PAGEPAGE6氮氣與氮的固定、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 B．只有化合態C．既有游離態又有化合態 D．都是有機物解析：氮元素在自然界中有游離態，如N2；有化合態，如NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、蛋白質；N2屬于單質，銨鹽、硝酸鹽均屬于無機物。2．下列關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．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下干脆化合得到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口進氣，用排水法集氣B．從①口進氣，用排氣法集氣C．從②口進氣，用排水法集氣D．從②口進氣，用排氣法集氣解析：NO易與氧氣反應，只能用排水法集氣，當集氣瓶內充溢水時，氣體要從上部進入，使水從底部排出。4．下列關于N2性質的敘述中錯誤的是(A)A．任何物質在氮氣中都不能燃燒B．氮氣既具有氧化性，又具有還原性C．將空氣中的氮氣轉變成含氮化合物屬于氮的固定D．氮氣與氧氣在肯定條件下反應生成一氧化氮解析：活潑金屬鈉、鎂、鋁可以在N2中燃燒。5．下列反應起到了固氮作用的是(A)A．工業上N2與H2在肯定條件下合成NH3B．NO與O2反應生成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的氮轉化成含氮化合物。6．下列關于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生成NO2，只能用排水法收集，NO2能與水反應，只能用排空氣法收集；D項，NO和氧氣反應生成NO2，NO2與水反應生成HNO3和NO。7．下列關于氮氣的說法中錯誤的是(C)A．通常狀況下N2性質很穩定，所以N2可以在電焊時做愛護氣B．N2＋O2eq\o(=,\s\up17(高溫))2NO，該反應是汽車尾氣造成污染的主要因素之一C．N2在空氣中約占質量比的eq\f(4,5)D．在反應3Mg＋N2eq\o(=,\s\up17(高溫))Mg3N2中N2做氧化劑解析：N2很穩定，常用做愛護氣，但在高溫下N2與O2產生的NO易被氧化為NO2，故汽車尾氣會造成環境污染，N2在空氣中的體積含量約占eq\f(4,5)，N2與金屬、H2反應時做氧化劑。8．將盛有氮氣和二氧化氮混合氣體的試管倒立于水中，經過足夠長時間后，試管內氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中氮氣與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．工業制HNO3的過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液汲取，反應的化學方程式為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NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O可知，當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NO2與NO的體積之比為2∶1或3∶1時，反應后二氧化氮有剩余，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與過氧化鈉反應生成的O2與NO反應生成NO2，O2有剩余，同時逸出的少量水蒸氣與過氧化鈉反應生成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，當倒扣在盛有水的水槽中時，試管內液面上升，但不能充溢試管，當向試管內鼓入氧氣后，可以視察到試管中液面接著上升，經過多次重復后，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，使液面上升，NO2、O2與水反應的總反應的化學方程式為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，故當試管內氣體為NO2或NO2與NO的混合氣體時，通入適量O2，最終試管內可完全充溢液體。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：運用差量法計算。設混合氣體中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NO和NO2的相互轉化，設計如下試驗：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進入燒瓶。關上止水夾，首先視察到燒瓶中的現象：__燒瓶中氣體由無色變為紅棕色__，產生此現象的化學方程式為2NO＋O2=2NO2。(2)輕輕搖動燒瓶，視察到燒瓶中的現象為①__燒杯中紅棕色氣體又變為無色__；②__燒杯中水倒吸到燒瓶中(或燒瓶中液面上升)__。產生此現象的化學方程式為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，在肯定條件下，A與O2反應生成B。B無色且難溶于水，B能與O2反應生成C。C易溶于水并與水反應生成B，反應后所得溶液呈酸性，則：(1)寫出三種氣體的化學式：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。(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，A可能是H2、N2、O2，A與O2反應生成B，B無色難溶于水，則A為N2，B為NO，C為NO2。15．(16分)為了探究幾種氣態氧化物的性質，某同學設計了以下試驗：用三只集氣瓶收集二氧化硫、二氧化氮氣體，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，假設瓶內液體不擴散。①寫出A中總反應的化學方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3；該試驗對工業上生產硝酸的啟示是向汲取塔中充入足量空氣。②假設該試驗條件下，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，試驗現象改變可能為紅色由淺變深；寫出化學方程式：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，可能視察到的現象為出現白色沉淀；寫出全部反應的離子方程式：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－，Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓；證明B水槽反應后溶液里有氯離子的操作方法是取少量反應后的溶液于試管中，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，若產生白色沉淀，則說明原溶液中含有Cl－。解析：(1)①A瓶中發生的反應有：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO＋O2=2NO2，總反應的化學方程式為：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。工業上利用二氧化氮與水反應制硝酸，為了使原料充分利用，不排放污染大氣的NO，應向汲取塔(向二氧化氮中)通入足量空氣，使氮的氧化物全部轉化成硝酸。②設A裝置中集氣瓶體積為VL，二氧化氮氣體體積為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，亞硫酸是中強酸，通入氧氣反應后，生成強酸(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)氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學煙霧，應對含有氮氧化物的廢氣進行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以汲取廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O①2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O②在反應①中，氧化劑是NO2，還原劑是NO，在反應②中，氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶1。(2)汽車尾氣中含有CO和NO，消退這兩種物質對大氣的污染的方法是安裝催化轉化器，使它們發生反應生成N2和CO2，該反應的化學方程式為2NO＋2COeq\o(=,\s\up17(催化劑))N2＋2CO2。(3)由反應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生成兩種鹽，且氮元素化合價發生改變。(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化為無污染的物質，請寫出該反應的化學方程式：6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up17(肯定條件))7N2＋12H2O，該反應中，氧化劑是NO2，氧化產物是N2，生成1.4mol氮氣時，轉移電子的物質的量為4.8_mol。(5)為了愛護環境，工業上常通入NH3使氮的氧化物和氨轉化為無毒的N2?，F有NO2和NO的混合氣體3L，通入3L(同溫同壓下)NH3，恰好使其完全轉化為N2，則原混合氣體中NO2和NO的物質的量之比為1∶1。解析：(1)在反應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②中氧化劑和還原劑都是NO2，它們的物質的量之比為1∶1。(3)二氧化氮與堿反應生成兩種鹽，且氮元素化合價發生改變，二氧化氮不是酸性氧化物。(4)依據原子守恒定律結合題目信息可知，氨氣和二氧化氮反應后生成的無污染的物質為氮氣和水。NO2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、氧元素結合成水，因而氧化劑是NO2，氧化產物、還原產物均為N2；生成7molN2時，轉移電子24mol，則生成1.4mo