第16讲 氮的固定和氮的氧化物-【暑假自学课】2023年新高一化学暑假精品课（鲁科版2019必修第一册）（原卷版+解析版）

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2.通过雷电固氮实验、NO和NO2的性质实验，认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。
一、自然界中的氮循环
1.氮元素的存在
氮是一种地球上含量丰富的元素，除了以游离态的形式存在于大气中外（空气中氮气的体积分数约占78%），还以化合态的形式存在于动植物体、土壤和水体中（化合态的氮元素在无机物中主要以NO3-、NH4+的形式存在，在有机物中以蛋白质的形式存在）。
2.自然界中氮元素循环示意图
(1)自然界中氮的存在形式多种多样，除N2、NH3、NOx、铵盐、硝酸盐等无机物外，还能以蛋白质等有机物的形式存在。
(2)氮的循环中氮元素可被氧化，也可被还原，判断的依据主要是看反应过程中氮元素化合价的变化情况。
2.氮循环中涉及许多含氮物质，请填写下表：
3.氮循环中含氮物质有多种形式的转化，有的对人类生产生活有益，有的则产生了负面作用，请举例说明。
【答案】对人类有益的有：游离态的氮转化为化合态的氮，被作物吸收等。对人类有害的有：工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等。工厂废液、生活废水中的氮元素对水体造成污染。
二、氮气和氮氧化物
1.氮气
(1)氮气的性质
通常状况下，氮气是无色、无味、无毒的气体。
密度比空气的稍小，难溶于水。氮气分子的结构稳定，其化学性质不活泼。在一定条件下能与某些物质发生反应：
①与O2反应：N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO(可解释汽车尾气中含有NO)。
②与H2反应：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3(工业合成氨，为可逆反应)。
③与Mg反应：N2＋3Mgeq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2(镁在空气中燃烧可能的产物)。
【易错点拨】氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。
(2)氮的固定
将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定，简称为固氮。氨的合成，氮气和氧气在放电条件下化合都属于氮的固定。
(3)氮气的主要用途
①氮气常做焊接金属、充填灯泡，保存食品的保护气；
②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料；
③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。
2.氮的氧化物
(1)不同价态的氮的氧化物
①上述氮的氧化物中，只有N2O3和N2O5是酸性氧化物。
②NO2、N2O4中氮元素的化合价都是＋4价。
(2)一氧化氮的性质
①无色无味的有毒气体，难溶于水。
②具有还原性，在空气中易被氧化：2NO＋O2===2NO2。
③具有弱氧化性：6NO＋4NH3eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))5N2＋6H2O。
(3)二氧化氮的性质
①红棕色有刺激性气味的有毒气体。
②易溶于水且与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
③具有强氧化性：能与SO2反应，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
④能与碱溶液反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
⑤自身二聚：2NO2N2O4(无色气体)。
【归纳总结】NO和NO2性质比较
3.实验探究——模拟工业生产硝酸的原理
【深度思考】(1)工业上用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，常需要不断地补充一些空气，其目的是什么？
提示 使生成的NO再氧化为NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO。经过多次的氧化和吸收，NO2可以比较完全地被水吸收，能够尽可能多地转化为硝酸。
(2)俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。
提示 雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NOeq \\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
考点一：自然界中的氮循环
【例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＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO
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2NOeq \\al(－,2)＋O2===2NOeq \\al(－,3)
D.⑥中涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,3)＋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＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中NOeq \\al(－,2)被氧化为NOeq \\al(－,3)，涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,2)＋O2===2NOeq \\al(－,3)，C正确；⑥中氮元素化合价降低，NOeq \\al(－,3)被还原，涉及的反应不可能为2NOeq \\al(－,3)＋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，故D错误。
【例2】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是化学变化
B.汽车尾气中排放的氮氧化合物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
解析 氮的固定是游离态的氮变成化合态的氮，是化学变化；汽车尾气中排放的氮氧化合物是由氮气和氧气反应生成的；化石燃料中含有氮的化合物，燃烧时会释放出氮氧化合物；植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环。
考点二：氮气和氮的固定
【例3】关于氮气性质的说法错误的是( )
A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B.通常情况下，氮气性质很不活泼
C.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
解析 通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温的条件下，能跟氧气反应。
【例4】氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A.氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应
B.氮气比空气轻且不溶于水
C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定
D.氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
答案 C
解析 N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。
考点三：氮的氧化物
【例5】最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A.一氧化氮是一种红棕色气体
B.常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C.一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D.一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
答案 C
解析 NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。
【例6】在二氧化氮跟水的反应中，二氧化氮是( )
A.氧化剂
B.还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂，又不是还原剂
答案 C
解析 二氧化氮跟水反应生成硝酸和一氧化氮：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应中氮元素化合价部分从＋4价降低到＋2价，部分升高到＋5价，所以二氧化氮既是氧化剂又是还原剂。
1．（2023春·福建厦门·高一福建省厦门第二中学校考阶段练习）下列不属于氮的固定的是
A．氨气和氯化氢气体反应
B．工业用氮气和氢气合成氨
C．豆科类植物的根瘤菌吸收空气中的氮气
D．打雷时空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮
【答案】A
【详解】A．氨气和氯化氢气体反应生成氯化铵，是化合态变为化合态，不属于氮的固定，故A符合题意
B．工业用氮气和氢气合成氨，是游离态变为化合态，属于氮的固定，故B不符合题意；
C．豆科类植物的根瘤菌吸收空气中的氮气，将游离态的氮变为了化合态，属于氮的固定，故C不符合题意；
D．打雷时空气中的氮气和氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，是游离态变为化合态，属于氮的固定，故D不符合题意。
综上所述，答案为A。
2．（2023春·北京顺义·高一统考期中）下列关于一氧化氮性质的描述中，不正确的是
A．无色气体B．有毒C．易溶于水D．易与氧气化合
【答案】C
【详解】一氧化氮是无色气体、难溶于水，有毒、会和空气中氧气生成二氧化氮气体；
故选C。
3．（2023春·广东·高三校联考阶段练习）如图所示是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系，下列说法错误的是
A．物质B可与物质A反应
B．物质B可经催化氧化直接生成物质A
C．物质A、物质均为自然固氮
D．和物质C常用于检验，则C为
【答案】C
【分析】由图可知，B为氨气，A为一氧化氮，C为硝酸盐。
【详解】A．氨气和一氧化氮发生氧化还原反应，A正确；
B．氨气和氧气催化氧化反应生成一氧化氮和水，B正确；
C．将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程为氮的固定，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不属于自然固氮，C错误；
D．实验室通常采用硝酸酸化的硝酸银检验氯离子，D正确；
故选C。
4．（2023春·江苏连云港·高一统考期中）合成17 t NH3，放出Q kJ热量。利用浓氨水吸收氯气工业的尾气，同时得到副产品NH4Cl；也可以用FeCl2溶液吸收氯气制得FeCl3溶液，然后制备Fe(OH)3胶体；经实验发现，溶液几乎都有丁达尔效应(粒子对光的散射现象)，且丁达尔现象随其浓度升高逐渐增强，胶体的丁达尔现象比溶液的强。下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A．NH3具有还原性，可用作制冷剂
B．NO有氧化性，可用于CO去除
C．FeCl3溶液呈酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D．NH4Cl易溶于水，可用作化肥
【答案】B
【详解】A．液氨气化时吸收大量的热，因此氨气常用作制冷剂，故A不符合题意；
B．NO有氧化性，CO和NO发生氧化还原反应生成氮气和二氧化碳，因此可用于CO去除，故B符合题意；
C．FeCl3溶液中铁离子具有氧化性，铁离子和铜反应生成亚铁离子和铜离子，因此可用于腐蚀印刷电路板上的Cu，故C不符合题意；
D．NH4Cl易溶于水，与可用作化肥无关，用作化肥主要与含有植物生长需要的氮元素，故D不符合题意。
综上所述，答案为B。
5．（2023春·陕西西安·高一统考期中）氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，大气、土壤中氮元素的转化如图所示，下列说法错误的是

A．将转化为化合物的过程称为固氮
B．在硝化细菌、反硝化细菌作用下氮元素均发生氧化反应
C．硝化细菌将转化为可能需要参与
D．土壤中和大气中的氮元素可相互转化
【答案】B
【详解】A． 将转化为含氮化合物的过程称为固氮，A正确；
B． 在反硝化细菌作用下，氮的含氧酸根转变为氮气，氮元素化合价降低发生还原反应，B不正确；
C． 从元素质量守恒可知，硝化细菌将转化为可能需要参与，C正确；
D． 由图知，土壤中和大气中的氮元素可相互转化， D正确；
答案选B。
6．（2023春·河北唐山·高一校联考期中）下列关于氮及其化合物说法错误的是
A．NO为无色气体，为红棕色气体
B．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气
C．该转化过程通过一步反应就能完成，且必须加入还原剂
D．氮氧化物()不仅会形成酸雨，还可能形成光化学烟雾
【答案】C
【详解】A．NO为无色气体，为红棕色气体，故A正确；
B．氮气性质稳定，故可做焊接金属的保护气，故B正确；
C．NO2和水反应生成NO，方程式为，此反应中NO2既作氧化剂又做还原剂，故C错误；
D．氮氧化物()不仅会形成酸雨，还可能形成光化学烟雾，故D正确；
故选C。
7．（2023春·江苏连云港·高一连云港高中校考期中）在高温或放电条件下，N2和O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO转化为N2。在指定条件下，下列选项所示的物质能一步转化实现的是
A．NO(g) HNO3(aq)B．N2(g) NO2(g)
C．NO(g)N2(g)D．NH3NO2(g)
【答案】C
【详解】A．NO不溶于水也不与水反应，故A不符合题意；
B．氮气和氧气高温生成一氧化氮，不能一步得到NO2，故B不符合题意；
C．NO有氧化性，CO有还原性，在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2，能一步实现，故C符合题意；
D．氨气和氧气高温生成一氧化氮，不能一步得到NO2，故D不符合题意。
故选C。
8．（2023春·广东深圳·高一深圳市龙岗区龙城高级中学校联考期中）海洋生物参与氮循环的过程如图所示。下列说法正确的是

A．反应①中发生了电子转移B．反应③、⑤属于氮的固定
C．反应③可能有氧气参与D．生物死亡后，氮不再参与海洋中的氮循环
【答案】C
【详解】A．反应①中化合价未发生变化，则没有发生电子转移，故A错误；
B．氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮，因此反应③、⑤不属于氮的固定，故B错误；
C．反应③N2H4中N化合价升高，失去电子，作还原剂，需要氧化剂参与反应，因此可能有氧气参与，故C正确；
D．根据图中信息得到生物死亡后，氮也参与海洋中的氮循环，故D错误。
综上所述，答案为C。
9．（2023春·陕西咸阳·高一统考期中）如图为氮元素的“价—类”二维图，箭头表示物质之间可转化，下列说法不正确的是
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→C的反应是实现人工固氮的重要过程
D．液态A可用作制冷剂
【答案】C
【分析】A是-3价N元素的氢化物，A是NH3；B是N2；C是+2价N的氧化物，C是NO；D是+4价N的氧化物，D是NO2；E是+5价N的含氧酸，E是HNO3；F是硝酸盐；G是一水合氨；H是氨盐。
【详解】A．图中所标转化关系中，NH3→N2、N2→NO、NO→NO2、NH3→NO2、NO2→HNO3是氧化还原反应，故A正确；
B．雷雨天，在打雷放电的条件下，可实现N2→NO、NO→NO2、NO2→HNO3、HNO3转化为硝酸盐，故B正确；
C．N2→NH3反应是实现人工固氮的重要过程，故C错误；
D．氨气易液化，液态NH3可用作制冷剂，故D正确；
选C。
10．（2023春·山西朔州·高一怀仁市第一中学校校考期中）汽车尾气管中安装有尾气处理装置，以降低汽车使用过程中对环境的污染，其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．反应中NO为还原剂，为还原产物
B．汽车尾气的主要污染成分为CO、NO和
C．催化转化总反应为
D．NO和必须在催化剂表面才能反应
【答案】A
【详解】A．根据图示，NO与反应生成，NO为还原剂；和CO反应生成，为还原产物，A正确；
B．汽车尾气的主要污染成分为CO、NO，不是污染物，B错误；
C．根据图示，催化转化总反应为，C错误；
D．NO和可在常温下直接反应生成，不需要催化剂，D错误；
选A。
一、单选题
1．（2022秋·北京密云·高一校考阶段练习）用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，部分工艺流程如下，下列说法不正确的是
A．吸收时主要反应的离子方程式为NO+NO2+OH-=NO+H2O
B．用石灰乳比用澄清石灰水吸收效果更好
C．采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
D．尾气中含有的NO不是酸性氧化物
【答案】A
【分析】该工艺中NO和NO2物质的量之比接近1∶1，原理为：NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O；若n(NO)：n(NO2)＞1∶1，发生反应NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O，多余的NO无法被Ca(OH)2吸收，造成排放气体中NO含量升高；若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，二氧化氮过量，被Ca(OH)2吸收，则发生了4NO2+2Ca(OH)2═Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O，产品中Ca(NO3)2含量升高，.
【详解】A．根据分析过程，该工艺中NO和NO2物质的量之比接近1∶1，可以提高Ca(NO2)2的产率及纯度，石灰乳中氢氧化钙为浊液不能拆开，吸收时主要反应为NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO+H2O，故A错误；
B．石灰乳更利于气体附着，改为澄清石灰水吸收效率将会降低，故B正确；
C．采用气液逆流接触，增大了气体和石灰乳的接触面积，有利于尾气中NO、NO2的充分吸收，故C正确；
D．一氧化氮不和碱反应生成盐和水，不是酸性氧化物，故D正确；
故选A。
2．（2022·浙江温州·高一统考竞赛）室温时，两个容器相同的烧瓶中分别盛有M和N两种气体(同温同压)，取下弹簧夹A，使两烧瓶内的气体接触(如下图)，容器内的压强由大到小的组合顺序是
A．③①④②B．①②③④C．④①②③D．①④③②
【答案】A
【详解】由题意可知，取下弹簧夹A，使两烧瓶内的气体接触后容器内发生的反应分别为：①2HI(g)+ Cl 2(g)= I2(s)+2 HCl(g)，②NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)，③不发生反应，④2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)、2NO2(g)N2O4(g)，设M和N中气体体积均为2L，由方程式可知反应后容器内气体的体积分别为：3L气体、不含气体、4L气体、2~3L气体，由阿伏伽德罗定律可知，相同条件下，气体的体积越大，压强越大，则容器内的压强由大到小的顺序是③①④②，故选A。
3．（2023·福建三明·统考模拟预测）实验室制取NO和固体，下列装置能达到实验目的的是

A．用装置甲制取NO气体B．用装置乙除去NO中少量的
C．用装置丙收集NO气体D．用装置丁灼烧得到
【答案】B
【详解】A．浓硝酸和铜片反应生产二氧化氮，故A错误;
B．二氧化氮和水反应生成一氧化氮和硝酸，可以除去二氧化氮，故B正确；
C．二氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不可以用排空气法收集一氧化氮，故C错误；
D．灼烧会水解生产氢氧化铜，氢氧化铜又会受热生产氧化铜，灼烧得不到，故D错误；
故选：B。
4．（2023·山东烟台·统考二模）实验室通过反应：制备。下列实验装置不能达到实验目的的是

A．用装置甲制备NOB．用装置乙干燥NO
C．用装置丙制备D．用装置丁处理尾气
【答案】D
【详解】A．甲中利用稀硝酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳先排尽装置中的空气，然后用Cu与稀硝酸反应制备NO，故A正确；
B．装置乙中碱石灰可干燥NO，故B正确；
C．丙中发生2NO+Na2O2＝2NaNO2，故C正确；
D．丁中吸收尾气的导气管需深入液面以下，而且NO与氧气反应的用量不好控制与操作，多余的NO可能会从支管口溢出，不能达到尾气处理的目的，故D错误；
故选D。
5．（2023春·江西萍乡·高一统考期中）某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图流程：

已知：2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O、2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O。
下列说法不正确的是
A．固体1中只含有CaCO3、CaSO3B．X可以是空气，且不能过量
C．捕获剂所捕获的气体主要是COD．含NH废水在该流程中作还原剂
【答案】A
【分析】工业废气中CO2、SO2可被石灰水吸收，生成固体1为CaCO3、CaSO3及过量石灰乳，气体1是不能被过量石灰水吸收的N2、NO、CO，气体1通入气体氧气，用氢氧化钠溶液处理后到的NaNO2，注意氧气不能过量，否则得到硝酸钠，NaNO2与含有NH的溶液反应生成无污染气体，应生成氮气，则气体2含有CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是CO。
【详解】A． 固体1中含有CaCO3、CaSO3及过量石灰乳，故A错误；
B． X可以是空气，且不能过量，否则得到硝酸钠，故B正确；
C． 气体2含有CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是CO，故C正确；
D． NaNO2与含有NH的溶液反应生成无污染气体，应生成氮气，含NH废水在该流程中作还原剂，故D正确；
故选A。
二、实验题
6．（2023春·山西太原·高一统考期中）一氧化氮和二氧化氮是氮的两种重要氧化物。回答下列问题：
(1)工业上处理氮氧化物时，可用浓硝酸将NO氧化为，有关反应的化学方程式为______；再利用溶液吸收，并通入空气使之全部转化为，有关反应的化学方程式为__________。
(2)用化学方程式表示汽车尾气中NO的产生原因：__________；利用稀土金属等催化剂能将CO和转化成无毒物质，从而减少汽车尾气对环境的污染，该反应中氧化剂是____________(填化学式)。
(3)为了证明NO可以与氧气、水共同反应生成，某学生设计如图所示装置(夹持装置已略去)。
①检查装置气密性良好后，打开，关闭，从U形管的长管口注入稀硝酸至U形管右侧胶塞下沿后，迅速关闭，观察到U形管内的现象是_______________________。
②蘸NaOH溶液棉花团的作用是______________。
③打开，至装置II中长玻璃管中的气体呈无色后，打开，反应一段时间后，长玻璃管中并未充满液体。设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否为NO：__________________。
【答案】(1)
(2)
(3) U形管右端液面下降，产生无色气体 吸收氮的氧化物，防止污染环境 再打开，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO
【分析】Ⅰ中铜与稀硝酸反应生成NO，Ⅲ中双氧水在二氧化锰的催化作用下反应生成O2， NO和O2在Ⅱ中发生反应，2NO+O2=2NO2；蘸NaOH溶液的棉花团的作用是吸收NO和空气中的氧气反应生成的NO2防止污染环境； NO是无色的气体，要想检验它的存在可以通过氧化反应转化成红棕色的NO2，以此解答。
【详解】（1）可用浓硝酸将NO氧化为，HNO3中N元素由+5价下降到+4价，NO中N元素由+2价上升到+4价，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。
（2）汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为发动机工作时的高温使空气中的N2和O2反应生成NO，化学方程式为：；利用稀土金属等催化剂能将CO和转化成无毒物质N2和CO，N元素化合价下降，该反应中氧化剂是。
（3）①加入的硝酸应跟铜丝充分接触，反应生成NO关闭K2打开K1，U形管右侧因为生成不溶于水的无色气体NO压强增大，U形管右端液面下降；
②蘸NaOH溶液的棉花团的作用是吸收氮的氧化物，防止污染环境；
③NO是无色的气体，要想检验它的存在可以通过氧化反应转化成红棕色的NO2，化学方程式：2NO+O2=2NO2，检验长玻璃管中的气体是否为NO的方法为：再打开，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO。
7．（2023春·河南开封·高一统考期中）某课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是气体，设计了如下实验：
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为_______。
(2)装置A制取的目的是_______。
(3)当_______(填某装置中出现的实验现象)时，关闭K，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，装置B中生成时发生反应的离子方程式为_______。
(4)验证装置B中生成的是气体，某同学将注射器F中的空气推入装置E中，装置E中出现的实验现象为_______。
(5)若产生的氮氧化物尾气用溶液吸收，主要反应为。
①下列措施能提高和吸收率的是_______(填字母)。
A．微微加热装置B，加快气流速率
B．在实验过程中补充适量溶液
C．在干燥管末端加一个多孔球泡
②实验结束时，装置内的被完全吸收，若装置B中生成气体的体积为，注射器内空气有(氧气体积按计算)，则最终生成的的物质的量约为_______(装置内气体的摩尔体积均视为)。
【答案】(1)长颈漏斗
(2)利用生成的排尽装置内的空气，防止氧气干扰
(3) 装置C中产生白色沉淀
(4)无色气体变为红棕色
(5) BC
【分析】由实验装置图可知，装置A中稀硝酸与碳酸钙反应生成二氧化碳，利用反应生成的二氧化碳排尽装置内的空气，防止氧气干扰实验，装置B中铜丝与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，装置E和F用于验证装置B中生成的气体是一氧化氮，装置C中盛有的澄清石灰水用于证明装置中的空气已经完全除去，装置D中盛有氢氧化钠溶液用于吸收氮的氧化物，防止污染空气。
【详解】（1）由实验装置图可知，仪器a为长颈漏斗，故答案为：长颈漏斗；
（2）由分析可知，装置A制取二氧化碳的目的是利用反应生成的二氧化碳排尽装置内的空气，防止氧气干扰实验，故答案为：利用生成的排尽装置内的空气，防止氧气干扰；
（3）由分析可知，装置C中盛有的澄清石灰水变混浊说明装置中的空气已经完全除去；装置B中生成一氧化氮的反应为铜丝与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为，故答案为：；
（4）由分析可知，装置E和F用于验证装置B中生成的气体是一氧化氮，当装置E中无色气体变为红棕色说明装置B中生成的气体是一氧化氮，故答案为：无色气体变为红棕色；
（5）①A．微微加热装置B，加快气流速率不利于氮的氧化物与氢氧化钠溶液充分反应，不能提高氮的氧化物的吸收率，故错误；
B．在实验过程中补充适量氢氧化钠溶液，过量的氢氧化钠溶液有利于氮的氧化物完全反应，能提高氮的氧化物的吸收率，故正确；
C．在干燥管末端加一个多孔球泡能增大反应物的接触面积，有利于氮的氧化物完全反应，能提高氮的氧化物的吸收率，故正确；
故选BC；
②由题意可知，与一氧化氮反应的氧气的物质的量为=2.4×10—4ml，则被完全吸收的一氧化氮、二氧化氮的物质的量为—2.4×10—4ml×2=3.2×10—4ml、2.4×10—4ml×2=4.8×10—4ml，由方程式可知，反应生成亚硝酸根离子的物质的量为3.2×10—4ml×2+(4.8×10—4ml—3.2×10—4ml) ×=7.2×10—4ml，故答案为：7.2×10—4ml。
8．（2023秋·辽宁抚顺·高一抚顺一中校考期末）某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应，并收集反应生成的气体，装置如图，实验开始前应先向装置中通入一段时间的氮气。已知：(棕色)
(1)组装仪器后，应先进行的操作是___________。
(2)仪器a的名称是___________，C中的药品是___________，E的作用是___________。
(3)D中固体逐渐变黑，并生成一种无毒气体，反应的方程式为___________。
(4)通入的作用是___________。
(5)反应前，装置D(硬质玻璃管和铜粉)的质量为，反应后质量为，则该反应生成的气体在标准状况下体积约为___________L(用、表示)
【答案】(1)检查装置的气密性
(2) 分液漏斗 浓硫酸 除去未反应的NO
(3)
(4)排除装置内的氧气，防止NO被氧化
(5)
【分析】铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，实验开始前向装置中通入一段时间的氮气，排净装置内空气，由于硝酸具有挥发性，通过装置B中水吸收挥发出的硝酸，通过C中浓硫酸干燥一氧化氮，NO通过装置D加热反应，铜和NO反应生成氮气和氧化铜，装置E的作用是除去未反应的NO，所盛装试剂为硫酸亚铁溶液，剩余气体进入F，收集主要为氮气，以此解答该题。
【详解】（1）组装仪器后，应先进行的操作是检查装置气密性，故答案为：检查装置气密性；
（2）分析可知，仪器a为分液漏斗， C中药品为浓硫酸，E中硫酸亚铁溶液吸收NO，故答案为：分液漏斗；浓硫酸；除去未反应的NO；
（3）D中固体逐渐变黑，并生成一种无毒气体，说明铜粉被氧化，NO的化合价降低，对应的无毒气体为氮气，反应的方程式为：2NO+2CuN2+2CuO；故答案为： 2NO+2CuN2+2CuO；
（4）通入N2排除装置内的氧气，防止NO被氧化，故答案为：排除装置内的氧气，防止NO被氧化；
（5）铜粉被氧化，NO的化合价降低，对应的无毒气体为氮气，方程式为：2NO+2CuN2+2CuO，玻璃管的质量差为氧元素质量= (m2−m1)g，对应氮气的物质的量为：ml；对应的气体的体积为：×22.4L=0.7(m2−m1)L；故答案为：0.7(m2−m1)。
9．（2023春·全国·高一期中）化学性质
1)通常状况下很难与其它物质发生化学反应
2)在一定条件下，能与一些物质发生化学反应
①与H2反应：___________；
②与某些金属反应：3Mg+N2Mg3N2
Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解___________
【答案】 N2+3H22NH3 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
【详解】氮气中氮元素的化合价为0，既能失电子化合价升高体现还原性也能得电子化合价降低体现氧化性。氮气在高温高压催化剂条件下可合成氨气：N2+3H22NH3；金属镁能在氮气中燃烧生成氮化镁：3Mg+N2Mg3N2；Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。
10．（2023春·北京西城·高一北师大实验中学校考期中）N元素的循环是人类社会中重要的物质循环之一
(1)人工合成，并以其为原料生产硝酸。
①合成反应中氧化剂的电子式是___________。
②写出催化氧化反应的化学方程式___________。
③若直接排放到空气中会形成硝酸型酸雨，反应的化学方程式为___________。
(2)燃煤电厂烟气中存在氮氧化物，我国科学家正着力研究SCR技术(选择性催化还原氮氧化物)对烟气进行脱硝处理。
铁基催化剂在范围内实现SCR技术的过䅣如下：
①下列有关上述铁基倠化剂实现SCR技术的说法正确的是___________。
a．反应ⅰ体现了的碱性
b．反应ⅳ中消耗的与NO的物质的量之比为。
c．是反应的催化剂之一
②上述铁基催化剂实现SCR技术的总反应是___________。
③相比于铁基催化剂，便用锰基催化剂(活性物质为)时，烟气中含有的会明显降低NO脱除率。推测与会发生反应使倠化剂失效，其化学方程式是___________。
【答案】(1) 4NH3+5O24NO+6H2O 4NO2+2H2O+O2=4HNO3
(2) abc 4NH3+4NO+O24N2+6H2O MnO2+SO2═MnSO4
【详解】（1）①氮气和氢气反应合成，反应中氧化剂为氮气，氮气电子式是；
②催化氧化反应的化学方程式4NH3+5O24NO+6H2O。
③若直接排放到空气中会形成硝酸型酸雨，反应的化学方程式为4NO2+2H2O+O2=4HNO3。
（2）①a．反应ⅰ可以认为发生了酸碱中和反应，体现了的碱性，a正确；
b．结合得失电子守恒，反应ⅳ中消耗的与NO的物质的量之比为，b正确；
c．在反应开始参与反应，最终又生成氢离子，可以认为氢离子为反应的催化剂之一，c正确；
故选abc；
②上述铁基催化剂实现SCR技术的总反应是4NH3+4NO+O24N2+6H2O。
③SO2与MnO2会发生反应生成硫酸锰，反应的化学方程式：MnO2+SO2═MnSO4。含氮物质
N2
NH3
NH4HCO3
NO
NO2
HNO3
KNO3
氮元素价态
0
－3
－3
＋2
＋4
＋5
＋5
物质类别
单质
氢化物
铵盐
氧化物
氧化物
含氧酸
硝酸盐
氮的氧化物
N2O(笑气)
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
氮元素化合价
＋1
＋2
＋3
＋4
＋4
＋5
NO
NO2
色、味、态
无色无味气体
红棕色有刺激性气味气体
溶解性
不溶于水
易溶于水且与水反应
氧化物类别
非酸性氧化物(不成盐氧化物)
非酸性氧化物(不成盐氧化物)
氧化还原性
既有氧化性又有还原性，主要表现强还原性
既有氧化性又有还原性，主要表现强氧化性
毒性
有毒(易结合血红蛋白使人中毒)
有毒(刺激腐蚀呼吸道黏膜)
相互转化
NOeq \(,\s\up7(O2),\s\d5(H2O))NO2
实验装置
实验步骤
(1)将充满NO2的试管倒置于水槽中
(2)向(1)中充分反应后的试管中缓慢地通入O2
实验现象
红棕色气体逐渐变为无色气体；气体体积逐渐减小，试管内液面上升；试管内液面最终上升至试管容积的eq \f(2,3)处
无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水
反应方程式
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
总反应方程式
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
编号
①
②
③
⑤
气体M
HI
NH3
H2
NO
气体N
Cl2
HCl
N2
O2