第03講 氮?dú)饧暗难趸?2022-2023學(xué)年高一化學(xué)精講精練（人教版2019必修第二冊）（解析版）

氮?dú)饧暗难趸锟键c(diǎn)精講一、氮?dú)馀c氮的固定1．氮元素的位置、結(jié)構(gòu)與存在（1）氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外電子層有5個(gè)電子，既不容易得到3個(gè)電子，也不容易失去5個(gè)電子。因此，氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。（2）氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空氣中，部分氮元素存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。2．氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)N2是一種無色、無味的氣體，ρ(N2)＜ρ(空氣)，難溶于水。3．氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)（1）N2的結(jié)構(gòu)：N2的結(jié)構(gòu)式為N≡N，氮氮鍵很難斷裂，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。（2）化學(xué)性質(zhì)N2在高溫、放電等條件下，N2獲得足夠的能量，使N≡N斷裂。寫出N2與Mg、H2、O2反應(yīng)的化學(xué)方程式。①3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點(diǎn)燃))Mg3N2；②N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3；③N2＋O2eq\o(=,\s\up9(高溫或放電))2NO。4．氮的固定：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。（1）自然固氮：大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物，或者通過豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氨。（2）人工固氮：人類通過控制條件，將氮?dú)庋趸蜻€原為氮的化合物，最重要的人工固氮途徑就是工業(yè)合成氨。二、一氧化氮和二氧化氮1．物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性水溶性NO無色氣態(tài)無味有毒不溶NO2紅棕色氣態(tài)有刺激性氣味有毒易溶2．化學(xué)性質(zhì)（1）NO在空氣中易轉(zhuǎn)化為紅棕色的NO2，反應(yīng)方程式為：2NO＋O2=2NO2。（2）NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，反應(yīng)方程式為：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO?？键c(diǎn)1：氮?dú)夂偷墓潭ā纠?】（氮的固定）下列過程不屬于固氮的是()A．雷電時(shí)生成氮的氧化物B．工業(yè)上用氫氣與氮?dú)夂铣砂盋．植物的根從土壤中吸收銨根離子和硝酸鹽D．豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為硝酸鹽【答案】C【解析】固氮是指將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物。雷電時(shí)N2＋O2=2NO，N2轉(zhuǎn)化為NO，故A屬于固氮；氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨，故B屬于固氮；沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故C不屬于固氮；氮?dú)廪D(zhuǎn)化為硝酸鹽，故D屬于固氮?！纠?】（性質(zhì)）關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)說法中，錯(cuò)誤的是()A．氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在B．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑C．可在氧氣中燃燒生成一氧化氮D．大氣、陸地和水體中的氮元素在不停地進(jìn)行著氮的循環(huán)【答案】C【解析】通常情況下氮?dú)獾男再|(zhì)很不活潑，在放電或高溫條件下，才能與氧氣反應(yīng)?！纠?】（用途）下列有關(guān)氮?dú)庥猛镜恼f法不正確的是()A．作焊接金屬的保護(hù)氣B．制硝酸和化肥的原料C．食品袋中充氮?dú)鈦矸栏疍．與氧氣反應(yīng)制NO從而制硝酸【答案】D【解析】氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，能防止金屬在高溫下被空氣中的氧氣氧化，A項(xiàng)正確；氮?dú)饪捎糜诤铣砂?，氨可作制硝酸和化肥的原料，B項(xiàng)正確；食品袋中充氮?dú)饪蓽p緩食品被氧化而變質(zhì)的速率，C項(xiàng)正確；氮?dú)馀c氧氣的反應(yīng)很難進(jìn)行，不宜用氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)制NO從而制備硝酸，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！纠?】（氮?dú)庋h(huán)）氮在自然界中的轉(zhuǎn)化是一個(gè)復(fù)雜的過程，如圖所示的氮循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分。（1）循環(huán)圖中能夠說明含氮有機(jī)物可以轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的是___________(填轉(zhuǎn)化序號)。（2）循環(huán)圖中轉(zhuǎn)化④的反應(yīng)之一可表示為N+2O2X+2H++H2O，寫出X的化學(xué)式：_______。（3）下列有關(guān)氮循環(huán)說法正確的是___________。a．圖中轉(zhuǎn)化②③④都屬于氮的固定b．雷雨天氣容易發(fā)生轉(zhuǎn)化②的過程c．動植物蛋白質(zhì)中一定含有氮元素（4）氨氣與二氧化氮在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)，生成參與大氣循環(huán)的物質(zhì)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：______?！敬鸢浮浚?）⑥（2）N（3）bc（4）8NH3+6NO27N2+12H2O【解析】（1）氮循環(huán)中銨鹽和蛋白質(zhì)可相互轉(zhuǎn)化，銨鹽屬于無機(jī)物，蛋白質(zhì)屬于有機(jī)物，含氮有機(jī)物可以轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的是轉(zhuǎn)化⑥；（2）由質(zhì)量守恒定律可知，生成物和反應(yīng)物的原子差1個(gè)N和3個(gè)O原子，結(jié)合電荷守恒，可知X的化學(xué)式為：N；（3）a．氮的固定是將氮元素的單質(zhì)轉(zhuǎn)化為化合物的過程，轉(zhuǎn)化④是化合態(tài)轉(zhuǎn)為另一個(gè)化合態(tài)，不屬于氮的固定，a錯(cuò)誤；b．雷雨天氣下氮?dú)馀c氧氣在閃電作用下反應(yīng)生成NO，再經(jīng)氧化等系列反應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)化②的過程，b正確；c．蛋白質(zhì)的組成元素中一定含氮元素，則動植物蛋白質(zhì)中一定含有氮元素，c正確；故選：bc；（4）氨氣和二氧化氮反應(yīng)生成無污染的物質(zhì)，則生成氮?dú)馀c水，反應(yīng)方程式為：8NH3+6NO27N2+12H2O。1．氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大氣中，在空氣中占體積分?jǐn)?shù)約為0.78，N2的相對分子質(zhì)量與空氣接近，故N2的密度與空氣接近，實(shí)驗(yàn)室只能用排水法收集。2．N2化學(xué)性質(zhì)不活潑，在一般條件下不與氧氣反應(yīng)，經(jīng)常作為食品包裝袋的填充劑隔絕空氣，避免食品被氧化變質(zhì)。在一定條件下能與部分活潑金屬、非金屬反應(yīng)，表現(xiàn)出氧化性或還原性。3．氮的固定是指氮元素由游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)，如NH3轉(zhuǎn)化為NO就不是氮的固定。1．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法錯(cuò)誤的是（）A．氮?dú)庠谕ǔＧ闆r下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸B．液氮可用于醫(yī)學(xué)和高科技領(lǐng)域，制造低溫環(huán)境C．利用氮?dú)獾姆€(wěn)定性，工業(yè)上用來替代稀有氣體作焊接金屬的保護(hù)氣D．在高溫高壓、催化劑條件下與氫氣反應(yīng)時(shí)，氮?dú)庾鬟€原劑【答案】D【解析】A．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在通常情況下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸，A項(xiàng)正確；B．液氨汽化吸熱，可用于制造低溫環(huán)境，B項(xiàng)正確；C．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，可用作焊接金屬的保護(hù)氣，C項(xiàng)正確；D．氮?dú)馀c氫氣生成氨氣的反應(yīng)中，N的化合價(jià)從0降低到，作氧化劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。2．有關(guān)氮元素的說法不正確的是（）A．氮元素是一種活潑的非金屬元素，但N2性質(zhì)穩(wěn)定B．人類從動植物中獲得氮元素C．植物能直接從空氣中合成獲得氮元素D．氮元素能促進(jìn)植物的生長【答案】C【解析】A．氮元素是一種活潑的非金屬元素，氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)式為N≡N，破壞氮氮三鍵需要很大的能量，所以氮?dú)夥肿拥男再|(zhì)穩(wěn)定，故A正確；B．氮元素是動植物生長不可缺少的元素，動植物中都含有蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)中含有的氮元素能被人類攝取，故B正確；C．氮元素是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分，對莖葉的生長和果實(shí)的發(fā)育有重要作用，但植物不能直接從空氣中合成獲得氮元素，故C錯(cuò)誤；D．氮元素對莖葉的生長和果實(shí)的發(fā)育有重要作用，增施氮肥可加快植物的生長、延緩和防止植物器官衰老、延長蔬果保鮮期，故D正確；故選C。3．下列關(guān)于自然界中氮的循環(huán)(如圖)的說法不正確的是()A．氮元素均被氧化B．工業(yè)合成氨屬于人工固氮C．含氮無機(jī)物和含氮有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化D．碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)【答案】A【解析】人工固氮是N2轉(zhuǎn)化為NH3的過程，氮元素化合價(jià)由0價(jià)降低至－3價(jià)，被還原，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。工業(yè)合成氨是典型的人工固氮方法，故B項(xiàng)正確。根據(jù)圖知，通過生物體可以將銨鹽和硝酸鹽與蛋白質(zhì)相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了含氮的無機(jī)物和有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，故C項(xiàng)正確。生物體合成蛋白質(zhì)的過程也有碳、氫、氧元素的參與，故D項(xiàng)正確。4．下列關(guān)于N2的說法錯(cuò)誤的是()A．通常情況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可在電焊時(shí)作保護(hù)氣B．反應(yīng)N2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2NO是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C．N2的質(zhì)量約占空氣總質(zhì)量的eq\f(4,5)D．在反應(yīng)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Mg3N2中，N2作氧化劑【答案】C【解析】N2在空氣中的體積含量約為eq\f(4,5)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。5．電閃雷鳴的雨天，空氣中的N2會發(fā)生一系列反應(yīng)，生成氮的化合物。雷雨時(shí)，一般不可能生成的氮的化合物是()①NH3②NO③NO2④N2O3⑤N2O5⑥HNO3A．②④⑥ B．②③⑤⑥C．①④⑤ D．①③⑤【答案】C【解析】放電時(shí)，空氣中的N2和O2會化合生成NO，NO很容易與O2反應(yīng)生成NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，一般不能生成NH3、N2O3和N2O5。6.氮?dú)馐谴髿庵泻孔疃嗟臍怏w，下列有關(guān)氮?dú)獾恼f法正確的是()①氮元素的非金屬性較強(qiáng)，所以氮?dú)馐且环N活潑的非金屬單質(zhì)②常溫下，N2既能與O2反應(yīng)，又能與H2反應(yīng)③通過灼熱的鎂粉除去N2中的O2④“雷雨發(fā)莊稼”是指雷雨時(shí)可增加土壤中氮肥的含量，此變化屬于氮的固定⑤3molH2與1molN2混合反應(yīng)生成NH3，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于6×6.02×1023A．①②③④⑤ B．②③④⑤C．②④⑤ D．④⑤【答案】D【解析】氮元素是非金屬性較強(qiáng)的元素，N2的結(jié)構(gòu)式為N≡N，兩個(gè)氮原子通過三個(gè)共價(jià)鍵結(jié)合，鍵能大，難斷裂，所以N2是一種不活潑的非金屬單質(zhì)，故①錯(cuò)誤。N2既能與O2反應(yīng)又能與H2反應(yīng)，但不是常溫下：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3，故②錯(cuò)誤。N2與O2均能與灼熱的鎂粉發(fā)生反應(yīng)：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2MgO，N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(△))Mg3N2，所以不能通過灼熱的鎂粉除去N2中的O2，故③錯(cuò)誤。雷雨時(shí)，空氣中的N2能在放電的條件下轉(zhuǎn)化為NO，進(jìn)而通過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HNO3，可增加土壤中氮肥的含量，此變化屬于氮的固定，故④正確。N2與H2合成NH3屬于可逆反應(yīng)，1molN2與3molH2反應(yīng)的過程中，由于N2不可能完全轉(zhuǎn)化，不可能生成2molNH3，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量小于6mol，故⑤正確。考點(diǎn)2：氮的氧化物【例5】下列關(guān)于NO和NO2的敘述正確的是()A．NO是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，NO不能與空氣中的氧氣直接化合C．含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等D．NO2可用排水法收集【答案】C【解析】NO是無色的氣體，A錯(cuò)誤。常溫常壓下，NO易與空氣中的氧氣直接化合生成NO2，B錯(cuò)誤。NO2能與水反應(yīng)，故不能用排水法收集，D錯(cuò)誤?！纠?】某混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種氣體。現(xiàn)將此無色透明的混合氣體通過品紅溶液后，品紅溶液褪色，把剩余氣體排入空氣中，很快變?yōu)榧t棕色。對于原混合氣體成分的判斷中，正確的是（）A．肯定有SO2和NO B．可能有O2和NO2C．可能有Cl2和O2 D．肯定只有NO【答案】A【解析】由于氣體呈無色，所以其中一定沒有Cl2、NO2，氣體通過品紅，品紅褪色，說明混合氣體中含有SO2，剩余氣體排入空氣中呈紅棕色，說明其中含有NO，結(jié)合原混合氣體無色，說明混合氣體中沒有O2，故該氣體中一定含有NO、SO2，一定不含NO2、O2和Cl2，故答案為：A?！纠?】（尾氣處理）氮氧化物會嚴(yán)重污染大氣，所以實(shí)驗(yàn)室必須對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)方程式如下：①NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O②2NO2+2NaOH＝NaNO2+NaNO3+H2O（1）在反應(yīng)①中，參加反應(yīng)的氧化劑和還原劑的質(zhì)量之比為_____。（2）在反應(yīng)②中，氧化產(chǎn)物是_____，還原產(chǎn)物是_____。（填化學(xué)式）（3）在反應(yīng)①②中，參加反應(yīng)的NaOH均為2mol時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)的關(guān)系是①______②（填“﹥”、“=”或“﹤”）。【答案】23:15NaNO3NaNO2=【分析】反應(yīng)①中NO2是氧化劑，NO是還原劑，NaNO2即是氧化產(chǎn)物也是還原產(chǎn)物，2molNaOH參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移1mol電子；反應(yīng)②中只有氮元素的化合價(jià)發(fā)生變化，所以NO2既是氧化劑也是還原劑，氧化產(chǎn)物為NaNO3，還原產(chǎn)物為NaNO2，2molNaOH參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移1mol電子?！窘馕觥浚?）根據(jù)反應(yīng)①可知，產(chǎn)物NaNO2中N元素的化合價(jià)為＋3價(jià)，其中NO2中氮元素的化合價(jià)從＋4價(jià)降低到＋3價(jià)，NO中氮元素的化合價(jià)顯從＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，因此氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1:1，質(zhì)量之比為23:15，故答案為23:15；（2）在反應(yīng)②中只有氮元素的化合價(jià)發(fā)生變化，所以NO2既是氧化劑也是還原劑，氧化產(chǎn)物為NaNO3，還原產(chǎn)物為NaNO2，故答案為NaNO3；NaNO2；（3）反應(yīng)①中2molNaOH參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移1mol電子，反應(yīng)②中2molNaOH參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移1mol電子，故答案為=。1．正確理解NO和NO2所屬物質(zhì)的類別NO和NO2都不是酸性氧化物，NO與堿、酸都不能反應(yīng)生成鹽和水，屬于不成鹽氧化物；NO2與堿溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成兩種鹽，也不屬于酸性氧化物。2．NO和NO2的尾氣處理（1）NO與酸堿都不反應(yīng)，進(jìn)行尾氣處理時(shí)一般用充袋法，或通入氧氣的同時(shí)用堿液吸收。（2）NO2與堿溶液能直接反應(yīng)，可用堿液直接吸收：2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。1．為除去混入NO中的少量NO2，應(yīng)將氣體通過()A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液C．H2O D．濃硫酸【答案】C【解析】通過A、B兩項(xiàng)都會生成CO2，導(dǎo)致帶入新的雜質(zhì)；H2SO4不和NO2反應(yīng)；由反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。2．把少量NO2體通入過量小蘇打溶液中,再使逸出的氣體通過裝有足量的過氧化鈉顆粒的干燥管,最后收集到的氣體是(

)A．氧氣 B．二氧化氮 C．二氧化氮和氧氣 D．二氧化氮和一氧化氮【答案】C【解析】假設(shè)3mol二氧化氮和水反應(yīng)生成2mol硝酸和1mol一氧化氮，2mol硝酸和小蘇打反應(yīng)生成2mol二氧化碳，2mol二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成1mol氧氣，1mol一氧化氮和0.5mol氧氣反應(yīng)生成1mol二氧化氮，所以剩余氣體有二氧化氮和氧氣，選C。3．下列關(guān)于NO的說法正確的是（）A．NO是一種紅棕色且難溶于水的氣體B．等物質(zhì)的量的NO和CO所含電子數(shù)相等C．NO只有氧化性，無還原性D．NO易與人體血紅蛋白結(jié)合，使人中毒【答案】D【詳解】A．一氧化氮是一種無色且難溶于水的氣體，故A錯(cuò)誤；B．1個(gè)一氧化氮分子所含電子數(shù)為15，1個(gè)一氧化碳分子所含電子數(shù)為14，則等物質(zhì)的量的一氧化氮和一氧化碳所含電子數(shù)不相等，故B錯(cuò)誤；C．一氧化氮中氮元素的化合價(jià)為，氮元素的最高化合價(jià)為，則氮元素處于中間價(jià)態(tài)的一氧化氮既具有還原性也具有氧化性，故C錯(cuò)誤；D．一氧化氮易與人體血紅蛋白結(jié)合，使人中毒，故D正確；故選D。4．汽車尾氣裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A．反應(yīng)中NO為氧化劑，N2為氧化產(chǎn)物B．汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)D．催化轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2【答案】D【解析】反應(yīng)過程中NO、O2為氧化劑，N2為還原產(chǎn)物；汽車尾氣中的N2不是污染物；NO和O2的反應(yīng)不需要催化劑；根據(jù)題中的圖示，可將反應(yīng)的過程分成如下兩步寫：2NO＋O2=2NO2,2NO2＋4CO=N2＋4CO2，將兩步反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2?？键c(diǎn)3：氮的氧化物溶于水的計(jì)算（1）相關(guān)反應(yīng)原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO＋O2=2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④（2）氮的氧化物溶于水的三種類型Ⅰ.NO2氣體：NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①，剩余氣體為NO。Ⅱ.NO2和O2的混合氣體：NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③：x＝eq\f(V（NO2）,V（O2）)0<x<eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x>eq\f(4,1)反應(yīng)情況O2過量，剩余氣體為O2恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余NO2過量，又發(fā)生反應(yīng)①，只剩余NOⅢ.NO和O2的混合氣體：NO、O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④：x＝eq\f(V（NO）,V（O2）)0<x<eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x>eq\f(4,3)反應(yīng)情況O2過量，剩余O2恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余NO過量，剩余NO【特別提醒】（1）實(shí)驗(yàn)室里收集NO氣體是用排水集氣法而不能用排空氣法。（2）檢驗(yàn)NO氣體的方法是向氣體中通入O2(或空氣)，氣體由無色變?yōu)榧t棕色?！纠?】按圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試管中裝有12mLNO，然后間歇而又緩慢地通入8mLO2，下列是有關(guān)最終狀態(tài)的描述：①試管內(nèi)氣體呈棕色②試管內(nèi)氣體呈無色③試管內(nèi)液面不變④試管內(nèi)液面上升⑤試管內(nèi)氣體是O2⑥試管內(nèi)氣體是NO，其中正確的是()A．①③ B．②④⑤C．②④⑥ D．②③⑤【答案】C【解析】由反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可得，剩余氣體應(yīng)為NO，體積為eq\f(4,3)mL，試管內(nèi)液面上升。【例9】將體積為(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)的充滿體積為的試管后倒扣在水中，如圖所示。（1）溶于水的化學(xué)方程式是______。（2）使試管中恰好完全被水吸收需要緩慢通入氧氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下通入氧氣的體積為______。最終試管中所得硝酸的物質(zhì)的量濃度為______(假設(shè)溶質(zhì)不擴(kuò)散)。（3）為了消除的污染，可將它與氨氣在催化劑作用下反應(yīng)，生成水和一種無污染的物質(zhì)，該物質(zhì)是空氣的主要成分之一，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______?！敬鸢浮俊窘馕觥浚?）溶于水生成和，反應(yīng)的化學(xué)方程式是。故答案為：；（2）由化學(xué)方程式可推出，使試管中恰好完全被水吸收，需要通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為，根據(jù)化學(xué)方程式可知最終試管中所含的硝酸的物質(zhì)的量濃度為。故答案為：；；（3）為了消除的污染，可將它與氨氣在催化劑作用下反應(yīng)，生成水和一種無污染的物質(zhì)，該物質(zhì)是空氣的主要成分之一，該物質(zhì)是氮?dú)猓磻?yīng)的化學(xué)方程式是。故答案為：。1．將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中，經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，試管內(nèi)氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比是()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．3∶1【答案】C【解析】將試管倒立于水中，只有NO2和H2O反應(yīng)，生成的NO與不反應(yīng)的N2為剩余氣體。設(shè)原混合氣體的體積為V，NO2的體積為x，根據(jù)差量法求解：3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV減32xeq\f(V,2)解得：x＝eq\f(3V,4)，V(N2)＝V－eq\f(3V,4)＝eq\f(V,4)，故eq\f(VN2,VNO2)＝eq\f(1,3)。2．一定條件下，將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的()A.eq\f(1,4) B.eq\f(3,4)C.eq\f(1,8) D.eq\f(3,8)【答案】C【解析】NO、O2、H2O之間的反應(yīng)，先判斷是否過量，若過量，找出剩余的氣體，計(jì)算其體積是多少，最后算出剩余氣體的體積占原總體積的分?jǐn)?shù)。設(shè)NO和O2均為1體積，由方程式4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3計(jì)算，NO和O2等體積混合，剩余O2eq\f(1,4)體積，為原混合氣體的eq\f(1,8)。3.如圖所示，相同條件下，兩個(gè)容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導(dǎo)管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個(gè)試管內(nèi)充滿液體。假設(shè)試管內(nèi)的溶質(zhì)不向水槽中擴(kuò)散，則兩個(gè)試管內(nèi)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度之比為()A．1∶1 B．5∶7C．7∶5 D．4∶3【答案】A【解析】兩試管容積相等，則V(NO2)＝V(NO)，n(NO2)＝n(NO)，則生成的HNO3物質(zhì)的量相等，溶液的體積也相同，故兩個(gè)試管內(nèi)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相等。4．將VmLNO和NO2的混合氣體通過水吸收后，得到amL無色氣體A，將此無色氣體A與等體積O2混合，再通過水充分吸收后，收集到5mL無色氣體B。試回答：（1）A氣體是________，B氣體是________。（2）A氣體的體積是________?！窘馕觥?1)NO2溶于水生成NO，故A為NO，NO與O2通入水中發(fā)生反應(yīng)：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，二者等體積時(shí)，O2過量，故B為O2。(2)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343amLeq\f(3a,4)mL依題意：a－eq\f(3a,4)＝5，a＝20?！敬鸢浮?1)NOO2(2)20mL5．如圖所示，向盛有3.0mLNO的試管中緩緩?fù)ㄈ?.5mLO2(所有氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)。試回答下列問題。（1）寫出觀察到的現(xiàn)象(可不寫滿，也可補(bǔ)充)：①_______________________________________________________________________。②_______________________________________________________________________。③_______________________________________________________________________。（2）最終試管中剩余的氣體是______________，其體積為________?！窘馕觥?1)NO遇O2迅速反應(yīng)生成NO2：2NO＋O2=2NO2，然后NO2與水反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，導(dǎo)致試管中的液面上升，最終剩余的氣體是無色的NO。(2)將(1)中兩個(gè)反應(yīng)合并可得：4NO＋2H2O＋3O2=4HNO343V(NO)1.5mL解得V(NO)＝2.0mL，故最終試管內(nèi)剩余NO氣體，其體積為1.0mL?！敬鸢浮?1)①試管內(nèi)的無色氣體變?yōu)榧t棕色②試管內(nèi)液面上升③試管內(nèi)剩余無色氣體(2)NO1.0mL1．下列過程不屬于氮的固定的是（）A．閃電時(shí)大氣中氮的氧化物的生成B．由制備C．用N2和H2合成氨D．豆科植物的根瘤菌把大氣中的氮轉(zhuǎn)化成氨【答案】B【分析】將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫氮的固定，據(jù)此判斷?！驹斀狻緼．閃電時(shí)大氣中的氮?dú)夥烹姉l件下與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮，空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物，屬于固氮，故A不選；B．由NH3制備NH4Cl是氮的化合物之間的轉(zhuǎn)化，不屬于固氮，故B選；C．用N2和H2合成氨，空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物，屬于固氮，故C不選；D．豆科植物的根瘤菌把大氣中的氮轉(zhuǎn)化成氨，游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，屬于固氮，故D不選；故答案選B。2．下列關(guān)于氮的循環(huán)，敘述錯(cuò)誤的是（）A．氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫做氮的固定B．氮的固定可以通過自然固氮和人工固氮的方式實(shí)現(xiàn)C．人類的生產(chǎn)活動參與了氮的循環(huán)過程D．氮的循環(huán)過程中只有氮元素被氧化的過程【答案】D【詳解】A．氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物的過程即游離態(tài)的氮變?yōu)榛蠎B(tài)的氮叫做氮的固定，故A正確；B．氮的固定可以通過自然固氮和人工固氮的方式實(shí)現(xiàn)，雷雨生莊稼是自然固氮，合成氨是人工固氮，故B正確；C．人類的生產(chǎn)活動參與了氮的循環(huán)過程，如人工合成氨，氮肥的使用等，故C正確；D．氮的循環(huán)過程中可以是氮元素被氧化，也可以是氮元素被還原，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為D。3．下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成的是（）①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④【答案】C【解析】(1)必須加入氧化劑；(2)通過一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)①、③、④從化合價(jià)角度來看都是升高，但反應(yīng)①N2→NO2不能通過一步反應(yīng)完成；而反應(yīng)③NO2→HNO3雖然氮的化合價(jià)升高，但不加氧化劑也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在該反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應(yīng)④N2→NO必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成。答案選C。4．下列關(guān)于氮的氧化物的說法中，正確的是()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，又有還原性C．NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物D．NO和NO2均有毒【答案】D【解析】NO、NO2等不是酸性氧化物；N2O5中氮元素為最高價(jià)，只有氧化性；NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3時(shí)N的價(jià)態(tài)發(fā)生了變化，故NO2不是酸性氧化物。5．氮元素在海洋中的循環(huán)是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程可用下圖表示。下列關(guān)于海洋氮循環(huán)的說法正確的是()A．海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化B．海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與D．向海洋中排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水會影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量【答案】D【解析】A項(xiàng)，海洋中的氮循環(huán)起始于氮的還原，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是②，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，反硝化作用是氮元素化合價(jià)降低的過程，反硝化細(xì)菌在氧氣不足的條件下還原N，不一定有氧氣參與，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由氮的循環(huán)過程可知，NOeq\o\al(－,3)增多，反硝化作用增強(qiáng)，會進(jìn)一步影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量，正確。6．如圖所示，兩個(gè)連通容器用活塞分開，左右兩室各充入一定量NO和O2，且恰好使兩容器內(nèi)氣體密度相同，打開活塞，使NO與O2充分反應(yīng)，最終容器內(nèi)混合氣體密度比原來()A．增大 B．減小C．不變 D．無法確定【答案】C【解析】反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量和體積不變，所以密度不變。7.如圖所示，將相同條件下的m體積NO和n體積O2同時(shí)通入倒立于水槽中且盛滿水的試管內(nèi)，充分反應(yīng)后，試管內(nèi)殘留eq\f(m,2)體積的氣體，該氣體與空氣接觸后立即變?yōu)榧t棕色。則m與n的比值為()A．3∶2 B．2∶3C．8∶3 D．3∶8【答案】C【解析】該過程中涉及的反應(yīng)有2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，可將兩個(gè)方程式“合并”為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。剩余氣體與空氣接觸立即變?yōu)榧t棕色，說明剩余氣體為NO。則可知eq\f(m,2)體積的NO氣體與n體積的O2恰好完全反應(yīng)。4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343eq\f(m,2)n4∶eq\f(m,2)＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。8．將充有mmLNO和nmLNO2氣體的試管倒立于水槽中，然后通入mmLO2，若已知m<n，則充分反應(yīng)后，試管中的氣體在同溫同壓下的體積為()A.eq\f(4n－1,2)mL B.eq\f(n－m,3)mLC.eq\f(3m＋n,3)mL D．3(n－m)mL【答案】B【解析】NO不與水反應(yīng)，NO2與水發(fā)生反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，nmLNO2參加反應(yīng)可生成eq\f(n,3)mLNO，所以試管中有NOmL，通入mmLO2會發(fā)生反應(yīng)：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。若O2剩余，則剩余O2的體積為mmL－eq\f(3,4)mL＝eq\f(m－n,4)mL，已知m<n，故不合理；若NO剩余，則剩余NO的體積為mL－eq\f(4,3)mmL＝eq\f(n－m,3)mL，合理，所以充分反應(yīng)后，試管中的NO氣體在同溫同壓下的體積為eq\f(n－m,3)mL，B項(xiàng)正確。9．汽車尾氣裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A．反應(yīng)中NO為氧化劑，N2為氧化產(chǎn)物B．汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)D．催化轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2【答案】D【解析】反應(yīng)過程中NO、O2為氧化劑，N2為還原產(chǎn)物；汽車尾氣中的N2不是污染物；NO和O2的反應(yīng)不需要催化劑；根據(jù)題中的圖示，可將反應(yīng)的過程分成如下兩步寫：2NO＋O2=2NO2,2NO2＋4CO=N2＋4CO2，將兩步反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2。10．以下是氮循環(huán)的一部分：（1）通常狀況下，NO2的顏色是________。（2）反應(yīng)①的化學(xué)方程式是_________________________________________________。（3）NO2易溶于水，并和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)中，氧化劑是________。（4）化合物A的化學(xué)式是________。（5）治理汽車尾氣的一種方法是用催化劑使NO與CO發(fā)生反應(yīng)：2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2。當(dāng)生成2molN2時(shí)，被還原的NO為________mol?！窘馕觥?1)NO2的顏色是紅棕色。(2)反應(yīng)①是N2和O2在放電條件下的反應(yīng)，化學(xué)方程式是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO。(3)NO2易溶于水，發(fā)生的反應(yīng)是3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，該反應(yīng)中NO2的氮元素化合價(jià)既有降低又有升高，NO2既是氧化劑又是還原劑。(4)由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO知A的化學(xué)式是HNO3。(5)從2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2看出NO和N2的比為2∶1，則生成2molN2時(shí)反應(yīng)的NO為4mol?！敬鸢浮?1)紅棕色(2)N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO(3)NO2(4)HNO3(5)411．利用石灰乳和硝酸工業(yè)的尾氣(含NO、NO2)反應(yīng)，既能凈化尾氣，又能獲得應(yīng)用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如圖。已知：4NO2＋2Ca(OH)2=Ca(NO3)2＋Ca(NO2)2＋2H2ONO＋NO2＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O（1）用化學(xué)方程式表示工業(yè)生產(chǎn)硝酸產(chǎn)生NO尾氣的原因________________________。（2）上述工藝中采用氣—液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底進(jìn)入，石灰乳從吸收塔頂噴淋)，其目的是______________________；濾渣可循環(huán)使用，濾渣的主要成分是________(填化學(xué)式)。（3）該工藝需控制NO和NO2物質(zhì)的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，則會導(dǎo)致___________________________________________；若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，則會導(dǎo)致________________________________________。（4）生產(chǎn)中溶液需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca(NO2)2會發(fā)生分解，產(chǎn)物之一是NO，其反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________。【解析】(1)工業(yè)生產(chǎn)硝酸是用水吸收NO2，產(chǎn)生NO尾氣，發(fā)生反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(2)尾氣從吸收塔底進(jìn)入，石灰乳從吸收塔頂噴淋，這樣就能增大NO、NO2與Ca(OH)2的接觸面積，使尾氣中的NO、NO2被充分吸收。濾渣可循環(huán)用于吸收尾氣，可推出濾渣為未反應(yīng)的Ca(OH)2。(3)當(dāng)n(NO)與n(NO2)為1∶1時(shí)，二者被石灰乳吸收的反應(yīng)方程式為NO＋NO2＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O，NO不能單獨(dú)被石灰乳吸收；NO2被石灰乳吸收的反應(yīng)方程式為4NO2＋2Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O。根據(jù)已知反應(yīng)可知，當(dāng)NO的物質(zhì)的量比NO2多時(shí)，會造成NO不能被完全吸收而在尾氣中含量增多；當(dāng)NO2的物質(zhì)的量比NO多時(shí)，過量的NO2將繼續(xù)與石灰乳反應(yīng)生成Ca(NO3)2，使所得產(chǎn)品不純。(4)Ca(NO2)2中N的化合價(jià)為＋3，生成的NO中N的化合價(jià)為＋2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，可推知有＋5價(jià)的N生成，應(yīng)為NOeq\o\al(－,3)，根據(jù)得失電子守恒配出NOeq\o\al(－,3)和NO的化學(xué)計(jì)量數(shù)，再根據(jù)電荷守恒，確定反應(yīng)物還有H＋?！敬鸢浮?1)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(2)使尾氣中的NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2(3)排放氣體中NO含量升高產(chǎn)品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高(4)3NOeq\o\al(－,2)＋2H＋=NOeq\o\al(－,3)＋2NO↑＋H2O12．某研究性學(xué)習(xí)小組的一個(gè)課題是“NO2能否支持木條燃燒”，由于實(shí)驗(yàn)室中沒有現(xiàn)成的NO2氣體，該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案(忽略N2O4的存在，圖中鐵架臺等夾持儀器均已略去)。已知濃硝酸受熱分解、金屬和濃硝酸反應(yīng)的方程式分別為4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O、Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。Ⅰ.實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)開始后木條上的火星逐漸熄滅，有的同學(xué)得出“NO2不能支持木條燃燒”的結(jié)論。你認(rèn)為這一結(jié)論________(填“正確”或“錯(cuò)誤”)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。（1）硝酸銅固體受熱分解的產(chǎn)物有氧化銅、二氧化氮和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。（2）當(dāng)集氣瓶中充滿紅棕色氣體時(shí)，木條復(fù)燃了，有的同學(xué)得出“NO2能支持木條燃燒”的結(jié)論。你認(rèn)為這一結(jié)論________(填“正確”或“錯(cuò)誤”)，理由是_______________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.為了更直接說明“NO2能否支持木條燃燒”這一問題，請重新設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)方案，并簡述實(shí)驗(yàn)原理和主要操作____________________________________________________________________________?！窘馕觥竣?由濃硝酸受熱分解的產(chǎn)物可知，由實(shí)驗(yàn)開始后木條上的火星逐漸熄滅得出“NO2不能支持木條燃燒”的結(jié)論是錯(cuò)誤的，因?yàn)閹Щ鹦堑哪緱l熄滅可能是由于加熱時(shí)產(chǎn)生的大量水蒸氣造成的。Ⅱ.(1)根據(jù)硝酸銅固體受熱分解的產(chǎn)物有氧化銅、二氧化氮和氧氣，可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑。(2)由于硝酸銅分解產(chǎn)生的混合氣體中