1、专题7氮与社会可持续发展第一单元氮的固定第1课时氮分子的结构自然固氮必备知识基础练进阶训练第一层知识点1氮分子的结构1.下列气体无毒的是()ACl2 BN2CCO DSO22下列关于N2的说法中错误的是()AN2化学性质稳定BN2不能支持任何物质的燃烧CN2既能做氧化剂又能做还原剂D实验室可用排水法收集氮气3氮气的用途很广泛，下列不属于氮气用途的是()A合成氨制作氮肥B充入灯泡作保护气C液氮可作制冷剂D医疗上可作为危重病人的急救气4关于氮气的性质的说法中，错误的是()A氮在自然界中既以游离态存在，也以化合态形式存在B通常条件下，氮气性质很不活泼C氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮D大气、陆地和水体
2、中的氮元素在不停地进行着氮的循环5(双选)下列关于N2的说法错误的是()A通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气B反应N2O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一C. N2的质量约占空气总质量的D在反应3MgN2Mg3N2中，N2作氧化剂，被氧化知识点2自然固氮6.下列关于氮的固定的说法错误的是()A氮的固定包括人工固氮和自然固氮B工业合成氨属于人工固氮C自然固氮中氮元素被氧化D氮的固定中参与元素至少有两种7生物固氮是指()A生物从土壤中吸收含氮养料B豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质C将氨转变成硝酸及其它氮的化合物D生物将空气中的氮气转变成含氮化合物8下列过程属于化学
3、变化的是()A氮的固定 B干冰升华C海水晒盐 D氧气液化9下列变化中不属于氮的固定的是()A在一定条件下由氨气和二氧化碳合成尿素B雷雨闪电时，大气中产生了一氧化氮C豆科农作物的根瘤菌使空气中的氮转化为氨D镁条在空气中燃烧生成氮化镁10(双选)下列过程不属于氮的固定的是()AN2NO BNH3NH4NO3CNO NO2 DN2NO知识点3氮的氧化物11.下列关于二氧化氮性质的描述中，不正确的是()A无色气体B有刺激性气味C相同条件下密度比空气的大D能与水反应12雷雨时，空气中的氮气和氧气可生成氮的氧化物，该氧化物进一步反应后遇水变成()ANO2 BHNO3CH2SO4 DNH3H2O13NO吸收
4、治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是()ANO是一种红棕色气体BNO和NO2都属于酸性氧化物CNO难溶于水，可以用排水法收集D常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合14把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是()A氧气 B二氧化氮C二氧化氮和氧气 D二氧化氮和一氧化氮15在一大试管中装入10 mL NO倒立于水槽中，然后向其中缓慢通入6 mL O2(气体体积均在相同条件下测定)，下面有关实验最终状态的描述，正确的是()A试管内气
5、体呈红棕色B试管内气体呈无色，是1 mL NOC试管内气体呈无色，是2 mL O2D试管内液面上升16(双选)下列对于二氧化氮的说法正确的是()ANO2能与水反应生成硝酸，但NO2不是酸性氧化物B除去O2中混有的NO2，可将混合气体通入水中，将NO2溶解CNO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气DNO2是大气污染物之一关键能力综合练进阶训练第二层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1下列反应属于氮的固定的是()N2和H2在一定条件下反应生成NH3雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NONH3经过催化氧化生成NONH3和HNO3反应生成
6、NH4NO3A BC D2现有等体积混合而成的4组气体：NO、NO2 HCl、N2NO2 、O2Cl2、SO2 将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中，试管内水面上升的高度关系为()A BC D3某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种，将此混合气体通过品红溶液后，溶液褪色，把剩余气体通入装有空气的装置中，很快变为红棕色。对原混合气体成分判断正确的是()A肯定有SO2和NOB肯定没有NO2和O2，可能有Cl2C可能有Cl2和O2D肯定只有NO4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，
7、则该氮的氧化物是()AN2O BNOCNO2 DN2O55NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体，若NO、NO2、O2的气体体积分别为a、b、c、则abc可能为()A152 B251C512 D521二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是()N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3A BC D7四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是()8电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会发生一系列反应，生成氮的化
8、合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物的是()NH3NONO2N2O3N2O5HNO3A BC D9将盛有25 mL NO2和O2混合气体的量筒倒置于水槽中，一段时间后，气体体积减小到5 mL且不再变化(同温同压下)。则原混合气体中NO2和O2的体积比可能是()A11 B187C169 D232三、非选择题10如图所示：在B水槽中装有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槽中发生反应的化学方程式为_，该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_，原混合气体中NO2
9、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_ molL1(设溶液的体积仍为500 mL)。学科素养升级练进阶训练第三层1(素养题证据推理与模型认知)在水体中部分含氮有机物循环如图所示。图中属于氮的固定的是()A BC D2(素养题宏观辨识与微观探析)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，试管内完
10、全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体()A可能是N2与NO2的混合气体B可能是O2与N2的混合气体C可能是NO与NO2的混合气体D只可能是NO2一种气体3(素养题科学精神与社会责任)在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示：下列说法不正确的是()A该转化过程中有3种元素的化合价发生变化BNO 和O2必须在催化剂表面才能反应C该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2D该催化转化的总反应方程式为：2NOO24CO4CO2N24(素养题科学探究)NO2是大气污染物之一，实验室拟将NO2与Cl2混合用NaOH溶液吸收的方法消除其污染。回答下列问题：(1)氯气的制
11、备仪器M的名称是_。欲用MnO2和浓盐酸制备并收集一瓶纯净干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为_(按气流方向，用小写字母表示)。D在制备装置中的作用是_；装置F的作用是_。(2)用如下图所示装置，探究Cl2和NO2在NaOH溶液中的反应。查阅有关资料可知：HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2。装置中X和Z的作用是_。实验时观察到X试剂瓶中有黄绿色气体，Z试剂瓶中有红棕色气体，若通入体积比为12的Cl2和NO2，Y中观察不到气体颜色，反应结束后加入稀硫酸无现象，则Y中发生反应的化学方程式是_。第一单元氮的固定第1课时氮分子的结构自然固氮必备知识基础练1答案：B解析：SO2、
12、CO、Cl2都是有毒气体，对人体的呼吸系统、肝肾等都有危害，N2是空气的主要成分之一，无毒，故选B。2答案：B解析：A.N2分子中含有NN，键能较大，很难被破坏，因此常温下性质稳定，故A正确； B金属镁可以在氮气中燃烧，生成二氮化三镁，故B错误； CN2可以跟活泼金属以及氢气反应，化合价由0价变为3价，N2做氧化剂，N2还可以和氧气反应生成一氧化氮，化合价由0价变为正二价，化合价升高，N2做还原剂，故C正确； DN2难溶于水，故实验室可以用排水法收集氮气，故D正确； 故选B。3答案：D解析：A.利用氮气和氢气反应生成氨气的性质，可以用于制作氮肥，故A不符合题意；B.利用氮气的稳定性可以充入灯泡
13、作保护气，故B不符合题意；C.利用氮气液化可以吸收热量的性质，液氮可作制冷剂，故C不符合题意；D.氮气不能供呼吸，医疗上可作为危重病人的急救气是氧气，故D符合题意；故答案选D。4答案：C解析：A、氮在自然界中存在游离态，如空气中的N2，也有化合态，如蛋白质中的氮，故A说法正确；B、氮气分子中两个氮原子之间以三键的形式存在，键能较大，因此通常条件下，氮气的性质很不活泼，故B说法正确；C、在放电或高温条件下，能与氧气反应，故C说法错误；D、大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环，故D说法正确；故答案选C。5答案：CD解析：A.N2可在电焊时作保护气，是利用氮气的稳定性，故A正确；B.汽车
14、尾气造成污染的主要原因之一是N2O22NO，故B正确；C.氮气的体积约占空气总体积的，故C错误；D.在反应3MgN2Mg3N2中，N元素的化合价降低，得电子，即N2作氧化剂，被还原，故D错误；答案为CD。6答案：C解析：A.根据氮的固定条件不同分为人工固氮和自然固氮，故A正确；B.工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故B正确；C.自然固氮是游离态氮转化为化合态的氮，氮元素可能被氧化，也可能被还原，故C错误；D.氮的固定是游离态的氮转化为含氮化合物的过程，参与元素至少有两种，故D正确；故选C。7答案：D解析：生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气转化为含氮的化合物的过程
15、。A.土壤中含有的NO、NH，被植物吸收合成植物所需的物质，是氮的化合物转化为氮的化合物，A不符合题意；B.根瘤菌将含氮化合物转化为蛋白质，是氮的化合物转化为氮的化合物，B不符合题意；C.将氨转变成硝酸及其它氮的化合物，是氮的化合物转化为氮的化合物，C不符合题意；D.生物将氮气转化为含氮化合物，符合生物固氮的定义，D符合题意；答案选D。8答案：A解析：A、氮的固定是把游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于化学变化，故A正确；B、干冰升华是把固体的CO2变为气体的CO2，属于物理变化，则B错误；C、海水晒盐是将水蒸发后使氯化钠析出，属于物理变化，故C错误；D、氧气液化是将气体氧变为液体氧的过程，
16、也属于物理变化，即D错误。本题正确答案为A。9答案：A解析：A.工业上用氨和二氧化碳合成尿素，属于不同化合态的氮之间的转化，不属于氮的固定，故A符合题意；B.雷雨闪电时，氮气和氧气合成一氧化氮，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；C.根瘤菌把氮气转化为氨，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；D.镁条在空气中燃烧生成氮化镁，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；故答案为A。10答案：BC解析：氮的固定是将游离态的氮转化为氮的化合物，A、游离态的氮气转化为化合态的一氧化氮，属于氮的固定；B、氨气转化为硝酸铵，是由化合态转化为化合态，不属于氮的固定，选项B符合题意；C、化合态的NO转化为化合态的
17、二氧化氮，由化合态转化为化合态，不属于氮的固定，选项C符合题意；D、游离态的氮气转化为化合态的硝酸或硝酸盐，属于氮的固定。答案选BC。11答案：A解析：A.NO2为红棕色气体，A不正确；B.NO2有刺激性气味，B正确；C.相同条件下，NO2密度比空气的大，C正确；D.NO2能与水反应生成硝酸和NO，D正确。选不正确的，故为A。12答案：B解析：在放电的条件下，氮气可被氧气氧化生成NO，NO继续被氧化即生成NO2，NO2溶于水生成硝酸和NO；答案选B。13答案：C解析：A.NO是一种无色气体，A错误；B.酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，该反应为非氧化还原反应；NO属于不成盐氧化物，NO
18、2和碱发生氧化还原反应，不属于酸性氧化物，B错误；C.NO难溶于水不与水反应，可以用排水法收集，C正确；D.常温常压下，NO能与空气中的氧气直接化合生成NO2，D错误。14答案：C解析：假设3 mol二氧化氮和水反应生成2 mol硝酸和1 mol一氧化氮，2 mol硝酸和小苏打反应生成2 mol二氧化碳，2 mol二氧化碳和过氧化钠反应生成1 mol氧气，1 mol一氧化氮和0.5 mol氧气反应生成1 mol二氧化氮，所以剩余气体有二氧化氮和氧气，选C。15答案：D解析：A.根据4NO3O22H2O=4HNO3可知，V(NO)V(O2)43时，NO有剩余。由题意，V(NO)V(O2)53可知
19、，NO剩余2 mL，试管内二氧化氮完全被吸收，试管内气体呈无色，故A错误；B.试管内气体呈无色，是2 mL NO，故B错误；C.试管内气体呈无色，是2 mL NO，O2被完全吸收，故C错误；D.10 mL NO和6 mL O2完全和水反应生成硝酸，试管内剩余2 mL NO，试管内液面上升，故D正确。16答案：AD解析：A.NO2与H2O反应除生成HNO3外还生成NO，故NO2不是酸性氧化物，A说法正确；B.除去O2中混有的NO2，将混合气体通入水中，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO，且NO又能与O2反应，B说法错误；C.NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液，所以用NaOH溶液无法
20、将NO2与溴蒸气区分开，C说法错误；D.NO2可与水蒸气反应生成硝酸，是一种大气污染物，D说法正确。关键能力综合练1答案：D解析：N2和H2在一定条件下反应生成NH3，是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于氮的固定，故正确；雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO，是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，属于氮的固定，故正确；NH3经过催化氧化生成NO是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故错误；NH3和HNO3反应生成NH4NO3是氮的化合态之间的转化，不属于氮的固定，故错误。2答案：B解析：二氧化氮和水能反应生成硝酸和一氧化氮3NO2H2O=2HNO3NO，一氧化氮和水不反应，根据方程
21、式知，气体减少的体积是二氧化氮的，二氧化氮占混合气体的，所以试管内气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的；氯化氢极易溶于水，氮气和水不反应，所以混合气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的；二氧化氮和氧气、水能反应生成硝酸4NO2O22H2O=4HNO3，根据方程式知，氧气剩余，参加反应的氧气的体积为氧气总体积的，二氧化氮全部参加反应，所以混合气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的；氯气和二氧化硫、水能发生氧化还原反应生成氯化氢和硫酸Cl2SO22H2O=2HClH2SO4，且这两种物质极易溶于水，根据方程式知，这两种物质完全反应，没有气体剩余，所以水充
22、满整支试管，因此试管内水面上升的高度关系为，答案选B。3答案：A解析：气体为无色，Cl2为黄绿色气体，NO2为红棕色气体，因此原气体中一定不存在Cl2、NO2，NO与O2反应生成NO2，因此NO与O2只能存在一种，或者都不存在，将此混合气体通过品红溶液后，溶液褪色，说明原气体中一定存在SO2，把剩余气体通入装有空气的装置中，很快变为红棕色，说明原气体中一定含有NO，不含有O2，故选项A正确。4答案：B解析：设氮的氧化物化学式为NxOy，则NxOy2CON22CO2，则xy11，即为NO，应选B。5答案：A解析：发生的反应为4NO2 O22H2O=4HNO3,4NO3O22H2O=4HNO3，则
23、根据电子得失守恒可知：A、NO、NO2、O2的气体体积比为152，物质的量之比为152，则13524，A符合；B、NO、NO2、O2的气体体积比为251，物质的量之比为251，则23514，B不符合；C、NO、NO2、O2的气体体积比为512，物质的量之比为512，则53124，C不符合；D、NO、NO2、O2的气体体积比为521，物质的量之比为521，则53214，D不符合。6答案：C解析：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应、从化合价角度来看都是升高，但反应N2NO2不能通过一步反应完成；而反应NO2HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2H2O=2H
24、NO3NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应N2NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。答案选C。7答案：B解析：NO不溶于水，对应D图像，SO2在水中的溶解度为1体积水溶解40体积SO2，对应图像A，根据化学方程式3NO2H2O=2HNO3NO，剩余气体是反应前的，对于图像B，Cl2H2O=HClHClO，HClO2HClO2，对应图像C，所以其中原试管充满NO2的是B，答案选B。8答案：A解析：雷雨时N2转化成NO，NO与O2反应生成NO2, NO2再与水反应生成HNO3，据此解答：在电闪雷鸣的雨天，空气中发生的化学反应有： N2O22NO；2NOO2=2NO2；3NO2
25、H2O=2HNO3NO；结合以上反应可知，反应发生后一般不可能生成的是：NH3，N2O3，N2O5，故A正确。9答案：CD解析：若混合气体中氧气过量，发生4NO2O2H2O=4HNO3，剩余5mL气体为氧气，则NO2的体积为(25 mL5 mL)16 mL，O2的体积为5 mL(25 mL5 mL)9 mL，二者体积比为169；若二氧化氮过量，则先发生4NO2O2H2O=4HNO3，后发生3NO2H2O=2HNO3NO，剩余5 mL气体为NO，由3NO2H2O=2HNO3NO可知剩余二氧化氮为5 mL315 mL，则氧气的体积为(25 mL15 mL)2 mL，则二者体积比为(25 mL2 m
26、L)2 mL232；故答案为CD。10答案：(1)3NO2H2O=2HNO3NO1231(2)无色气体变为红棕色，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(3)解析：(1)将A倒插入B水槽中发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，根据化合价变化判断氧化剂、还原剂及其质量之比；根据气体体积减小量，利用差量法计算二氧化氮的体积，进而计算NO的体积，体积之比等于物质的量之比；(2)剩余NO，持续通入氧气，会发生4NO3O22H2O=4HNO3，据此分析实验现象；(3)根据氮元素守恒可知n(HNO3)=n(NO2)n(NO)，再根据c计算所得硝酸的浓度。(1)将A倒
27、插入B水槽中，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮气体，反应的化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO，该反应中，二氧化氮中4价N元素被氧化成5价的硝酸，同时被还原成2价的一氧化氮，则3mol二氧化氮参与反应，作氧化剂被还原的二氧化氮为1 mol，作还原剂被氧化的为2 mol，因此氧化剂与还原剂的质量之比为12；充满了NO2和NO的混合气体(标准状况)试管A倒插入B水槽中，充分反应后试管A中余下气体的体积为0.5a mL，设NO为y mL，NO2为x mL，则3NO2H2O=2HNO3NO3 1x 因此y0.5a，又因为xya，解x0.75a，y0.25a，相同条件下体积之比是物质的量之比，因
28、此原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为31；(2)剩余NO，持续通入氧气会发生4NO3O22H2O=4HNO3，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，因此本题正确答案是：无色气体变为红棕色，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；(3)根据氮元素守恒可知水槽中生成硝酸的物质的量为n(HNO3)n(NO2)n(NO)a/22 400 mol，故硝酸的浓度为c(HNO3)a/22 400 mol0.5 La/11 200 mol/L。学科素养升级练1答案：C解析：将游离态的氮(即氮气)转化为化
29、合态的氮(即氮的化合物)的过程，叫做氮的固定，分析转化关系可知，图中属于氮的固定的是，故选C。2答案：C解析：A.若为N2与NO2的混合气体，则由于N2不溶于水，最后试管内不可能充满水，A不正确；B.若为O2与N2的混合气体，由于两种气体都不易溶于水，试管倒扣在水中后，试管内的水面不可能上升，B不正确；C.若为NO与NO2的混合气体，试管倒扣水中，由于NO2与水反应而使水面上升，再通入O2，发生反应4NO3O22H2O=4HNO3，最终试管内完全被水充满，C正确；D.若为NO2一种气体，虽然最终气体也能充满试管，但不一定是此唯一可能性，D不正确；故选C。3答案：B解析：A.由上述图中可以看出发
30、生的反应为：2NOO24CO4CO2N2，由方程式知该转化过程中有N、O、C三种元素的化合价发生变化，故A正确；B.NO很不稳定，遇到氧气就被氧化为NO2，故B错误；C.由2NOO24CO4CO2N2知该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2，故C正确；D.该催化转化的总反应方程式为：2NOO24CO4CO2N2，故D正确。4答案：(1)分液漏斗befghcdi吸收Cl2中的HCl除去多余的氯气，防止污染空气(2)观察气泡流速便于控制Cl2和NO2的进入量的比例(控制气体流速，也可)Cl22NO24NaOH=2NaNO32NaCl2H2O解析：实验室用二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气、氯化
31、锰和水，由于盐酸易挥发，因此氯气中含有HCl和水蒸气杂质，先用饱和食盐水除掉HCl，再用浓硫酸干燥，将NO2与Cl2混合用NaOH溶液吸收的方法消除其污染，生成硝酸钠和氯化钠。(1)根据实验装置得到仪器M的名称是分液漏斗。欲用MnO2和浓盐酸制备并收集一瓶纯净干燥的氯气，由于盐酸易挥发，因此氯气含有HCl和水蒸气杂质，先用饱和食盐水除掉挥发的HCl，再用浓硫酸干燥氯气，再用D收集氯气，长进短出(氯气密度比空气大)，再用NaOH溶液进行尾气处理，因此选择上图中的装置，其连接顺序为befghcdi。D在制备装置中的作用是吸收Cl2中的HCl；装置F是氯气和氢氧化钠反应，其作用是除去多余的氯气，防止污染空气；故答案为：吸收Cl2中的HCl；除去多余的氯气，防止污染空气。(2)装置中X和Z的作用是观察气泡流速便于控制Cl2和NO2的进入量的比例(控制气体流速，也可)。实验时观察到X试剂瓶中有黄绿色气体，Z试剂瓶中有红棕色气体，若通入体积比为12的Cl2和NO2，Y中观察不到气体颜色，说明Cl2和NO2是按照12与NaOH溶液反应，根据得失电子守恒，反应生成硝酸钠和氯化钠，则Y中发生反应的化学方程式是Cl22NO24NaOH=2NaNO32NaCl2H2O。
