2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素2-1氮?dú)馀c氮的固定一氧化氮和二氧化氮課后作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE6氮?dú)馀c氮的固定、一氧化氮和二氧化氮一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題意。1．下列關(guān)于氮元素在自然界中存在的說法中正確的是(C)A．只有游離態(tài) B．只有化合態(tài)C．既有游離態(tài)又有化合態(tài) D．都是有機(jī)物解析：氮元素在自然界中有游離態(tài)，如N2；有化合態(tài)，如NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、蛋白質(zhì)；N2屬于單質(zhì)，銨鹽、硝酸鹽均屬于無機(jī)物。2．下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是(C)A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣干脆化合C．一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下干脆化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集解析：N2在放電條件下與O2干脆化合得到NO，NO是無色氣體，難溶于水，能用排水法收集，常溫常壓下與O2反應(yīng)生成NO2。3．某探討小組借助如圖儀器裝置收集NO氣體，正確的操作是(C)A．從①口進(jìn)氣，用排水法集氣B．從①口進(jìn)氣，用排氣法集氣C．從②口進(jìn)氣，用排水法集氣D．從②口進(jìn)氣，用排氣法集氣解析：NO易與氧氣反應(yīng)，只能用排水法集氣，當(dāng)集氣瓶內(nèi)充溢水時，氣體要從上部進(jìn)入，使水從底部排出。4．下列關(guān)于N2性質(zhì)的敘述中錯誤的是(A)A．任何物質(zhì)在氮?dú)庵卸疾荒苋紵鼴．氮?dú)饧染哂醒趸裕志哂羞€原性C．將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)變成含氮化合物屬于氮的固定D．氮?dú)馀c氧氣在肯定條件下反應(yīng)生成一氧化氮解析：活潑金屬鈉、鎂、鋁可以在N2中燃燒。5．下列反應(yīng)起到了固氮作用的是(A)A．工業(yè)上N2與H2在肯定條件下合成NH3B．NO與O2反應(yīng)生成NO2C．NH3被O2氧化生成NO和H2OD．由NH3制備化肥NH4HCO3解析：由定義知，氮的固定是將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物。6．下列關(guān)于NO和NO2的說法中正確的是(D)A．NO2是紅棕色氣體，易溶于水，屬于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2干脆化合得到C．NO和NO2既可以用排空氣法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在肯定條件下可以相互轉(zhuǎn)化解析：A項，NO2不是酸性氧化物；B項，在高溫或放電條件下，N2和O2干脆化合生成NO；C項，NO易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2，只能用排水法收集，NO2能與水反應(yīng)，只能用排空氣法收集；D項，NO和氧氣反應(yīng)生成NO2，NO2與水反應(yīng)生成HNO3和NO。7．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中錯誤的是(C)A．通常狀況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時做愛護(hù)氣B．N2＋O2eq\o(=,\s\up17(高溫))2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要因素之一C．N2在空氣中約占質(zhì)量比的eq\f(4,5)D．在反應(yīng)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up17(高溫))Mg3N2中N2做氧化劑解析：N2很穩(wěn)定，常用做愛護(hù)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占eq\f(4,5)，N2與金屬、H2反應(yīng)時做氧化劑。8．將盛有氮?dú)夂投趸旌蠚怏w的試管倒立于水中，經(jīng)過足夠長時間后，試管內(nèi)氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中氮?dú)馀c二氧化氮的體積比是(C)A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1解析：氣體體積縮小，是由NO2溶于水引起的：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，假設(shè)氣體總體積為1L，NO2的體積為x，則N2的體積為(1－x)L，則：eq\f(1,3)x＋(1－x)＝0.5L，x＝eq\f(3,4)L，N2與NO2的體積比為eq\f(1,4)∶eq\f(3,4)＝1∶3。二、不定項選擇題：本題共4小題，每小題6分，共24分。每小題有一個或兩個選項符合題意，全部選對得6分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．工業(yè)制HNO3的過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液汲取，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液汲取。若同溫同壓下NO2與NO的體積之比如下，其中不能被NaOH溶液完全汲取的是(B)A．1∶1B．1∶3C．2∶1D．3∶1解析：依據(jù)NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O可知，當(dāng)NO2與NO的體積之比為1∶1時，恰好被完全汲取，故A項不符合題意；當(dāng)NO2與NO的體積之比為1∶3時，一氧化氮過量，多余的一氧化氮不能被氫氧化鈉溶液汲取，故B項符合題意；當(dāng)NO2與NO的體積之比為2∶1或3∶1時，反應(yīng)后二氧化氮有剩余，由2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O可知，多余的二氧化氮可以干脆被氫氧化鈉溶液完全汲取，故C、D項不符合題意。10．把少量NO2氣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，最終收集到的氣體是(C)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解析：少量NO2氣體通入過量小蘇打溶液中，逸出的氣體為NO、CO2，二者物質(zhì)的量之比為1∶2，同時還有少量水蒸氣逸出，再使逸出的氣體通過裝有足量過氧化鈉顆粒的干燥管，CO2與過氧化鈉反應(yīng)生成的O2與NO反應(yīng)生成NO2，O2有剩余，同時逸出的少量水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)生成O2，所以最終收集到的氣體是NO2和O2。11．如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)液面上升，但不能充溢試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以視察到試管中液面接著上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管被水充溢，對原試管中盛裝的氣體的說法正確的是(BC)A．可能是N2和NO2的混合氣體B．可能是NO2氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體解析：試管內(nèi)氣體為紅棕色，故肯定含有NO2，也可能含有NO，因為2NO＋O2=2NO2，生成的NO2又可與水反應(yīng)，使液面上升，NO2、O2與水反應(yīng)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，故當(dāng)試管內(nèi)氣體為NO2或NO2與NO的混合氣體時，通入適量O2，最終試管內(nèi)可完全充溢液體。由于N2不溶于水，故不行能含有N2。由此可知答案為BC。12．將裝有50mLNO2、NO混合氣體的量筒倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是(C)A．5∶3B．3∶5C．3∶2D．2∶3解析：運(yùn)用差量法計算。設(shè)混合氣體中NO2的體積為x，3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV312x50mL－30mL＝20mLeq\f(3,x)＝eq\f(2,20mL)，解得x＝30mL。則原混合氣體中NO為50mL－30mL＝20mL。所以V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶20mL＝3∶2。三、非選擇題：共52分。13．(10分)為了有效實現(xiàn)NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化，設(shè)計如下試驗：按圖組裝好試驗裝置，并檢驗裝置氣密性，試驗前用排水法收集半瓶NO氣體。(1)打開止水夾，推動針筒活塞，使O2進(jìn)入燒瓶。關(guān)上止水夾，首先視察到燒瓶中的現(xiàn)象：__燒瓶中氣體由無色變?yōu)榧t棕色__，產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為2NO＋O2=2NO2。(2)輕輕搖動燒瓶，視察到燒瓶中的現(xiàn)象為①__燒杯中紅棕色氣體又變?yōu)闊o色__；②__燒杯中水倒吸到燒瓶中(或燒瓶中液面上升)__。產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。14．(10分)有A、B、C三種氣體，A為無色不溶于水的氣體單質(zhì)，在肯定條件下，A與O2反應(yīng)生成B。B無色且難溶于水，B能與O2反應(yīng)生成C。C易溶于水并與水反應(yīng)生成B，反應(yīng)后所得溶液呈酸性，則：(1)寫出三種氣體的化學(xué)式：AN2，BNO，CNO2。(2)除去A氣體中的少量O2的方法是通過灼熱的銅絲網(wǎng)。(3)除去B中的少量C的方法是通過盛水的洗氣瓶后干燥。解析：A為無色不溶于水的氣體單質(zhì)，A可能是H2、N2、O2，A與O2反應(yīng)生成B，B無色難溶于水，則A為N2，B為NO，C為NO2。15．(16分)為了探究幾種氣態(tài)氧化物的性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計了以下試驗：用三只集氣瓶收集二氧化硫、二氧化氮?dú)怏w，倒置在水槽中。然后，分別緩慢通入適量氧氣或氯氣，如圖所示。一段時間后，A、B裝置中集氣瓶充溢溶液，C裝置中集氣瓶里還有氣體。(1)假如裝置A中通入的氧氣恰好使液體充溢集氣瓶，假設(shè)瓶內(nèi)液體不擴(kuò)散。①寫出A中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3；該試驗對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的啟示是向汲取塔中充入足量空氣。②假設(shè)該試驗條件下，氣體摩爾體積為aL·mol－1，集氣瓶中溶液的物質(zhì)的量濃度為eq\f(1,a)mol·L－1。(2)試驗前在C水槽里滴加幾滴紫色石蕊試液，通入氧氣前后，試驗現(xiàn)象改變可能為紅色由淺變深；寫出化學(xué)方程式：2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4。(3)溶液充溢集氣瓶后，在B水槽里滴加硝酸鋇溶液，可能視察到的現(xiàn)象為出現(xiàn)白色沉淀；寫出全部反應(yīng)的離子方程式：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－，Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓；證明B水槽反應(yīng)后溶液里有氯離子的操作方法是取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，向試管里加入過量的硝酸鋇溶液，待沉淀完全后，靜置，取上層清液加硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明原溶液中含有Cl－。解析：(1)①A瓶中發(fā)生的反應(yīng)有：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO＋O2=2NO2，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。工業(yè)上利用二氧化氮與水反應(yīng)制硝酸，為了使原料充分利用，不排放污染大氣的NO，應(yīng)向汲取塔(向二氧化氮中)通入足量空氣，使氮的氧化物全部轉(zhuǎn)化成硝酸。②設(shè)A裝置中集氣瓶體積為VL，二氧化氮?dú)怏w體積為VL，n(NO2)＝eq\f(VL,aL·mol－1)＝eq\f(V,a)mol，最終充溢液體，硝酸溶液體積為VL，c(HNO3)＝eq\f(\f(V,a)mol,VL)＝eq\f(1,a)mol·L－1。(2)二氧化硫溶于水生成亞硫酸，亞硫酸是中強(qiáng)酸，通入氧氣反應(yīng)后，生成強(qiáng)酸(硫酸)，溶液紅色變深。(3)氯氣在水中將二氧化硫氧化成硫酸，檢驗氯離子前要除去SOeq\o\al(2－,4)。16．(16分)氮氧化物進(jìn)入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧，應(yīng)對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以汲取廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O①2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O②在反應(yīng)①中，氧化劑是NO2，還原劑是NO，在反應(yīng)②中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1。(2)汽車尾氣中含有CO和NO，消退這兩種物質(zhì)對大氣的污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應(yīng)生成N2和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO＋2COeq\o(=,\s\up17(催化劑))N2＋2CO2。(3)由反應(yīng)②推斷二氧化氮是否為酸性氧化物(填“是”或“不是”)不是，緣由是二氧化氮與堿反應(yīng)生成兩種鹽，且氮元素化合價發(fā)生改變。(4)目前有一種治理方法是在肯定條件下，用氨氣將二氧化氮轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up17(肯定條件))7N2＋12H2O，該反應(yīng)中，氧化劑是NO2，氧化產(chǎn)物是N2，生成1.4mol氮?dú)鈺r，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4.8_mol。(5)為了愛護(hù)環(huán)境，工業(yè)上常通入NH3使氮的氧化物和氨轉(zhuǎn)化為無毒的N2。現(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3L，通入3L(同溫同壓下)NH3，恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N2，則原混合氣體中NO2和NO的物質(zhì)的量之比為1∶1。解析：(1)在反應(yīng)①中NO2中的氮元素化合價降低做氧化劑，NO中氮元素化合價上升做還原劑；在反應(yīng)②中氧化劑和還原劑都是NO2，它們的物質(zhì)的量之比為1∶1。(3)二氧化氮與堿反應(yīng)生成兩種鹽，且氮元素化合價發(fā)生改變，二氧化氮不是酸性氧化物。(4)依據(jù)原子守恒定律結(jié)合題目信息可知，氨氣和二氧化氮反應(yīng)后生成的無污染的物質(zhì)為氮?dú)夂退O2中＋4價的N被NH3中－3價的N還原為N2中0價的N，剩下的氫、氧元素結(jié)合成水，因而氧化劑是NO2，氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物均為N2；生成7molN2時，轉(zhuǎn)移電子24mol，則生成1.4mo