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 氮及其化合物导学案

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5.2.1 氮气及氮的氧化物——同步学习必备知识
5.2.1  氮气及氮的氧化物

一、氮气

二、氮的氧化物


1．下列关于自然界中氮循环（如图）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．下列说法错误的是（    ）
A．氮在自然界中既以游离态形式又以化合态形式存在
B．通常情况下，氮气的化学性质稳定
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循环

1.氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大气中，在空气中占体积分数约为0.78，N2的相对分子质量与空气接近，故N2的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。
2.N2化学性质不活泼，在一般条件下不与氧气反应，经常作为食品包装袋的填充剂隔绝空气，避免食品被氧化变质。在一定条件下能与部分活泼金属、非金属反应，表现出氧化性或还原性。
3.氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态，如NH3转化为NO就不是氮的固定。

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
4．下列叙述中与氮的固定无关的是
A．工业合成氨
B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物
C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质
D．电闪雷鸣的雨天，N2 与O2会反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收

5．下列关于NO和NO2的叙述正确的是（　　）
A．NO是一种红棕色气体
B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO2可用排水法收集
6．将盛有 N2 和 NO2 混合气体的试管倒立于水中，经过足够时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中 N2 和 NO2 的体积比是
A．1 ：1 B．1 ：2 C．1 ：3 D．3 ：1

7．如图所示的试管中装有12 mL一氧化氮，然后间歇缓慢地通入8 mL氧气。

有关最终状态的描述：①试管内气体呈红棕色，②试管内气体呈无色，③试管内液面不变，④试管内液面上升，⑤试管内气体是氧气，⑥试管内气体是一氧化氮。其中正确的是(　　)
A．②④⑥ B．①③ C．②④⑤ D．②③⑤
8．将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为
A．1 mL B．3 mL C．5 mL D．7 mL
9．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．H2O D．浓硫酸
10．将和的混合气体通过足量水吸收后，得到无色气体A，将此无色气体A与等体积的混合，再通过水充分吸收后，得到无色气体B，试回答：
(1)A、B各是何种气体______？
(2)A气体的体积是多少______？

11．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
12．如下图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同，打开活塞，使NO与O2充分反应，最终容器内混合气体密度比原来

A．不变 B．减小 C．增大 D．无法确定
13．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是
A．氮的氧化物都是酸性氧化物
B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性
C．NO2 与 H2O 反应生成 HNO3，所以 NO2 是酸性氧化物
D．NO 和 NO2 均有毒
14．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正确的是

A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋排放含NO3—的废水会影响海洋中NH4+的含量
15．如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为（        ）

A．3∶2 B．2∶3 C．8∶3 D．3∶8
16．将充有m mL NO和n mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若已知m A．mL B．mL
C．mL D．3(n-m)mL
17．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
18．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，并和水发生化学反应。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 + 2CO = 2CO2 + N2。当生成2mol N2时，被还原的NO为___mol。
19．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，因此必须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：①，②。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)在一定条件下，氨气也可将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：______。
20．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图。

已知：
4NO2＋2Ca(OH)2=Ca(NO3)2＋Ca(NO2)2＋2H2O
NO＋NO2＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O
(1)用化学方程式表示工业生产硝酸产生NO尾气的原因_______。
(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是_______；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_______(填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致_______；若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致_______。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为_______。
21．某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条燃烧”，由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知浓硝酸受热分解、金属和浓硝酸反应的方程式分别为4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O、Cu＋4HNO3(浓)= Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。
Ⅰ.实验装置如图1所示。

(1)实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论_______(填“正确”或“错误”)，理由是_______。
Ⅱ.实验装置如图2所示。

(2)硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是_______。
(3)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论_______(填“正确”或“错误”)，理由是_______。
Ⅲ.为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题
(4)请重新设计一个简单的实验方案，并简述实验原理和主要操作_______。