1、第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.下列反应起到了固氮作用的是()A.工业上N2与H2在一定条件下合成NH3B.NO与O2反应生成NO2C.NH3被O2氧化成NO和H2OD.由NH3制备化肥NH4HCO3答案A解析由定义知,氮的固定是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物。2.发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO,这些气体均为无色,但在卫星发射场看到火箭喷出大量“红烟”,产生“红烟”的原因是()A.高温下N2遇空气生成NO2B.NO遇空气生成NO2C.CO2与NO反
2、应生成CO和NO2D.NO与H2O反应生成H2和NO2答案B解析NO是一种极易被空气中O2氧化的气体,产物是红棕色气体NO2。3.某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应,生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为12,则该氮的氧化物是()A.N2OB.NOC.NO2D.N2O5答案B解析设氮氧化物的化学式为NOx,由题意得:2NOx+2CON2+2CO2。根据氧原子守恒可知,该氮氧化物为NO。4.某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的()A.N2、NO2、Br2B
3、.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2D.N2、O2、Br2答案A解析气体呈红棕色说明含有NO2和Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO。由于NO2溶于水时生成HNO3和NO,原气体可能既有NO2也有Br2,A项正确。5.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中,经足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的,则原混合气体中N2与NO2的体积比是()A.23B.32C.35D.53答案A解析NO2与水反应使气体的体积减小,设原混合气体的体积为5mL,则:3NO2+H2O2HNO3+NOV312V(
4、NO2)5mL(1-)V(NO2)=3mLV(N2)V(NO2)=(5mL-3mL)3mL=236.某同学收集了一集气瓶红棕色气体,用玻璃片盖好,然后向其中加入少量水,振荡后变为无色,然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内,气体又变为红棕色。(1)集气瓶内红棕色气体是。(2)气体颜色变化的原因是,写出有关反应的化学方程式:。(3)在收集该红棕色气体时采用的方法是。答案(1)NO2(2)NO2与H2O反应生成无色的NO;NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO23NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2(3)向上排空气法解析(1)NO2为红棕色气体;(2)NO2与H2O反应生成
5、无色的NO,NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO2;(3)密度大于空气的气体可采用向上排空气法收集。提升能力跨越等级1.科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是()A.探究SO2和Na2O2反应可能有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,酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用答案B解析NO和N2O反应不可能生成NO2,因为氮元素的化合价均升高,没有元素化合价的降低。2.把3体积的NO2
6、气体,依次通过下列3个分别装有足量NaHCO3饱和溶液,浓硫酸,Na2O2的装置后,用排水法把残留气体收集到集气瓶中,集气瓶内气体应是(同温、同压下测定)()A.1体积NOB.2体积NO2和0.5体积O2C.2体积O2D.0.25体积O2答案D解析3体积的NO2通入NaHCO3溶液中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO、NaHCO3+HNO3NaNO3+H2O+CO2,生成2体积CO2和1体积NO;1体积NO、2体积CO2和水蒸气通过浓硫酸时,水蒸气被吸收,余下1体积NO和2体积CO2;2体积CO2与Na2O2发生反应2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2,生成1体积O2,NO与O2反
7、应的化学方程式为2NO+O22NO2,生成1体积NO2,剩余0.5体积O2,这两种气体通入水中,发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,NO2完全反应,剩余0.25体积O2。3.(双选)如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管完全被水充满,对原试管中盛装气体的说法正确的是()A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是NO2气体C.可能是NO2和NO的混合气体D.只能是NO2一种气体答案BC解析由题意可知,试管最终完全被水充满,说明气体中没有N2。原试
8、管中盛有的是红棕色气体,则一定含有NO2。若为纯净物,则只有NO2;若为混合物,则可能含有NO2和NO。4.在标准状况下,将O2和NO2按14体积比充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不向外扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为()A. molL-1B. molL-1C. molL-1D. molL-1答案C解析设烧瓶的体积为VL,则NO2的体积为VL。根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,又因O2和NO2的体积比为14,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为VL,原NO2的物质的量为VL22.4Lmol-1=Vmol,所以硝酸的物质的量浓度为 VmolV
9、L=molL-1。5.某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色;然后向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是()A.肯定含有SO2和NOB.肯定没有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NO答案A解析因该混合气体无色,故可排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2;混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明含有SO2;向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色,说明存在NO,则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO,肯定没有O2、NO2和Cl2。6.同温同压下
10、,在3支相同体积的试管中分别充满等体积混合的两种气体,它们是NO和NO2、NO2和O2、NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是()A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2答案D解析可假设试管体积均为2V,则每种气体的体积均为V。当倒置于水槽中时:中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=V;中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,则剩余气体(O2)的体积V2=V;中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述:V3V1V2。7.将V mL NO和NO2的混合
11、气体通过水吸收后,得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2混合,通过水充分吸收后,得到5 mL无色气体B,试回答:(1)A气体是,B气体是。(2)A气体的体积是 mL。(3)V的取值范围是。答案(1)NOO2(2)20(3)20V60解析(1)NO、NO2混合气体与水反应后只能得到无色气体NO,即A为NO。NO与O2等体积混合后与水反应,据4NO+3O2+2H2O4HNO3知,剩余气体为O2。(2)设A气体的体积为x,则x-x=5mL,x=20mL。(3)按极限取值法,若VmL气体全为NO,则V=20;若VmL气体全为NO2,则V=60,故其取值范围为20V60。8.如图所示:在B水槽中装
12、有500 mL水,容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准状况),将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后,试管A中余下气体的体积为0.5a mL。(1)将A倒插入B槽中发生的反应为,该反应中氧化剂与还原剂的质量比为,原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为。(2)通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气,A中可能观察到的现象是。(3)当试管A中充满气体时停止通入氧气,然后将试管取出水槽,水槽B中溶液的物质的量浓度为 molL-1(设溶液的体积仍为500 mL)。答案(1)3NO2+H2O2HNO3+NO1231(2)无色气体变为红棕色,试管中液面不断上升至全充
13、满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(3)解析(1)试管A倒插入B水槽水中后,发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为12。根据题意有n(NO2)+n(NO)=n(NO2)+n(NO),n(NO2)n(NO)=31。(2)试管A中剩余的0.5amL气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O22NO2、4NO2+O2+2H2O4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O4HNO3。故可观察到的现象为无色气体变为红棕色气体,试管中液面不断上升至全充满;继续通入氧气后,试管中液面下降,最后充满无色气体(O2)。(3)试管中充满气体时,根据氮原子守恒
14、,水槽B溶液中n(HNO3)=n(气体)=10-3mol,c(HNO3)=molL-1。贴近生活拓展创新2019年,西班牙马德里市议会重新启动了二氧化氮(NO2)高污染议定书。该议定书旨在改善城市的空气质量,从而加强对公民健康的保护,使其免受高污染事件的有害影响,特别是对患有呼吸问题的人和孕妇的有害影响。氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O在反应中,氧化剂是;在反应中,
15、氧化剂和还原剂的物质的量之比为。由反应判断二氧化氮(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解释原因:。(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应消除污染,试写出该反应的化学方程式:。(3)目前有一种治理方法是在一定条件下,用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质。请写出NO2发生该反应的化学方程式:。生成1.4 mol N2时,转移电子的物质的量为。现有NO2和NO的混合气体3 L,通入3 L(同温同压下)NH3,恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为。答案(1)NO211不是因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发
16、生变化(2)2NO+2CON2+2CO2(3)6NO2+8NH37N2+12H2O4.8 mol11解析(1)在反应中,NO2中的氮元素化合价降低,作氧化剂;在反应中,氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为11。二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化,二氧化氮不是酸性氧化物。(2)根据原子守恒定律结合题目信息可知,一氧化氮与一氧化碳反应生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。(3)根据原子守恒定律结合题目信息可知,氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。NO2中+4价的N被NH3中-3价的N还原为N2中0价的N,剩下的氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2,氧化产物、还原产物均为N2。生成7molN2时,转移电子24mol;则生成1.4molN2时,转移电子4.8mol。设NO2的体积为x,则NO的体积为(3L-x)。NO2N2,NON2,NH3N2。根据得失电子守恒原理得:4+2=3,解得x=1.5L。因为同温同压下气体的物质的量之比等于其体积之比,所以n(NO2)n(NO)=11。