在如图注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器
打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹
振荡注射器
实验
现象
无明显现象
无色气体变为红棕色
红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动
化学
方程式
　2NO+O2 === 2NO2　、 
　3NO2+H2O === 2HNO3+NO　 

(2)对工业生产硝酸的启示
工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气,能充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。

【知识进阶】
氮的氧化物的性质及有关计算
【问题探究】
1．要使充满NO2和O2混合气体的试管倒扣水槽中，让水充满试管，必须按什么样的体积比混合？
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即当NO2和O2的体积比为4∶1时可完全溶于水。
2．将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，则原混合气体中O2为多少毫升？
①若剩余的是NO，由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，得NO2体积为2 mL×3＝6 mL。则原有O2体积为
(10 mL－6 mL)×＝0.8 mL。②若剩余的是O2，则有10 mL－2 mL＝8 mL NO2和O2的混合气体按反应
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行。所以NO2的体积为8 mL×＝6.4 mL，O2体积为10 mL－6.4 mL＝3.6 mL。
【知识归纳总结】
1．NO和NO2性质的对比

NO
NO2
色、态、
味、毒性
无色、无味
红棕色、刺激性气味
有毒气体
水溶性
不溶
易溶且与水反应
与O2反应
2NO＋O2===2NO2

与H2O反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
与O2、H2O
共同反应
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
氧化性
6NO＋4NH35N2＋6H2O
6NO2＋8NH37N2＋12H2O，NO2＋SO2===SO3＋NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝

2.常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
3．氮的氧化物溶于水的计算
(1)原理
解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。
(2)方法——加合式法
①NO2和O2混合气体溶于水的计算
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：
V(NO2)∶V(O2)
③NO与O2同时通入水中
2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
总的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
可知：
V(NO)∶V(O2)
③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：
a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。
b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。
【典例】将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。
(1)则原混合气体中NO与NO2体积比为多少？___。
(2)1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol，则NO与NO2体积比为多少？____。
(3)1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为1∶1，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少O2？____。
【答案】3∶7 1∶9 0.5mol
【解析】(1)设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1－a)mol NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：a＋＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7。
(2)设n(NO2)＝a mol
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　气体减少
3 mol 1 mol 2 mol
a mol (1－0.4)mol
a＝0.9
故NO与NO2体积比为1∶9。
(3)通入的氧气的物质的量为×0.5 mol＋ mol＝0.5 mol。
（变式训练）在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)
①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL
A．①②　　　B．②③ C．③④ D．①④
【答案】D　
【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。若12 mL全部为NO2，发生反应②，剩余气体4 mL大于实际剩余气体2 mL，故剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。

【效果检测】
1．（2021·北京市第五中学高一期中）下列关于氮元素或氮原子的叙述正确的是
A．氮元素位于周期表第二周期，第VA族
B．氮原子核外共有3个电子层，最外层有5个电子
C．氮原子在反应中不易失去5个电子，但易得到3个电子
D．氮原子一般通过离子键与其他原子相互结合构成物质
【答案】A
【解析】
A．氮元素位于元素周期表中第二周期VA族，故A正确；
B．氮原子位于第二周期，原子核外共有2个电子层，最外层电子有5个电子，故B错误；
C．由于氮气分子的结构非常稳定，故氮气的化学性质比较稳定，在化学反应中氮原子不容易失去电子，得到电子同样比较困难，故C错误；
D．氮原子最外层电子数为5，且原子半径较小，相对难以得失电子，因此与其它原子一般通过共价键与其它原子成键组成物质，故D错误；
综上所述，答案为A。
2．（2021·吉林长春·高一期末）下列过程不属于氮的固定的是
A．雷电时生成氮的氧化物
B．工业上用氢气与氮气合成氨
C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐
D．豆科植物的根瘤把空气中的氮气转化为硝酸盐
【答案】C
【解析】
A．雷电时生成氮的氧化物，即N2+O22NO，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为自然固氮，故A不符合题意；
B．工业上用氢气与氮气合成氨，即N2+3H22NH3，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为工业固氮，故B不符合题意；
C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，不属于氮的固定，故C符合题意；
D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，是将游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，为生物固氮，故D不符合题意；
答案为C。
3．（2021·北京市第五中学高一期中）下列关于氮气的性质，叙述错误的是
A．氮气在通常条件下化学性质稳定
B．氮气在高温、放电等条件下可以发生化学反应
C．氮气在化学反应中只能做氧化剂
D．氮气在发生化学反应过程中发生了化学键的断裂
【答案】C
【解析】
A．氮气有氮氮三键，难断裂，在通常条件下化学性质稳定，故A正确；
B．氮气在高温、放电等条件下常与氧气反应，发生化学反应，故B正确；
C．氮气与氧气反应生成一氧化氮，在化学反应中做还原剂，故C错误；
D．氮气发生化学反应是旧键的断裂和新键的生成，故D正确。
综上所述，答案为C。
4．（2021·福建省福州外国语学校高一期中）下列说法正确的是
A．HClO、Na2O2、SO2 都可用于漂白适当的物质，其漂白原理相同
B．氮的固定都属于氧化还原反应
C．“雷雨发庄稼”的科学道理中，涉及的化学反应，氮元素都是被氧化
D．NH3 水溶液能导电，所以 NH3 是电解质
【答案】B
【解析】
A． HClO、Na2O2均因具有强氧化性、可用于漂白；SO2使品红等有色物质褪色的原理是二者结合生成无色不稳定的物质，A错误；
B．氮的固定是游离态氮元素变化为化合态氮元素；则氮的固定都属于氧化还原反应，B正确；
C． “雷雨发庄稼”的科学道理中，涉及的化学反应，、和， 、氮元素被氧化，中氮元素既被氧化又被还原，C错误；
D．氨气溶于水生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子、铵根离子，故其水溶液因含可自由移动的离子可导电，但氨分子自身不发生电离，故氨气属于非电解质，D错误；
答案选B。
5．（2021·福建·文博中学高一期中）下列说法正确的是
A．实验室能用排空气法收集N2、NO和NO2
B．NO为红棕色气体，NO2为无色气体
C．除去NO中的NO2气体可以使混合气体通过蒸馏水
D．NO、NO2、N2O4、N2O5都属于酸性氧化物
【答案】C
【解析】
A．N2的密度与空气接近，容易混合，不能使用排空气方法收集；NO与O2反应产生NO2，也不能使用排空气方法收集，A错误；
B．NO为无色气体，NO2为红棕色气体，B错误；
C．NO2与水反应产生HNO3和NO，因此除去NO中的NO2气体可以使混合气体通过蒸馏水，C正确；
D．NO是不成盐氧化物；NO2、N2O4与水反应时N元素化合价会发生变化，也不是酸性氧化物；只有N2O5属于酸性氧化物，D错误；
故合理选项是C。
6．（2021·北京·人大附中高一期末）某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明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。对于原混合气体成分的判断中，正确的是
A．肯定有SO2和NO B．可能有O2和NO2
C．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO
【答案】A
【解析】
由于气体呈无色，所以其中一定没有Cl2、NO2，气体通过品红，品红褪色，说明混合气体中含有SO2，剩余气体排入空气中呈红棕色，说明其中含有NO，结合原混合气体无色，说明混合气体中没有O2，故该气体中一定含有NO、SO2，一定不含NO2、O2和Cl2，故答案为：A。
7．（2021·湖北·华中师大一附中高一期中）由NO、H2、CO2组成的混合气体，通过足量的Na2O2粉末充分反应后，再用电火花引燃使其充分反应，最终得到质量分数为70%的硝酸，且无任何气体剩余。则原混合气体中NO、H2、CO2的体积比为
A．2：4：5 B．2：4：7 C．2：4：9 D．3：5：8
【答案】B
【解析】
设得到70%的硝酸100g，70%的硝酸中n(HNO3)==mol，n(H2O)==mol，其中n(H)：n(N)：n(O)=(2×mol+mol)：
mol：(mol+3×mol)=4：1：4.5，通过足量Na2O2后，n(O2)=n(CO2)，n(H2)：n(NO)：n(O2)=：1：=2：1：1.75，则n(H2)：n(NO)：n(CO2)=2：1：3.5，即：n(NO)：n(H2)：n(CO2)=2：4：7，故答案为：B。
8．（2021·广东惠州·高一期末）部分含氮物质的“价—类二维图”如下图所示。下列推断不合理的是

A．图中所标转化关系中有5个反应是通过氧化还原反应实现的
B．雷雨天可实现B→C→D→E→F转化
C．A→B的反应是实现人工固氮的重要反应
D．H制A的反应通常要加碱并加热来实现
【答案】C
【解析】
【分析】
由含氮物质的“价—类二维图”可以得出，A为氨气，B为氮气，C为一氧化氮，D为二氧化氮，E为硝酸，F为硝酸盐，G为一水合氨，H为铵盐。
【详解】
A．在图中所标转化关系中，NH3→N2→NO→NO2→HNO3、NH3→NO共5个反应中，N元素都发生价态的变化，所以是通过氧化还原反应实现的，A合理；
B．雷雨天，放电时，N2与O2反应生成NO，NO与O2再反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO，硝酸与土壤中的盐反应生成硝酸盐等，B合理；
C．人工固氮是利用人工的方法，将N2转化为氮的化合物(如NH3、Mg3N2等)，所以A(NH3)→B(N2)的反应不是人工固氮的反应，C不合理；
D．由H(铵盐)制A(NH3)，常需与强碱在加热条件下发生复分解反应来制取，D合理；
故选C。
9．（2021·黑龙江·哈师大附中高一期末）硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是
A．NO2和SO2均为有刺激性气味的气体
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物可以直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料
D．工业废气中的NO2可以用水完全吸收
【答案】A
【解析】
A．NO2和SO2均为有刺激性气味的气体，故A正确；
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、CO，故B错误；
C．植物可以直接吸收利用土壤中的铵根离子、硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的NO和NO2，故C错误；
D．NO2和水反应生成硝酸和NO，工业废气中的NO2用水不能完全吸收，故D错误；
选A。
10．（2021·广东顺德·高一期末）氮在生命进程中扮演了至关重要的角色，下图是有关氮固定的几种途径，下列有关叙述不正确的是


A．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境
B．雷电固氮过程中氮气与氧气直接转化成红棕色的二氧化氮
C．光催化固氮和电催化固氮过程中水作还原剂
D．工业固氮采用高温高压的目的是为了提高合成效率
【答案】B
【解析】
A．液氮汽化吸热，液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境，故A正确；
B．雷电固氮过程中氮气与氧气直接转化成无色的一氧化氮，故B错误；
C．光催化固氮和电催化固氮过程中，水中氧元素化合价升高，水作还原剂，故C正确；
D．高温可以提高合成氨的反应速率，高压可以加快合成氨反应速率并使平衡正向移动，采用高温高压的目的是为了提高合成效率，故D正确；
选B。
11．（2021·四川成都·高一期末）硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为：
①；
②。
下列说法错误的是
A．反应①、②均为氧化还原反应
B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1
C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1
D．反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为2 mol
【答案】D
【解析】
A． 反应①、②中均有元素化合价变化，均为氧化还原反应，故A正确；
B． 反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1，故B正确；
C． 若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1或等于1：1，故C正确；
D． 反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为1 mol，故D错误；
故选D。
12．（2021·江苏扬州·高一期中）三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，其催化剂表面物质转化的关系如图所示，下列说法正确的是

A．在转化过程中，氮元素均被还原
B．依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C．还原过程中生成0.1 mol ，转移0.5 mol电子
D．三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
【答案】D
【解析】
A．根据图示可知，NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中，N元素化合价升高被氧化，故A错误； 
B．根据图示可知，BaO为催化剂，NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时，BaO参与储存N元素，故B错误；
C．还原过程中生成0.1  mol  N2，转移电子的物质的量为0.1 mol×(5-0)×2=1  mol，故C错误；
D．整个过程中，CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2，说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化，故D正确；
故选D。

13．（2021·北京·中国农业大学附属中学高一期末）某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。先将此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。对于原混合气体成分的判断正确的是
A．肯定有SO2和NO B．可能有Cl2、O2和NO2
C．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO
【答案】A
【解析】
气体无色，则说明不含有Cl2和NO2气体，此无色混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，说明一定含有SO2，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，说明含有气体NO，则一定没有O2，由上可得，混合物中肯定没有Cl2、O2和NO2，一定含有SO2、NO，选项A符合题意；答案为A。
14．（2021·重庆市育才中学高一开学考试）燃油汽车发动机排出的气体中含有CO和NO等，安装催化转化器可减少这些有害气体的排放。CO和NO在经过催化转化器时相互反应，示意图如下所示。下列说法正确的是

A．该反应属于置换反应
B．CO和NO按个数比1：1进行该反应
C．该反应中两种生成物的质量比为11：7
D．安装了催化转化器的汽车，尾气中不含CO和NO
【答案】B
【解析】
A．CO和NO在经过催化转化器时发生反应产生CO2、N2，反应方程式为：2CO+2NO2CO2+N2，该反应的反应物中无单质参加，因此反应基本类型不属于置换反应，A不符合题意；
B．根据选项A是反应方程式可知：CO和NO按个数比1：1进行该反应，B正确；
C．该反应中两种生成物CO2、N2的质量比是(2×44)：28=22：7，C错误；
D．任何反应都具有一定的可逆性，反应物不可能完全转化为生成物，因此安装了催化转化器的汽车，尾气中也含CO和NO，只是二者的浓度比不安装少些，D错误；
故合理选项是B。
15．（2021·河北石家庄·高一期末）如图所示，将盛满乙气体的小试管倒扣在水槽中，通过导管向试管中通入甲气体，直至小试管内充满液体(假设所得溶液中溶质未扩散至试管外)。下列选项中所得溶液浓度最高的是


A．甲为，乙为 B．甲为，乙为
C．甲为，乙为 D．甲为，乙为
【答案】D
【解析】
设试管的体积为VL，则乙气体的物质的量是mol；若甲为，乙为，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；若甲为，乙为，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；若甲为，乙为，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；若甲为，乙为 ，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；故选D。
16．（双选）（2021·广东·深圳中学高一期中）在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为
A．1.2mL B．2.4mL C．3mL D．4mL
【答案】AD
【解析】
(总反应式法)根据有关的反应：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，剩余气体可能是O2，也可能是NO；
如氧气过量，则剩余2ml无色气体为氧气，设参加反应的氧气的体积为x，则有：

4x＋x＝12mL−2mL＝10mL，解得x＝2mL，所以氧气的体积为：2mL＋2mL＝4mL；
如NO2过量，则剩余2mL无色气体为NO，设氧气的体积为y，


，解得y＝1.2mL，
故答案选AD。
17．（2021·北京东城·高一期末）氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素。
(1)下列说法中，正确的是_______(填字母序号)。
a．氮原子的最外层有5个电子
b．氮元素位于元素周期表的第二周期，第ⅤA族
c．氮元素的最低化合价为价，最高化合价为价
d．根据元素周期律推测，氮化硅的化学式为
(2)氮气的化学性质很稳定，可用作灯泡填充气。从分子结构角度解释其原因是_______。
(3)大自然通过闪电可将空气中的氮气转化为含氮化合物，从而实现自然固氮。该过程中生成的含氮化合物是_______。
(4)我国科研团队借助一种固体催化剂，在常温常压和可见光作用下实现了人工固氮。其过程如图所示。写出该过程中反应的化学方程式：_______。

【答案】 abc N原子的最外层上有5个电子，氮气分子中存在氮氮三键 NO 2N2和6H2O4NH3+3O2
【解析】
(1) a．氮为7号元素，故氮原子的最外层有5个电子，a正确；
b．氮为7号元素，故氮原子核外由两个电子层，最外层上只有5个电子，故氮元素位于元素周期表的第二周期，第ⅤA族，b正确；
c．氮原子的最外层上有5个电子，故氮元素的最低化合价为价，最高化合价为价，c正确；
d．根据元素周期律推测，Si为+4价，N为-3价，故氮化硅的化学式为，d错误；
故答案为：abc；
(2)由于N原子的最外层上有5个电子，故氮气分子中存在氮氮三键，故氮气的化学性质很稳定，可用作灯泡填充气，故答案为：N原子的最外层上有5个电子，氮气分子中存在氮氮三键；
(3)大自然通过闪电可将空气中的氮气转化为含氮化合物，从而实现自然固氮，N2在高温或者放电的情况下与氧气反应生成NO，故该过程中生成的含氮化合物是NO，故答案为：NO；
(4)根据流程示意图可知，该反应的最初反应为N2和H2O，最终生成物为NH3和O2，故反应方程式为：2N2和6H2O4NH3+3O2，故答案为：2N2和6H2O4NH3+3O2。
18．（2021·全国·高一期末）氮元素是生命的基础。自然界中氨的循环过程如下图所示，请分析此图并回答问题：

(1)大气中的氮以___________(填化学式)形式存在，图中共表示了___________种固氮的途径。
(2)由图可知，动植物体内的氮主要存在于蛋白质中，当动植物尸体发生了腐败时，往往会产生一种含氮的气体，其电子式为___________。
(3)土壤中的硝酸盐会被细菌分解。有一种脱氧硫杆菌能够利用土壤中的硫化物来分解硝酸盐，其主要化学原理如下：，配平上述反应方程式，并标出电子转移的方向和数目。___________
(4)某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转换的关系(未配平)：
a．NO+HNO3→N2O3+H2O
b．NH3+NO→HNO2+H2O
c．N2O4+H2O→HNO3+HNO2
其中你认为一定不可能实现的是___________(填编号)。
【答案】 N2 3 b
【解析】
【分析】
(1)大气中的氮以单质形式存在，可根据图示判断固氮的途径；
(2)动植物尸体发生腐败时，往往会产生一种含氮的气体是NH3，根据原子结构分析判断；
(3)根据元素化合价升高，失去电子，被氧化，作还原剂；元素化合价降低，获得电子，被还原，作氧化剂，化合价升降总数等于反应过程中电子转移数目判断；
(4)根据氮的化合价只升不降，不符合氧化还原反应的一般规律进行判断。
【详解】
(1)大气中的氮以氮单质N2形式存在，根据图示可知有雷电固氮、工业固氮和植物的根瘤菌固氮三种途径；
(2)动植物尸体发生腐败时，往往会产生-种含氮的气体是NH3， N原子最外层有5个电子， N原子的三个成单电子与3个H原子形成3对共用电子对，从而使每个原子都达到稳定结构，所以NH3的电子式为；
(3)在反应中，S元素的化合价由反应前K2S中的-2价变为反应后K2SO4中的+6价化合价升高8价，失去电子被氧化，所以K2S作还原剂； N元素由反应前KNO3中的+ 5价变为反应后N2中的0价，化合价降低5 ，获得电子，被还原，所以KNO3作氧化剂。由于在氧化还原反应中，元素化合价升降总数等于反应过程中电子转移数目，化合价升降的最小公倍数是40，所以S元素化合价升高了8价，所以K2S、K2SO4系数是分别是5 ， N元素化合价降低了5价，所以KNO3系数是8，则N2系数是4 ，再根据原子守恒，可得KOH系数是8 ，方程式用单线桥法表示电子转移的方向和数目为: ；
(4)a．NO中N由＋2价升高到＋3价，HNO3中N由＋5价降低到＋3价，可能；
b．NH3中N由－3价升高到＋3价，NO中N由＋2价也升到＋3价，化合价只升不降，不可能；
c．N由＋4价升高到+5，降低到+3，价态有升又降，可能。
答案选b。
19．（2021·江苏·常州市武进区横山桥高级中学高一期中）汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx(氮氧化物)等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一、根据NOx的性质特点，已开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。
(1)氮氧化物与环境问题密切相关，可导致___________、___________等问题(任填两条)。
(2)已知某硝酸厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为1∶1，该厂采用NaOH溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为___________。
(3)某氮氧化物和CO在催化剂的作用下充分反应，生成N2和CO2，可消除CO与该氮氧化物的污染。若测得N2和CO2的物质的量之比为1∶2，则该氮氧化物的化学式是___________。
(4)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体，例如：8NH3+6NO27N2+12H2O。该反应中的氧化剂是___________，还原产物和氧化产物的质量之比为___________。如果用氨来处理NO，有关反应的化学方程式为___________。
【答案】 (硝酸型)酸雨 光化学烟雾、臭氧层破坏(合理即可) +3 NO NO2 3：4 4NH3+6NO5N2+6H2O
【解析】
(1)氮氧化物与环境问题密切相关，可导致(硝酸型)酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏(合理即可)。
(2)NO、NO2的体积比为1∶1，两者中氮的价态分别为＋2、＋4价，一个升高，一个降低，含氮钠盐中的氮的价态是＋3价。
(3)设氮氧化物的化学式为NOx，由题意得2NOx+2xCON2+2xCO2.N2、CO2的物质的量之比为1∶2，根据氧原子守恒得：x=1，NOx为NO。
(4)NO2中氮元素的化合价降低，是氧化剂；还原产物和氧化产物都是N2，7mol N2中，还原产物为3mol，氧化产物为4mol，还原产物和氧化产物的质量之比为3：4；用氨来处理NO，有关反应的化学方程式为：4NH3+6NO5N2+6H2O。
20．（2021·四川省绵阳江油中学高一阶段练习）某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图所示：

(1)装置A中放置无碱玻璃棉，其目的是除去_______。为保证检测的准确性，装置C中盛放的化学试剂可以是_______(填字母)。
a.碱石灰 b.浓硫酸 c.五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)
(2)装置D中主要发生：2NaOH+2NO2=NaNO2+NaNO3+H2O；2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O
①若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量比值为_______(填字母)。
a.≥1 b.≤1 c.任意值
②可使用适量酸性H2O2溶液，将溶液中的全部氧化为，发生反应的离子方程式是___。
【答案】(1) 粉尘 b
(2) a H2O2+=+H2O
【解析】
【分析】
烟道气首先通过装置A中的无碱玻璃棉吸收粉尘，B装置防止水蒸气冷凝，装置C吸收水蒸气，防止进入NaOH溶液使氮氧化物总量偏大，装置D吸收NO2、NO，根据其增重确定氮氧化物的含量，气囊吸收可能未反应的NO，防止污染空气。
(1)
装置A中放置的无碱玻璃棉可除去大颗粒杂质粉尘，气体通过后进入D装置的NaOH溶液被吸收，为防止氮氧化物总量偏大，其中的水蒸气必须除去。碱石灰虽然可以吸水，但也会吸收NO2，而五水合硫酸铜(CuSO4•5H2O)一般不用做干燥剂，所以应选用浓硫酸，故选b；
(2)
①NO2可与NaOH溶液单独反应除去，NO必须与NO2共同反应除去，由反应2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O和2NaOH+2NO2=NaNO2+NaNO3+H2O可知，NO2、NO的物质的量比值大于或等于1，故选a；
②酸性条件下，H2O2可氧化生成，自身还原为H2O，根据得失电子守恒可知H2O2和的系数比为1:1，再结合元素守恒可得离子方程式为H2O2+=+H2O。