資源簡介

(共36張PPT)
第五章　化工生產中的重要非金屬元素
2
2門世2有
3厚
液氮用于
用作燈泡
醫療手術
填充氣
基
糧食
氨肥
用作糧食、
用于制氮肥
瓜果的保
護氣第二節　氮及其化合物
課時1 氮氣與氮的固定　一氧化氮和二氧化氮
(一)基礎鞏固
1.(2024·廣東清遠階段練習)下列屬于自然固氮的是 (　　)
A.閃電條件下N2與O2反應
B.NH3與HCl直接化合生成NH4Cl
C.實驗室制取氨
D.在高溫高壓催化劑條件下合成氨
解析:閃電時,N2與O2反應生成NO,屬于自然固氮,A項符合題意;NH3與HCl直接化合生成NH4Cl是含氮化合物之間的相互轉化,不屬于氮的固定,B項不符合題意;氯化銨與氫氧化鈣反應生成氨,屬于氮的化合物之間的相互轉化,不屬于氮的固定,C項不符合題意;工業上用氮氣合成氨,即N2→NH3,N2是單質,是游離態的氮,轉化為化合態的NH3,屬于人工固氮,D項不符合題意。
答案:A
2.核酸是細胞內具有遺傳功能的物質,NO屬于細胞間的通信物質,兩者有機結合起來共同承擔人體新陳代謝的任務。下列對NO的敘述不正確的是 (　　)
A.NO是一種無色的有毒氣體
B.實驗室收集NO可用排空氣法
C.NO的生物學作用及其作用機理在醫學領域中有很高的研究價值
D.NO難溶于水且不與水反應,可用排水法收集
解析:NO是一種無色的有毒氣體,遇空氣會與其中的O2反應產生紅棕色的NO2,因此不能用排空氣法收集,A項正確,B項錯誤;研究發現,NO在心腦血管調節、免疫調節等方面有著十分重要的作用,故NO的生物學作用及其作用機理在醫學領域中有很高的研究價值,C項正確;NO難溶于水且不與水反應,因此可用排水法收集,D項正確。
答案:B
3.火箭的推進器引燃后發生劇烈反應,產生大量高溫氣體,從火箭尾部噴出。引燃后的高溫氣體成分有CO2、H2O、N2、NO等,這些氣體均無色,但在發射現場看到火箭噴射出大量的紅煙,產生紅煙的原因是 (　　)
A.高溫下N2遇空氣生成NO2
B.NO與空氣反應生成NO2
C.CO2與NO反應生成NO2
D.NO與H2O反應生成NO2
答案:B
4.在二氧化氮被水吸收的反應中,發生還原反應和氧化反應的物質的量之比是 (　　)
A.3∶1　　　B.1∶3　　　C.1∶2　　　D.2∶1
解析:二氧化氮與水反應生成硝酸和一氧化氮,化學方程式為3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化劑和還原劑都是二氧化氮,發生還原反應和氧化反應的物質的量之比為1∶2。
答案:C
5.(2023·廣東廣州,改編)用ICP/SIFT方法可將汽車尾氣中的NOx(x≥1)和CO轉化為無污染的氣體(如圖所示)。下列說法正確的是 (　　)
A.過程中Zn2+作催化劑
B.過程Ⅰ只發生還原反應,過程Ⅱ只發生氧化反應
C.反應過程中每生成1 mol N2 轉移 2x mol 電子
D.該過程的總反應為2NOx+2xCO2xCO2+N2
解析:過程Ⅰ是NOx與Zn+反應轉化為N2、O-、Z,反應為2xZn++2NOxN2+2xZn2++2xO-,過程Ⅱ是O-、Zn2+、CO轉化為CO2、Zn+,反應為O-+Zn2++COCO2+Zn+,整個過程總反應為2NOx+2xCON2+2xCO2,Zn+是整個過程的催化劑,故A項錯誤;過程Ⅰ是NOx與Zn+反應轉化為N2、O-、Zn2+,反應中,NOx中N元素化合價降低,Zn+化合價升高,過程Ⅱ是O-、Zn2+、CO轉化為CO2、Zn+,反應中,Zn2+化合價降低,CO中C元素化合價升高,故B項錯誤;根據總反應,N元素化合價由+2x降低為0價,故反應過程中每生成1 mol N2轉移2x×2 mol電子,即4x mol電子,故C項錯誤。
答案:D
6.(2022·廣東廣州)如圖所示,在注射器里吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空氣按O2體積占計算,夾緊彈簧夾,觀察現象(不考慮摩擦力)。已知常溫常壓下,氣體摩爾體積為24.5 L·mol-1,則下列敘述錯誤的是 (　　)
A.最終剩余氣體體積約為36 mL
B.可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動
C.可觀察到注射器內氣體由無色變成紅棕色,最后變成無色
D.若反應前后液體體積不變,所得硝酸的濃度約為0.07 mol·L-1
解析:A項,常溫常壓下,氣體體積之比等于其物質的量之比,根據2NO+O22NO2,消耗的O2為30 mL×=6 mL,參與反應的NO為12 mL,生成了12 mL NO2,此反應中氣體體積減小6 mL,根據3NO2+H2O2HNO3+NO,12 mL的NO2參與反應生成了4 mL的NO,此反應中氣體體積減小了8 mL,最終剩余氣體體積約為20 mL+30 mL-6 mL-8 mL=36 mL,正確;B項,在注射器中發生的反應為2NO+O22NO2和3NO2+H2O2HNO3+NO,兩個反應均為氣體分子數減小的反應,則活塞緩緩向左移動,錯誤;C項,NO與O2發生反應生成NO2,NO2與H2O發生反應生成硝酸和NO,可觀察到注射器內氣體由無色變成紅棕色,最后變成無色,正確;D項,根據A項中分析可得,參與反應的NO2的體積為12 mL,根據3NO2+H2O2HNO3+NO,可以列出:
則硝酸的濃度為≈0.07 mol·L-1,正確。
答案:B
7.某化學學習小組為探究NO2與SO2的反應,特進行以下實驗(如圖所示)。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
(1)圖Ⅰ兩集氣瓶中　　　　(填“上”或“下”)瓶顏色深。
(2)圖 Ⅱ 中反應的現象是兩氣體混合后,集氣瓶中顏色褪去。圖Ⅲ中“有紅棕色氣體產生”說明SO2與NO2反應的產物中有　　　　,說明NO2在該反應中表現　　　　性。
(3)由圖Ⅱ和圖Ⅲ中的現象寫出NO2與SO2反應的化學方程
式:　 。
答案: (1)下　(2)NO　氧化　(3)NO2+SO2NO+SO3
(二)拓展提高
8.將盛有1 mol NO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中,再通入0.4 mol O2,充分反應后,整個試管充滿水。原混合氣體中NO與NO2的體積比為 (　　)
A.1∶2 B.3∶7
C.2∶5 D.無法確定
解析:設1 mol NO和NO2的混合氣體中有a mol NO和(1-a) mol NO2,根據4NO+3O2+2H2O4HNO3和4NO2+O2+2H2O4HNO3可得,a+=0.4,解得a=0.3,因此V(NO)∶V(NO2)=3∶7。
答案:B
9.利用石灰乳與硝酸工業的尾氣(含NO、NO2)反應,既能凈化尾氣,又能獲得應用廣泛的 Ca(NO2)2,其部分工藝流程如下:
(1)上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底部進入,石灰乳從吸收塔頂部噴淋),其目的是 　 ; 濾渣可循環使用,其主要成分是　　　　　　　(填化學式)。
(2)該工藝需控制NO和NO2物質的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,則會導致 　　　　　　　　　;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,則會導致　 。
(3)生產中溶液需保持弱堿性,在酸性溶液中會發生分解,產物之一是NO,其反應的離子方程式為 　。
解析: (1)氣液逆流接觸吸收的原理是氣體上升,液體下降,從而增大氣體與溶液的接觸面積,使尾氣被充分吸收。石灰乳與NO、NO2發生歸中反應,化學方程式為NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O,若NO2過剩,剩余的NO2與Ca(OH)2發生歧化反應,生成Ca(NO2)2和Ca(NO3)2,Ca(NO2)2和Ca(NO3)2均是可溶的,故濾渣為過量的微溶的Ca(OH)2。(2)NO和NO2物質的量之比為 1∶1 時,產物只有 Ca(NO2)2,若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,則會導致NO過量,而NO不與Ca(OH)2反應,將會導致污染大氣,若
n(NO)∶n(NO2)<1∶1,則會導致NO2過量,過量的NO2與Ca(OH)2反應生成Ca(NO2)2和Ca(NO3)2,則會導致產品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2的含量升高。(3)在酸性溶液中Ca(NO2)2會發生分解,產物之一是NO,N元素化合價降低,根據氧化還原反應原理,必有元素化合價升高,即還生成N,根據原子守恒和電荷守恒,即可寫出反應的離子方程式。
答案: (1)使尾氣中的NO、NO2被充分吸收　Ca(OH)2
(2)排放氣體中NO含量升高　產品Ca(NO2)2中含量升高
(3)3N+2H+N+2NO↑+H2O
(三)挑戰創新
10.某研究性學習小組的一個課題是“NO2能否支持木條燃燒”,由于實驗室中沒有現成的NO2氣體,該小組的同學設計了兩個方案(忽略N2O4的存在,圖中鐵架臺等夾持儀器均已略去)。已知濃硝酸受熱分解、銅與濃硝酸反應的化學方程式分別為4HNO3(濃)4NO2↑+O2↑+2H2O、Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑。
Ⅰ.實驗裝置如圖1所示。
圖1
實驗開始后木條上的火星逐漸熄滅,有的同學得出“NO2不能支持木條燃燒”的結論。你認為這一結論　　　　(填“正確”或“錯誤”),理由是　
　 。
Ⅱ.實驗裝置如圖2所示。
圖2
(1)硝酸銅固體受熱分解的產物有氧化銅、二氧化氮和氧氣,該反應的化學方程式是 　。
(2)當集氣瓶中充滿紅棕色氣體時,木條復燃了,有的同學得出“NO2能支持木條燃燒”的結論。你認為這一結論　　　　(填“正確”或“錯誤”),理由是　 　。
解析:Ⅰ.該反應的反應條件是加熱,加熱過程中有水蒸氣生成,產生的大量水蒸氣可能抑制了NO2的助燃,導致NO2不能支持木條燃燒的假象,所以結論錯誤。 Ⅱ.(2)根據該反應中氧氣所占的體積分數與空氣中氧氣所占的體積分數進行比較判斷。
答案:Ⅰ.錯誤　帶火星的木條熄滅可能是由加熱時產生的大量水蒸氣造成的
Ⅱ.(1)2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑　(2)正確　硝酸銅分解產生的混合氣體中氧氣的體積分數與空氣中氧氣的體積分數基本相同,若NO2不支持燃燒,則木條不會復燃
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