1、第二节氮及其化合物第1课时氮及其氧化物课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.下列气体中,无色、无臭的是()A.SO2B.NO2C.Cl2D.N2答案:D2.依据下列描述,可判断某气体一定不是NO2的是()A.某气体为红棕色B.某无色气体遇到空气后变为红棕色C.某气体易液化D.某气体密度比空气的密度大答案:B解析:遇到空气后变为红棕色的无色气体为NO。3.下列说法中错误的是()A.氮在自然界中既有游离态又有化合态B.通常情况下,氮气性质很不活泼C.与氢气在一定条件下发生反应,氮气是还原剂D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环答案:C解析:在反应N2+3H22NH3中,N2是氧化剂。4
2、.在NO2与水的反应中,NO2的作用是()A.还原剂B.氧化剂C.既是氧化剂又是还原剂D.既不是氧化剂又不是还原剂答案:C解析:NO2与水的反应中,NO2中氮元素化合价一部分升高,一部分降低,NO2既是氧化剂,又是还原剂。5.下列对NO、NO2的描述,不正确的是()A.NO2是红棕色气体,易溶于水,不是酸性氧化物B.NO可以用排水法收集,但不能由N2与O2直接化合而得到C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且两者都是引起光化学烟雾的大气污染物D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一答案:B解析:NO2是红棕色气体,易溶于水,并与水发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,由于
3、反应前后氮元素的化合价发生了变化,因此NO2不是酸性氧化物,A项正确;NO难溶于水,可以用排水法收集,在放电时可由N2与O2直接化合而得到,B项错误;NO与氧气发生反应会产生NO2,NO2与水反应产生硝酸和NO,因此两者在一定条件下可相互转化,且两者都是引起光化学烟雾的大气污染物,C项正确;NO、NO2都有毒,且在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应,生成氮氧化物。NO是汽车尾气的有害成分之一,D项正确。6.诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl,以表彰他在固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成两种无毒气体,以减少
4、汽车尾气中有毒气体的排放,正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是()A.CO在铂表面被氧化生成CO2,铂起催化作用B.汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2C.CO在铂表面可能与O2、NOx反应D.NOx、CO、CO2均为有毒气体答案:D解析:在该反应中铂是催化剂,起催化作用,A项正确;根据信息“使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成两种无毒气体”,可以得出NOx在铂表面生成N2,B项正确;CO能被O2、NOx氧化,所以CO在铂表面可能与O2、NOx反应,生成CO2和N2,C项正确;CO2虽然能引起温室效应,但它是一种无毒的气体,D项错误。7.一定条件下,将充满二氧化氮
5、和氧气的试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的18,则原混合气体中二氧化氮与氧气的体积之比可能是()A.81B.73C.72D.41答案:B解析:反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,设原气体体积为8L,则剩余气体为1L;若剩余1L气体为氧气,V(NO2)=457L,V(O2)=157+1L,两者体积比为73。若剩余1L气体为一氧化氮,上述反应后应剩余3L二氧化氮,可得,V(NO2)=3+455L,V(O2)=155L,两者体积比为71。8.将装有30 mL NO和NO2(设无N2O4)混合气体的试管倒立于水中,经过足够长时间,到水面不再上升为止,此时试管内剩余气体的
6、体积为16 mL,求原混合气体中NO和NO2的体积各多少毫升?答案:混合气体中NO2为21 mL,NO为9 mL。解析:NO与水不反应,NO2与H2O反应:3NO2+H2O2HNO3+NO;由化学方程式知,最终余下的16mL气体为NO,既包括原NO,又有NO2与水生成的NO。解法一:气体体积之和法。设原混合气体中NO2的体积为x,NO的体积为y。3NO2+H2O2HNO3+NO31xx3x+y=30mLx3+y=16mLx=21mLy=9mL解法二:气体体积差量法。反应后气体体积减小值:30mL-16mL=14mL。设原混合气体中NO2的体积为x。3NO2+H2O2HNO3+NOV312x14
7、mL由3x=214mL得,x=21mL。V(NO)=30mL-21mL=9mL。9.自然界有一种“雷雨发庄稼”的现象,即在雷雨过后,庄稼生长得更好。下面一段短文就是叙述雷雨中发生的一系列化学变化过程:空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体;一氧化氮的密度比空气的密度略大,不稳定,常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体;二氧化氮气体有毒,易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮;生成的硝酸随雨水降落到大地上,与土壤中的矿物质相互作用,生成可溶于水的硝酸盐。请回答下列问题:(1)上述短文中,描述二氧化氮化学性质的是(填序号)。(2)实验室制取一氧化氮时
8、,下列收集方法不适宜的是。A.向上排空气法B.向下排空气法C.排水收集法(3)写出二氧化氮与水反应的化学方程式:,其中氮元素的化合价在此反应中发生的变化是。A.不变B.仅升高C.仅降低D.既有升高又有降低(4)“雷雨发庄稼”,植物生长得更好的原因是。A.生成的一氧化氮可以作为氮肥B.生成的二氧化氮可以作为氮肥C.生成的硝酸盐可以作为氮肥答案:(1)(2)AB(3)3NO2+H2O2HNO3+NOD(4)C解析:(1)中描述的是二氧化氮的化学性质。(2)由和叙述可知一氧化氮不溶于水,易与O2反应,收集时应采用排水法。(3)由叙述结合元素守恒和得失电子守恒可得化学方程式为3NO2+H2O2HNO3
9、+NO,可发现此反应为歧化反应,氮元素的化合价既有升高又有降低。(4)由叙述可知硝酸盐为可溶性盐,可被植物吸收,使植物生长得更好。10.为了有效实现NO与NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检验装置气密性,实验前用排水法收集半烧瓶NO气体。(1)打开弹簧夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上弹簧夹,首先观察到烧瓶中的现象:,产生此现象时发生反应的化学方程式为。(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为;。产生此现象时发生反应的化学方程式为。答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色2NO+O22NO2(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)3NO2+
10、H2O2HNO3+NO解析:(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,化学方程式为2NO+O22NO2。(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升;产生此现象时发生反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。11.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,还原剂是
11、。在反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为。(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气与二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式:。答案:(1)NO2NO11(2)8NH3+6NO27N2+12H2O选考奠基素养提升1.某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应,特进行如下实验(如下图所示)。(1)图1两集气瓶中(填“上”或“下”)瓶颜色深。(2)图2中反应的现象是。(3)图3中“有红棕色气体产生”说明SO2与NO2反应的产物中有,说明NO2在该反应中表现出性。(4)由图2和图3中的现象写出NO2与SO2反应的化学方程式:。答案:(1)下(2)混合后气体变为无色(或红棕色变
12、淡)(3)NO氧化(4)NO2+SO2NO+SO3解析:图3中反应生成的气体遇空气显红棕色,说明图2中反应生成了NO,即NO2与SO2反应,NO2转化为NO,表现氧化性,而SO2则表现还原性,被氧化,硫元素化合价升高,只能变成+6价,应转化为SO3。2.以下是氮循环的一部分:(1)通常状况下,NO2的颜色是。(2)反应的化学方程式是。(3)NO2易溶于水,并与水发生化学反应。该反应中,氧化剂是。(4)化合物A的化学式是。(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应:2NO+2CO2CO2+N2。当生成2 mol N2时,被还原的NO为mol。答案:(1)红棕色(2)N2+O22N
13、O(3)NO2(4)HNO3(5)4解析:(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应是N2与O2在放电条件下的反应,化学方程式是N2+O22NO。(3)NO2易溶于水,发生的反应是3NO2+H2O2HNO3+NO。该反应中,NO2中的氮元素化合价既有降低又有升高,NO2既是氧化剂又是还原剂。(4)由3NO2+H2O2HNO3+NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO+2CO2CO2+N2看出NO与N2的物质的量之比为21,则生成2molN2时反应的NO为4mol。3.某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条燃烧”,由于实验室中没有现成的NO2气体,该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4
14、的存在)。已知浓硝酸受热分解、金属与浓硝酸反应的化学方程式分别为4HNO3(浓)4NO2+O2+2H2O,Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2。.实验装置如图1所示。实验开始后木条上的火星逐渐熄灭,有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论(填“正确”或“错误”),理由是。.实验装置如图2所示(夹持装置已省略)。(1)硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,该反应的化学方程式是。(2)当集气瓶中充满红棕色气体时,木条复燃了,有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论(填“正确”或“错误”),理由是。.为了更直接说明“NO2能否支
15、持木条燃烧”这一问题,请重新设计一个简单的实验方案,并简述实验原理和主要操作。答案:.错误带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的.(1)2Cu(NO3)22CuO+4NO2+O2(2)正确硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同,若NO2不支持燃烧,则木条不会复燃.用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体,并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥,再将带火星的木条伸入NO2中观察现象解析:.由浓硝酸受热分解的产物可知,由实验开始后木条上的火星逐渐熄灭得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论是错误的,因为带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的。.(1)根
16、据硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,可知该反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO+4NO2+O2。(2)由于硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同,若NO2不支持燃烧,则木条不会复燃。因此“NO2能支持木条燃烧”的结论正确。.验证NO2能否支持燃烧,需要制取NO2气体,因此,选用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体,而且要将NO2气体净化。4.将10 mL充满NO2和O2混合气体的试管倒置在水槽中,反应停止后试管内剩余2 mL无色气体,则原混合气体中NO2和O2各多少毫升?答案:(1)若剩余的是NO,则NO2和O2的体积分别为9.2 mL和0.
17、8 mL。(2)若剩余的是O2,则NO2和O2的体积分别为6.4 mL 和3.6 mL。解析:剩余2mL气体可能是NO或O2,分两种情况讨论:(1)剩余的是NO,可以看成先发生了反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3。剩余的NO2又与水作用,最终有2mLNO产生。由反应3NO2+H2O2HNO3+NO得剩余的NO2体积为2mL3=6mL。则原有O2体积为(10mL-6mL)14+1=0.8mL,NO2体积为10mL-0.8mL=9.2mL。(2)剩余的是O2,则有10mL-2mL=8mL是NO2与O2的混合气体按反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3进行。所以NO2的体积为8mL41+4=6.4mL,O2体积为10mL-6.4mL=3.6mL。
