資源簡介

第一單元　氮的固定
題組一　氮的固定
1．大豆根部的根瘤菌可以將空氣中的N2轉化為氨(或銨態氮肥)作為自身的養分，這個過程叫作氮的固定。下列過程不屬于氮的固定的是(　　)
A．由氨氣制備碳酸氫銨
B．工業合成氨
C．在雷電作用下，空氣中的少量N2轉化為氮的氧化物
D．鎂在N2中燃燒生成Mg3N2
2．氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環過程，下列說法不正確的是(　　)
A．過程①“雷電作用”中發生的反應是N2＋O22NO
B．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原
C．⑤中涉及的反應可能有2NO＋O2===2NO
D．⑥中涉及的反應可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O
題組二　一氧化氮、二氧化氮的性質
3．眾所周知，一氧化氮是一種大氣污染物，是吸煙、汽車尾氣及垃圾燃燒等釋放出的有害氣體，但是這種最常見、最簡單的氣體小分子在生物體內卻是一種重要的信使分子，具有保護心血管、降低血壓以及提升記憶力的作用。下列關于NO的說法正確的是(　　)
A．NO是無色氣體，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO在人體內可做“信使分子”能擴張血管，提高免疫力等，因此大氣中的NO對人體無害
C．NO在空氣中可以轉化為NO2，二者都是大氣污染物
D．NO在化學反應中，只能作還原劑，不能作氧化劑
4．運載火箭的推進劑引燃后產生的氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，均為無色氣體，但在衛星發射現場看到火箭噴出大量紅色煙霧。產生紅色煙霧的原因是(　　)
A．高溫下N2遇空氣生成NO2
B．NO遇空氣生成NO2
C．CO2和NO反應生成CO和NO2
D．NO和H2O反應生成H2和NO2
5．(2022·湖北仙桃中學月考)下列說法錯誤的是(　　)
A．工業上利用合成氨實現人工固氮涉及氧化還原反應
B．NO2與溴蒸氣的鑒別可以用水、AgNO3溶液，但不能用濕潤的淀粉-KI試紙
C．除去NO中的NO2氣體的方法是將氣體依次通入盛有水和濃H2SO4的洗氣瓶中
D．NO2為無色、有刺激性氣味的氣體
題組三　氮的氧化物與水反應的簡單計算
6．對反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO的下列說法正確的是(　　)
A．氧化劑與還原劑的質量比為1∶2
B．氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶2
C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑
D．在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有3 mol電子發生轉移
7．標準狀況下，將盛滿二氧化氮的大試管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，試管內溶液的物質的量濃度是(　　)
A．0.045 mol·L－1 B．0.036 mol·L－1
C．0.033 mol·L－1 D．0.018 mol·L－1
8．下列說法錯誤的是(　　)
A．N2既可作氧化劑又可作還原劑
B．雷雨天，空氣中的N2和O2可反應生成NO
C．氮的固定是將N2轉化成含氮化合物
D．NO和NO2都可穩定存在于空氣中
9.按下圖進行實驗，試管內裝有12 mL NO，然后間歇而緩慢地通入8 mL O2，下面有關實驗最終狀態的描述正確的是(　　)
A．試管內氣體呈紅棕色 B．試管內氣體為無色的NO
C．試管內氣體為無色的O2 D．試管內液面上升至充滿整個試管
10．下列反應必須加入氧化劑且一步反應就能完成的是(　　)
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO　⑤N2→NH3
A．① B．②⑤ C．④ D．③④
11．實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)：
下列說法正確的是(　　)
A．裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液
B．若去掉裝置C，對產品純度無影響
C．實驗時應先加熱裝置C，通入一段時間空氣后再加熱D
D．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣
12．(2023·河北唐山高一期中)氮、鐵元素在細菌的作用下可發生如圖所示的轉化。下列說法不正確的是(　　)
A．反硝化過程不屬于氮的固定
B．硝化過程中，含氮物質發生氧化反應
C．在氨氧化細菌作用下，水體中的氮元素可轉移至大氣中
D．Fe3＋將NH轉化為N2的離子方程式為Fe3＋＋2NH===Fe2＋＋N2↑＋8H＋
13．工業制HNO3過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應的化學方程式為NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液吸收。若同溫同壓下NO2與NO的體積之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是(　　)
A．1∶1 B．1∶3
C．2∶1 D．3∶1
14．氮的氧化物是大氣污染的主要污染物之一，對人類危害很大，每天行駛的汽車排放的尾氣中就含有大量的氮氧化物。回答下列問題：
(1)寫出汽車尾氣中產生NO的化學方程式：__________________________________________。
(2)NO2易溶于水。標準狀況下將體積為V mL的試管充滿NO2后倒扣在水中，如圖所示。
①NO2溶于水的化學方程式是_____________________________________________________。
②使試管中NO2恰好完全被水吸收需要緩慢通入氧氣，標準狀況下通入氧氣的體積為________。最終試管中所得硝酸的物質的量濃度為__________。
③為了消除NO2的污染，可將它與氨氣在催化劑作用下反應，生成水和一種無污染的物質，該物質是空氣的主要成分之一，該反應的化學方程式是_______________________________。
15．Ⅰ.某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，進行如下實驗(如圖所示)。
(1)圖甲兩集氣瓶中________(填“上”或“下”)瓶顏色深。
(2)圖乙中反應的現象是__________________________________________________________。
(3)圖丙中“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有________，說明NO2在該反應中顯________性。
(4)由圖乙和圖丙中的現象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：_________________________。
Ⅱ.某課外活動小組探究鎂與NO2的反應。已知鎂與CO2反應如下：2Mg＋CO22MgO＋C。
(1)該小組采用類比Mg與CO2反應的思路對Mg與NO2的反應進行預測，寫出Mg與NO2反應的化學方程式：____________________________________________________________。
(2)設計實驗驗證猜測(用于連接玻璃管的乳膠管均內襯錫紙)。
資料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
①裝置A中的試劑是____________________。
②干燥管和裝置B的作用分別是________________________、________________________。
③實驗開始時正確的操作步驟順序是__________(填字母)。
a．通入NO2
b．打開彈簧夾
c．點燃酒精燈
d．當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾
題組一　氮的固定
1．大豆根部的根瘤菌可以將空氣中的N2轉化為氨(或銨態氮肥)作為自身的養分，這個過程叫作氮的固定。下列過程不屬于氮的固定的是(　　)
A．由氨氣制備碳酸氫銨
B．工業合成氨
C．在雷電作用下，空氣中的少量N2轉化為氮的氧化物
D．鎂在N2中燃燒生成Mg3N2
答案　A
解析　一定條件下由氨氣和二氧化碳制備碳酸氫銨，化合態氮轉化為化合態氮，不屬于氮的固定，A符合題意；工業合成氨，氮氣和氫氣在高溫高壓、催化劑的條件下反應生成氨氣，游離態氮轉化為化合態氮，屬于氮的固定，B不符合題意；雷雨閃電時，大氣中的氮氣與氧氣反應生成一氧化氮，游離態氮轉化為化合態氮，屬于氮的固定，C不符合題意；鎂在N2中燃燒生成Mg3N2，游離態氮轉化為化合態氮，屬于氮的固定，D不符合題意。
2．氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環過程，下列說法不正確的是(　　)
A．過程①“雷電作用”中發生的反應是N2＋O22NO
B．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原
C．⑤中涉及的反應可能有2NO＋O2===2NO
D．⑥中涉及的反應可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O
答案　D
解析　過程①“雷電作用”中氮氣與氧氣化合生成NO，即發生的反應是N2＋O22NO，A正確；過程③“固氮作用”中氮元素化合價降低，氮氣被還原，B正確；⑤中NO被氧化為NO，涉及的反應可能有2NO＋O2===2NO，C正確；⑥中氮元素化合價降低，NO被還原，涉及的反應不可能為2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O，因為此反應中只有元素化合價降低，沒有元素化合價升高，故D錯誤。
題組二　一氧化氮、二氧化氮的性質
3．眾所周知，一氧化氮是一種大氣污染物，是吸煙、汽車尾氣及垃圾燃燒等釋放出的有害氣體，但是這種最常見、最簡單的氣體小分子在生物體內卻是一種重要的信使分子，具有保護心血管、降低血壓以及提升記憶力的作用。下列關于NO的說法正確的是(　　)
A．NO是無色氣體，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO在人體內可做“信使分子”能擴張血管，提高免疫力等，因此大氣中的NO對人體無害
C．NO在空氣中可以轉化為NO2，二者都是大氣污染物
D．NO在化學反應中，只能作還原劑，不能作氧化劑
答案　C
解析　NO是無色、微溶于水的氣體，NO不與堿反應，不是酸性氧化物，故A項錯誤；NO有毒，為大氣污染物，對人體有害，故B項錯誤；NO和O2發生反應：2NO＋O2===2NO2，NO、NO2都是大氣污染物，C項正確；NO分子中N元素價態為＋2價，為中間價態，在一定條件下的反應中既可作氧化劑，又可作還原劑，D項錯誤。
4．運載火箭的推進劑引燃后產生的氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，均為無色氣體，但在衛星發射現場看到火箭噴出大量紅色煙霧。產生紅色煙霧的原因是(　　)
A．高溫下N2遇空氣生成NO2
B．NO遇空氣生成NO2
C．CO2和NO反應生成CO和NO2
D．NO和H2O反應生成H2和NO2
答案　B
解析　根據火箭噴出大量紅色煙霧可推知其中含有NO2，引燃后產生的氣體中NO遇空氣生成NO2。
5．(2022·湖北仙桃中學月考)下列說法錯誤的是(　　)
A．工業上利用合成氨實現人工固氮涉及氧化還原反應
B．NO2與溴蒸氣的鑒別可以用水、AgNO3溶液，但不能用濕潤的淀粉-KI試紙
C．除去NO中的NO2氣體的方法是將氣體依次通入盛有水和濃H2SO4的洗氣瓶中
D．NO2為無色、有刺激性氣味的氣體
答案　D
解析　工業上利用合成氨實現人工固氮，N元素化合價降低，被還原，屬于氧化還原反應，故A正確；NO2和溴蒸氣具有強氧化性，都能使淀粉-KI試紙變藍，現象相同，不能鑒別，故B正確；將混合氣體依次通入盛有水和濃H2SO4的洗氣瓶中，二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮除去，通過濃硫酸吸收氣體中水蒸氣得到一氧化氮，故C正確。
題組三　氮的氧化物與水反應的簡單計算
6．對反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO的下列說法正確的是(　　)
A．氧化劑與還原劑的質量比為1∶2
B．氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶2
C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑
D．在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有3 mol電子發生轉移
答案　A
解析　該反應中NO2既是氧化劑又是還原劑，硝酸為氧化產物，NO為還原產物。硝酸與NO的物質的量之比為2∶1，還原劑(NO2)與氧化劑(NO2)的物質的量之比為2∶1。若有6 mol NO2參與反應，則轉移4 mol電子。
7．標準狀況下，將盛滿二氧化氮的大試管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，試管內溶液的物質的量濃度是(　　)
A．0.045 mol·L－1 B．0.036 mol·L－1
C．0.033 mol·L－1 D．0.018 mol·L－1
答案　A
解析　設試管的體積為V L，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，n(HNO3)＝× mol，V(HNO3)＝V L，c(HNO3)＝＝ mol·L－1≈0.045 mol·L－1。
8．下列說法錯誤的是(　　)
A．N2既可作氧化劑又可作還原劑
B．雷雨天，空氣中的N2和O2可反應生成NO
C．氮的固定是將N2轉化成含氮化合物
D．NO和NO2都可穩定存在于空氣中
答案　D
解析　N2與H2反應生成NH3，化合價降低，與O2反應生成NO，化合價升高，因此N2既可作氧化劑又可作還原劑，故A正確；雷雨天時，發生自然固氮，空氣中的N2和O2反應生成NO，故B正確；氮的固定是將空氣中游離態的氮(N2)轉化為含氮化合物的過程，故C正確；NO能與空氣中的氧氣反應生成二氧化氮，所以一氧化氮在空氣中不能穩定存在，故D錯誤。
9.按下圖進行實驗，試管內裝有12 mL NO，然后間歇而緩慢地通入8 mL O2，下面有關實驗最終狀態的描述正確的是(　　)
A．試管內氣體呈紅棕色 B．試管內氣體為無色的NO
C．試管內氣體為無色的O2 D．試管內液面上升至充滿整個試管
答案　B
解析　試管內裝有12 mL NO，然后間歇而緩慢地通入8 mL氧氣，依據反應4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，知NO過量，反應后剩余NO的體積為12 mL－8 mL×＝ mL，即試管內氣體為無色的NO。
10．下列反應必須加入氧化劑且一步反應就能完成的是(　　)
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO　⑤N2→NH3
A．① B．②⑤ C．④ D．③④
答案　C
解析　①N2→NO2不能一步完成，②③NO2與H2O反應即可，但H2O不是氧化劑，④N2→NO過程中N2被氧化，需要加入氧化劑，⑤N2與H2反應生成NH3，加入的H2是還原劑。
11．實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)：
下列說法正確的是(　　)
A．裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液
B．若去掉裝置C，對產品純度無影響
C．實驗時應先加熱裝置C，通入一段時間空氣后再加熱D
D．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣
答案　C
解析　A錯，要制備氮化鎂，需要除去空氣中的氧氣、CO2和水蒸氣，則裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸；B錯，若去掉裝置C，鎂與氧氣反應生成氧化鎂，對產品純度有影響；C對，實驗時，應先加熱裝置C，通入一段時間空氣除去氧氣，然后再加熱裝置D；D錯，裝置E中堿石灰的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳。
12．(2023·河北唐山高一期中)氮、鐵元素在細菌的作用下可發生如圖所示的轉化。下列說法不正確的是(　　)
A．反硝化過程不屬于氮的固定
B．硝化過程中，含氮物質發生氧化反應
C．在氨氧化細菌作用下，水體中的氮元素可轉移至大氣中
D．Fe3＋將NH轉化為N2的離子方程式為Fe3＋＋2NH===Fe2＋＋N2↑＋8H＋
答案　D
解析　反硝化過程包括NO轉化為N2和NO、NO轉化為N2，不屬于氮的固定，故A正確；硝化過程中，N元素化合價升高，含氮物質發生氧化反應，故B正確；根據圖示，在氨氧化細菌作用下，銨根離子和亞硝酸根離子發生歸中反應生成氮氣，水體中的氮元素可轉移至大氣中，故C正確；Fe3＋將NH轉化為N2，Fe元素化合價由＋3降低為＋2、N元素化合價由－3升高為0，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應的離子方程式為6Fe3＋＋2NH===6Fe2＋＋N2↑＋8H＋，故D錯誤。
13．工業制HNO3過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應的化學方程式為NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液吸收。若同溫同壓下NO2與NO的體積之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是(　　)
A．1∶1 B．1∶3
C．2∶1 D．3∶1
答案　B
解析　根據NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O可知，當NO2與NO的體積之比為1∶1時，恰好被完全吸收，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吸收，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直接被氫氧化鈉溶液完全吸收，故C、D項不符合題意。
14．氮的氧化物是大氣污染的主要污染物之一，對人類危害很大，每天行駛的汽車排放的尾氣中就含有大量的氮氧化物。回答下列問題：
(1)寫出汽車尾氣中產生NO的化學方程式：__________________________________________。
(2)NO2易溶于水。標準狀況下將體積為V mL的試管充滿NO2后倒扣在水中，如圖所示。
①NO2溶于水的化學方程式是_____________________________________________________。
②使試管中NO2恰好完全被水吸收需要緩慢通入氧氣，標準狀況下通入氧氣的體積為________。最終試管中所得硝酸的物質的量濃度為__________。
③為了消除NO2的污染，可將它與氨氣在催化劑作用下反應，生成水和一種無污染的物質，該物質是空氣的主要成分之一，該反應的化學方程式是_______________________________。
答案　(1)N2＋O22NO
(2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
② mL　 mol·L－1
③6NO2＋8NH37N2＋12H2O
解析　(1)汽車尾氣中的NO是由空氣中的氮氣和氧氣在汽缸中高溫條件下反應生成的，化學方程式為N2＋O22NO。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反應的化學方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。②根據化學方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，使試管中NO2恰好完全被水吸收需要通入標準狀況下氧氣的體積為 mL，根據化學方程式可知最終試管中所含的硝酸的物質的量濃度為＝ mol·L－1。③由題意知，生成的無污染的物質是空氣的主要成分之一，該物質是氮氣，反應的化學方程式是6NO2＋8NH37N2＋12H2O。
15．Ⅰ.某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，進行如下實驗(如圖所示)。
(1)圖甲兩集氣瓶中________(填“上”或“下”)瓶顏色深。
(2)圖乙中反應的現象是__________________________________________________________。
(3)圖丙中“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有________，說明NO2在該反應中顯________性。
(4)由圖乙和圖丙中的現象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：_________________________。
Ⅱ.某課外活動小組探究鎂與NO2的反應。已知鎂與CO2反應如下：2Mg＋CO22MgO＋C。
(1)該小組采用類比Mg與CO2反應的思路對Mg與NO2的反應進行預測，寫出Mg與NO2反應的化學方程式：____________________________________________________________。
(2)設計實驗驗證猜測(用于連接玻璃管的乳膠管均內襯錫紙)。
資料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
①裝置A中的試劑是____________________。
②干燥管和裝置B的作用分別是________________________、________________________。
③實驗開始時正確的操作步驟順序是__________(填字母)。
a．通入NO2
b．打開彈簧夾
c．點燃酒精燈
d．當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾
答案　Ⅰ.(1)下　(2)兩氣體混合后，顏色由紅棕色變為無色　(3)NO　氧化　(4)NO2＋SO2===NO＋SO3
Ⅱ.(1)4Mg＋2NO24MgO＋N2
(2)①NaOH溶液　②吸收NO2，避免污染環境　收集N2　③badc
解析　Ⅰ.(1)NO2呈紅棕色，SO2為無色，故下瓶顏色深。(3)NO遇空氣被氧化成NO2，“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有NO，體現了NO2的氧化性。(4)由題給現象可知，NO2和SO2反應的化學方程式為NO2＋SO2===NO＋SO3。
Ⅱ.(1)由題意可知，Mg與NO2發生置換反應的化學方程式為4Mg＋2NO24MgO＋N2。(2)由資料信息2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，裝置A中的試劑是NaOH溶液，作用是除去未反應的NO2。干燥管是尾氣處理裝置，作用是吸收NO2，避免污染環境。裝置B的作用是利用排水法收集N2。實驗開始時正確的操作步驟：b(打開彈簧夾)→a(通入NO2，排盡反應裝置中的空氣)→d(當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾)→c(點燃酒精燈，確認充滿NO2后才開始加熱)。

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