高中化學必修2 5.2.1 氮氣與氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 練習新解析版

1、第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第2節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定 一氧化氮和二氧化氮1下列關(guān)于氮氣的說法中錯誤的是()A通常情況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時作保護氣BN2O2eq o(=,sup7(高溫)2NO，該反應是汽車尾氣造成污染的主要因素之一CN2在空氣中約占的質(zhì)量比為eq f(4,5)D在反應3MgN2eq o(=,sup7(高溫)Mg3N2中，N2作氧化劑【答案】C【解析】N2很穩(wěn)定，常用作保護氣；但在高溫下N2與O2產(chǎn)生的NO易被氧化為NO2，故汽車尾氣會造成環(huán)境污染；N2在空氣中的體積含量約為eq f(4,5)；N2與金屬、H2反應時作氧化劑。2下列說法中，正

2、確的是()ANO2能與水反應生成硝酸，故NO2為酸性氧化物B除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解CNO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得無色溶液的是NO2，得橙色溶液的為溴蒸氣DNO2是大氣污染物之一【答案】D【解析】A項前后無因果關(guān)系，故A項錯誤；除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過水，NO2溶解的同時又生成新的雜質(zhì)NO且NO又能與O2反應，故B項錯誤；NO2、溴蒸氣分別與NaOH溶液作用均得無色溶液，所以NaOH溶液無法將NO2與溴蒸氣區(qū)別開，C項錯誤。3一氧化氮對“非典”病毒的抑制作用明顯。下列關(guān)于NO的說法正確的是()ANO是酸性氧化物BNO只能

3、通過人工合成CNO是大氣污染物，會形成酸雨DNO可以用向下排空氣法收集【答案】C【解析】A中，NO是不成鹽氧化物，它不能與水反應生成酸；B中，NO可由N2和O2在雷雨天氣獲得；C中，由于2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，故NO是大氣污染物，能形成酸雨；D中，因NO易與O2反應，且密度和空氣接近，不可用排空氣法收集。4諾貝爾化學獎曾授予德國化學家Gerhard Ertl，以表彰他對固體表面化學研究過程中的重大發(fā)現(xiàn)。使CO、NOx等在鉑表面發(fā)生化學反應轉(zhuǎn)變成無毒氣體，以減少汽車尾氣中有毒氣體的排放，正是此項研究的重要應用之一。下列有關(guān)說法不正確的是()ACO在鉑表面被氧化生成C

4、O2，鉑起催化作用B汽車尾氣中的NOx在鉑表面發(fā)生反應的產(chǎn)物是N2CCO在鉑表面可能和O2、NOx反應DNOx、CO、CO2均能與人體中的血紅蛋白結(jié)合【答案】D【解析】CO、NOx在鉑表面發(fā)生的反應為CONOxCO2N2(未配平)，也可能是CO與O2反應，此過程中鉑作催化劑；CO2不能與人體中的血紅蛋白結(jié)合。5科學的假設(shè)與猜想是科學探究的先導和價值所在。在下列假設(shè)或猜想引導下的探究肯定沒有意義的是()A探究SO2和Na2O2反應可能有Na2SO4生成B探究NO和N2O可能化合生成NO2C探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2

5、，酚酞紅色褪去的原因是溶液的酸堿性改變還是HClO的漂白作用【答案】B【解析】NO和N2O反應不可能生成NO2，因為氮元素的化合價均升高，沒有元素化合價的降低。6發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭，其推進劑引燃后發(fā)生劇烈反應，產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射場看到火箭噴出大量紅煙，產(chǎn)生紅煙的原因是 ()A高溫下N2遇空氣生成NO2BNO遇空氣生成NO2CCO2與NO反應生成CO和NO2DNO與H2O反應生成H2和NO2【答案】B【解析】NO是一種極易被空氣中O2氧化的氣體，產(chǎn)物是紅棕色氣體NO2。7將a mL NO、b mL

6、NO2、x mL O2混合于同一試管里，將試管口倒插于水中，充分反應后試管內(nèi)氣體全部消失，則用a、b表示的x的代數(shù)式是 ()A(ab)/2 B(2ab)/3C(3ab)/4 D(4ab)/5【答案】C【解析】氮的氧化物與O2和H2O反應生成HNO3時，只要滿足氮的氧化物中的N與氮的氧化物中的O和O2中O之和的物質(zhì)的量比為25即可全部轉(zhuǎn)化，沒有氣體剩余。即：eq f(ab,a2b2x)eq f(2,5)，解得xeq f(3ab,4)。8按圖進行實驗。試管中裝有12 mL NO，然后間歇而又緩慢地通入8 mL O2，下列是有關(guān)最終狀態(tài)的描述：試管內(nèi)氣體呈紅棕色試管內(nèi)氣體呈無色試管內(nèi)液面不變試管內(nèi)液

7、面上升試管內(nèi)氣體是O2試管內(nèi)氣體是NO。其中正確的是 ()A BC D【答案】C【解析】根據(jù)4NO3O22H2O=4HNO3可得，剩余氣體應為NO，體積為eq f(4,3) mL，試管內(nèi)液面上升。9在標準狀況下，將O2和NO2按14體積比充滿干燥燒瓶，把燒瓶倒置于水中，瓶內(nèi)液體逐漸上升，假設(shè)燒瓶內(nèi)溶液不擴散，最終燒瓶內(nèi)溶液里溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為()A.eq f(1,14) molL1 B.eq f(4,5) molL1C.eq f(1,28) molL1 D.eq f(1,42) molL1【答案】C【解析】設(shè)燒瓶的體積為V L，由4NO2O22H2O=4HNO3又O2和NO2的體積比為14，

8、知NO2的體積為eq f(4,5)V L，所以最終液體充滿整個燒瓶，溶液的體積為V L，NO2的物質(zhì)的量為eq f(4,5)V L22.4 Lmol1eq f(1,28)V mol，所以硝酸的物質(zhì)的量濃度為eq f(1,28)V molV Leq f(1,28) molL1。10同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的兩種氣體，它們是NO和NO2，NO2和O2，NO和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是()AV1V2V3 BV1V3V2CV2V3V1 DV3V1V2【答案】D【解析】可假設(shè)試管體積均為2V，則

9、每種氣體的體積均為V；當?shù)怪糜谒壑袝r：中有反應：3NO2H2O=2HNO3NO，則剩余氣體的體積V1eq f(4,3)V；中有反應：4NO2O22H2O=4HNO3，則剩余O2的體積V2eq f(3,4)V；中氣體與水不反應，故試管中氣體體積V32V。綜上所述，V3V1V2。11汽車尾氣(含烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì))是城市空氣的污染源之一。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個催化轉(zhuǎn)換器(用Pt、Pd合金作催化劑)，它的特點是使CO和NO反應，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使汽油充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。(1)寫出NO與CO通過催化轉(zhuǎn)換器發(fā)生反應的化學方程式：_。(2)催化轉(zhuǎn)

10、換器的缺點是在一定程度上提高了空氣的酸度。其原因是_。(3)控制城市空氣污染源的方法有_(填選項編號)。a.植樹造林 b.開發(fā)氫能源 c.使用電動車 d.控制汽車進城 e.使用無鉛汽油【答案】(1)2CO2NOeq o(=,sup7(催化劑)N22CO2(2)反應除生成了N2外，還生成了增加空氣酸度的CO2和SO3(3)bc【解析】汽車尾部排出的廢氣中主要含CO、NOx及碳氫化合物。CO是汽油不完全燃燒的產(chǎn)物，NOx是汽油爆裂時，由空氣中的氮和氧化合而成。碳氫化合物中含有烴類，有的是汽油原有成分，有的是氧化產(chǎn)物。大城市中汽車多，大氣中NO含量較高，這是因為汽車引擎在工作時產(chǎn)生高溫使之發(fā)生如下反

11、應：N2O2eq o(=,sup7(高溫)2NO，礦物油中硫在燃燒過程中產(chǎn)生SO2，治理方法是在汽車排氣管上裝一個用鉑、鈀合金做的催化轉(zhuǎn)化器，使NO與CO反應生成N2和CO2，SO2被催化氧化為SO3?？刂瞥鞘锌諝馕廴痉椒ㄖ校矘湓炝诌@一選項具有一定的迷惑性，植樹造林能控制CO2量的增加，但對消除汽車尾氣中的烴類、CO、SO2與NO等物質(zhì)沒有直接的效果，選bc。12為了探究三種氣態(tài)氧化物(SO2、NO2、CO2)的性質(zhì)，某同學設(shè)計了一組實驗：實驗一：探究三種氣體在水中的溶解性，用三支相同的試管收集滿三種氣體，倒置在盛滿水的燒杯中，一段時間后，觀察到的現(xiàn)象如圖A、B、C所示。(1)在A、B、C三

12、支試管中的原氣體是A_，B_，C_。寫出A燒杯中發(fā)生反應的化學方程式： _。如果在三只燒杯中分別滴幾滴紫色石蕊試液，可觀察到的現(xiàn)象是_。(2)實驗二：用三只集氣瓶收集滿二氧化硫或二氧化氮氣體，然后將其倒置在水槽中。分別緩慢通入適量O2或Cl2，如圖D、E、F所示。一段時間后，D、E裝置的集氣瓶中充滿溶液，F(xiàn)裝置的集氣瓶中還有氣體剩余。(假設(shè)瓶內(nèi)液體不擴散)：寫出裝置E中反應的離子方程式：_。假設(shè)該實驗條件下，氣體摩爾體積為a Lmol1。則裝置D的集氣瓶中所得溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為_。(3)通入氧氣前在F裝置的水槽里滴加幾滴紫色石蕊試液，觀察到的現(xiàn)象是_，通入氧氣后，可能觀察到的實驗現(xiàn)象是_

13、，寫出總反應的化學方程式：_。【答案】(1)NO2SO2CO23NO2H2O=2HNO3NO溶液均顯紅色，A中紅色較明顯(2)Cl2SO22H2O=4H2ClSOeq oal(2,4)eq f(1,a) molL1(3)溶液呈淺紅色溶液紅色加深2SO2O22H2O=2H2SO4【解析】(1)SO2易溶于水，CO2微溶于水，溶解的SO2、CO2部分與水反應分別生成H2SO3和H2CO3。NO2與水反應3NO2H2O=2HNO3NO，進入試管的溶液體積為試管容積的eq f(3VV,3V)eq f(2,3)，A試管中原氣體是NO2，B試管中是SO2，C試管中是CO2，試管中的溶液向燒杯中擴散，溶液均

14、呈酸性，都能使紫色石蕊試液變紅色。(2)NO2和O2，SO2和Cl2按一定比例可完全溶解于水中形成溶液4NO2O22H2O=4HNO3，SO2Cl22H2O=2HClH2SO4，而SO2溶于水只有部分SO2與水反應SO2H2OH2SO3，很少量的H2SO3消耗很少量的O2，2H2SO3O2=2H2SO4。設(shè)充滿NO2的集氣瓶容積為V L，n(NO2)eq f(V L,a Lmol1)eq f(V,a) mol，倒置于水槽中通入O2形成eq f(V,a) mol HNO3，溶液體積也為V L，故集氣瓶中HNO3濃度為c(HNO3)eq f(V/a mol,V L)eq f(1,a) molL1。

15、(3)H2SO3是中強酸，且濃度很小時酸性很弱，滴加紫色石蕊試液顯淺紅色，通入氧氣后，H2SO3被氧化為H2SO4，酸性增強，石蕊試液所顯紅色變深。總反應為2SO2O22H2O=2H2SO4。13如圖所示：在B水槽中裝有500 mL水，容積為a mL的試管A充滿了NO2和NO的混合氣體(標準狀況)，將試管A倒插入B水槽的水中。充分反應后，試管A中余下氣體的體積為0.5a mL。(1)將A倒插入B槽中發(fā)生的反應為_，該反應中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為_，原混合氣體中NO2和NO的物質(zhì)的量之比為_。(2)通過導氣管C向余下0.5a mL氣體的試管A中持續(xù)通入氧氣，A中可能觀察到的現(xiàn)象是_。(3)當試

16、管A中充滿氣體時停止通入氧氣，然后將試管取出水槽，水槽B中溶液的物質(zhì)的量濃度為_ molL1(設(shè)溶液的體積仍為500 mL)。【答案】(1)3NO2H2O=2HNO3NO1231(2)無色氣體變?yōu)榧t棕色，試管中液面不斷上升至全充滿。繼續(xù)通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體(3)eq f(a,11 200)【解析】(1)試管A倒插入B水槽水中后，發(fā)生反應3NO2H2O=2HNO3NO，氧化劑與還原劑均為NO2，質(zhì)量比為12。根據(jù)題意有eq f(1,3)n(NO2)n(NO)eq f(1,2)n(NO2)n(NO)，n(NO2)n(NO)31。(2)試管A中剩余0.5a mL氣體為NO，通

17、入氧氣后，發(fā)生反應2NOO2=2NO2,4NO2O22H2O=4HNO3，可寫為4NO3O22H2O=4HNO3，無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，試管中液面不斷上升至全充滿，繼續(xù)通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體(O2)。(3)試管中充滿氣體時，根據(jù)氮原子守恒，n(HNO3)n(氣體)eq f(a,22.4)103 mol，c(HNO3)eq f(f(a,22.4)103 mol,0.5 L)eq f(a,11 200) molL1。14將10 mL充滿NO2和O2的混合氣體的試管，倒置在水槽中，反應停止后試管內(nèi)剩余2 mL的無色氣體，求原混合氣體中NO2和O2各多少毫升？【答案】若剩余的氣體是NO，則NO2和O2的體積分別為9.2 mL和0.8 mL；若剩余的氣體是O2，則NO2和O2的體積分別為6.4 mL和3.6 mL。【解析】剩余2 mL氣體可能是NO或O2，分兩種情況討論：(