第二節(jié)氮及其化合物第1課時(shí)氮?dú)馀c氮的固定一氧化氮和二氧化氮合格考達(dá)標(biāo)練1.下列反應(yīng)起到了固氮作用的是()A.工業(yè)上N2與H2在一定條件下合成NH3B.NO與O2反應(yīng)生成NO2C.NH3被O2氧化成NO和H2OD.由NH3制備化肥NH4HCO3答案A解析由定義知,氮的固定是將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物。2.(原創(chuàng)題)2021年6月17日9時(shí)22分,搭載“神舟十二號”載人飛船的長征二號F遙十二運(yùn)載火箭,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射,將三位宇航員順利送入空間站。火箭中的燃料在引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng),產(chǎn)生大量含CO2、H2O、N2、NO等高溫氣體,這些氣體均為無色,但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴射出大量“紅煙”,產(chǎn)生“紅煙”的原因是()A.“紅煙”的主要成分是Fe2O3B.NO與H2O反應(yīng)生成NO2C.CO2與NO反應(yīng)生成NO2D.NO遇空氣生成NO2答案D解析氣體中不含鐵元素,“紅煙”不可能是Fe2O3,A錯(cuò)誤;NO與H2O不反應(yīng),B錯(cuò)誤;CO2與NO不反應(yīng),C錯(cuò)誤;高溫氣體的成分有CO2、H2O、N2、NO等,其中NO能與空氣中的O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2而產(chǎn)生“紅煙”,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O22NO2,D正確。3.(2021湖南長郡中學(xué)高一檢測)汽車發(fā)動機(jī)稀燃控制系統(tǒng)主要工作原理是發(fā)動機(jī)在稀燃和富燃條件下交替進(jìn)行,尾氣中的NOx在催化劑上反應(yīng)脫除。其工作原理示意圖如下:下列說法不正確的是()A.稀燃過程中,NO發(fā)生的主要反應(yīng)為:2NO+O22NO2B.稀燃過程中,NO2被吸收的反應(yīng)為:BaO+2NO2Ba(NO3)2C.富燃過程中,NO2被CO還原的反應(yīng)為:2NO2+4CON2+4CO2D.富燃過程中,CxHy被O2氧化的反應(yīng)為:CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2答案B解析由圖可知,稀燃過程中NO和O2在Pt催化下生成NO2,化學(xué)方程式為2NO+O22NO2,A正確;稀燃過程中NO2被BaO吸收生成Ba(NO3)2,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律推知,+4價(jià)氮元素應(yīng)發(fā)生“歧化反應(yīng)”變?yōu)?5價(jià)和+2價(jià),化學(xué)方程式為BaO+3NO2Ba(NO3)2+NO,B錯(cuò)誤;由圖可知,富燃過程中NO2與CO在Pt催化作用下生成N2和CO2,化學(xué)方程式為2NO2+4CON2+4CO2,C正確;富燃過程中CxHy被氧化生成CO2和H2O,化學(xué)方程式為CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O,D正確。4.某集氣瓶中的氣體呈紅棕色,加入足量水,蓋上玻璃片振蕩,得橙色溶液,氣體顏色消失。再拿走玻璃片后,瓶中氣體又變?yōu)榧t棕色,則該氣體可能是下列混合氣體中的()A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2答案A解析氣體呈紅棕色說明含有NO2和Br2中的至少一種,溶于水得橙色溶液說明氣體中必定含有溴蒸氣,所得無色氣體遇空氣重新變?yōu)榧t棕色說明無色氣體含NO。由于NO2溶于水時(shí)生成HNO3和NO,原氣體可能既有NO2也有Br2,A項(xiàng)正確。5.在一定溫度和壓強(qiáng)下,將裝有N2和NO2混合氣體的試管倒立在水中,經(jīng)足夠長時(shí)間后,試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的35,則原混合氣體中N2與NO2的體積比是()A.2∶3 B.3∶2 C.3∶5 D.5∶3答案A解析NO2與水反應(yīng)使氣體的體積減小,設(shè)原混合氣體的體積為5mL,則:3NO2+H2O2HNO3+NOΔV 3 1 2 V(NO2) 5mL×(1-35V(NO2)=3mLV(N2)∶V(NO2)=(5mL-3mL)∶3mL=2∶3。6.某同學(xué)收集了一集氣瓶紅棕色氣體,用玻璃片蓋好,然后向其中加入少量水,振蕩后變?yōu)闊o色,然后輕輕移開玻璃片使少量空氣進(jìn)入瓶內(nèi),氣體又變?yōu)榧t棕色。(1)集氣瓶內(nèi)紅棕色氣體是。

(2)氣體顏色變化的原因是,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(3)在收集該紅棕色氣體時(shí)采用的方法是。

答案(1)NO2(2)NO2與H2O反應(yīng)生成無色的NO;NO遇空氣中的O2,與之發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色的NO23NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2(3)向上排空氣法解析(1)NO2為紅棕色氣體;(2)NO2與H2O反應(yīng)生成無色的NO,NO遇空氣中的O2,與之發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色的NO2;(3)密度大于空氣的氣體可采用向上排空氣法收集。等級考提升練7.(2021湖南師大附中高一檢測)常溫常壓下,向盛有3.0mLNO的試管中緩緩?fù)ㄈ?.5mLO2,最終試管中剩余的氣體成分和體積為()A.NO,1.0mL B.O2,0.5mLC.NO2,1.0mL D.無法確定答案A解析NO、O2及水發(fā)生反應(yīng):4NO+3O2+2H2O4HNO3,根據(jù)化學(xué)方程式可知,1.5mLO2與NO反應(yīng)時(shí)消耗2.0mLNO,故NO有剩余,剩余NO的體積為3.0mL-2.0mL=1.0mL。8.(雙選)(2021山東泰安高一期末)將盛有25mLNO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水槽中,一段時(shí)間后,氣體體積減小到5mL且不再變化(同溫同壓下)。則原混合氣體中NO2和O2的體積比可能是()A.1∶1 B.18∶7 C.16∶9 D.23∶2答案CD解析NO2和O2的混合氣體與水發(fā)生反應(yīng):4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反應(yīng)后剩余5mL氣體,討論:①若剩余氣體為O2,結(jié)合反應(yīng)可知,反應(yīng)消耗16mLNO2和4mLO2,則原混合氣體中NO2和O2的體積比為16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C符合題意。②若剩余氣體為NO,結(jié)合反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO,則參與該反應(yīng)的NO2為15mL;結(jié)合反應(yīng)4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,參與該反應(yīng)的NO2為8mL,O2為2mL,則原混合氣體中NO2和O2的體積比為(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D符合題意。9.(雙選)如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí),試管內(nèi)水面上升,但不能充滿試管,當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后,可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升,經(jīng)過多次重復(fù)后,試管完全被水充滿,對原試管中盛裝氣體的說法正確的是()A.可能是N2與NO2的混合氣體B.可能是NO2氣體C.可能是NO2和NO的混合氣體D.只能是NO2一種氣體答案BC解析由題意可知,試管最終完全被水充滿,說明氣體中沒有N2。原試管中盛有的是紅棕色氣體,則一定含有NO2。若為純凈物,則只有NO2;若為混合物,則可能含有NO2和NO。10.(2021黑龍江哈爾濱六中高一期末)為了消除NO、NO2、N2O4對大氣的污染,常采用氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收處理(反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O)。現(xiàn)有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液吸收(無氣體剩余),則此氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度最小為()A.a+b+cVmol·L-1 B.C.a+b+2cVmol·L-1 D.答案C解析反應(yīng)生成物有NaNO3、NaNO2,根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)組成可知,n(Na)=n(N),再根據(jù)鈉原子和氮原子的物質(zhì)的量的關(guān)系可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol,故該氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度最小為(a+b+2c)11.某無色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種。現(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液,品紅溶液褪色;然后向剩余氣體中通入空氣,很快變?yōu)榧t棕色。則下列對原混合氣體成分的判斷中正確的是()A.肯定含有SO2和NOB.肯定沒有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NO答案A解析因該混合氣體無色,故可排除紅棕色的NO2和黃綠色的Cl2;混合氣體通過品紅溶液,品紅溶液褪色,說明含有SO2;向剩余氣體中通入空氣,很快變?yōu)榧t棕色,說明存在NO,則可推知一定不存在O2。故原混合氣體中一定存在SO2和NO,肯定沒有O2、NO2和Cl2。12.同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充滿等體積混合的兩種氣體,它們是①NO和NO2、②NO2和O2、③NO和N2。現(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中,充分反應(yīng)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()A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2答案D解析可假設(shè)試管體積均為2V,則每種氣體的體積均為V。當(dāng)?shù)怪糜谒壑袝r(shí):①中發(fā)生反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO,則剩余氣體的體積V1=43V;②中發(fā)生反應(yīng)4NO2+O2+2H2O4HNO3,則剩余氣體(O2)的體積V2=34V;③中氣體與水不反應(yīng),故試管中氣體體積V3=2V。綜上所述:V3>V1>V2。13.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為。

(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收,主要反應(yīng)為NO+NO2+2OH-2NO2-+H22NO2+2OH-NO2-+NO3-①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有(填字母)。

A.加快通入尾氣的速率B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣C.吸收尾氣過程中定期補(bǔ)加適量NaOH溶液②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質(zhì)是(填化學(xué)式);吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是(填化學(xué)式)。

答案(1)2NH3+2O2N2O+3H2O(2)①BC②NaNO3NO解析(1)NH3與O2反應(yīng)生成N2O和H2O。(2)①加速通入尾氣會導(dǎo)致尾氣吸收不完全,去除率降低,A錯(cuò)誤;氣、液逆流的目的是將氣體與液體充分接觸,提高尾氣的去除率,B正確;定期補(bǔ)加適量NaOH溶液,可吸收更多的尾氣,C正確。②NO2與NaOH反應(yīng)生成NaNO2和NaNO3,則主要雜質(zhì)為NaNO3;根據(jù)題給方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1時(shí),可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1時(shí),多余的NO不能被NaOH溶液吸收,故尾氣中含量較高的氮氧化物是NO。14.如圖所示:在B水槽中裝有500mL水,容積為amL的試管A充滿了NO2和NO的混合氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),將試管A倒插入B水槽的水中。充分反應(yīng)后,試管A中余下氣體的體積為0.5amL。(1)將A倒插入B槽中發(fā)生的反應(yīng)為,該反應(yīng)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(dǎo)氣管C向余下0.5amL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(dāng)試管A中充滿氣體時(shí)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mol·L-1(設(shè)溶液的體積仍為500mL)。

答案(1)3NO2+H2O2HNO3+NO1∶23∶1(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)a解析(1)試管A倒插入B水槽水中后,發(fā)生反應(yīng)為3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化劑與還原劑均為NO2,質(zhì)量比為1∶2。根據(jù)題意有13n(NO2)+n(NO)=12[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)試管A中剩余的0.5amL氣體為NO,通入氧氣后,發(fā)生反應(yīng)2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可寫為4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可觀察到的現(xiàn)象為無色氣體變?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(shí),根據(jù)氮原子守恒,水槽B溶液中n(HNO3)=n(氣體)=a22.4×10-3mol,c(HNO3)=a22.4×1新情境創(chuàng)新練15.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,因此必須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吸收廢氣中的氮氧化物,反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2OⅠ2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2OⅡ①在反應(yīng)Ⅰ中,氧化劑是;在反應(yīng)Ⅱ中,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為。

②由反應(yīng)Ⅱ判斷二氧化氮(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解釋原因:。

(2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質(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)消除污染,試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(3)目前有一種治理方法是在一定條件下,用氨氣將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。①請寫出NO2發(fā)生該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。生成1.4molN2時(shí),