江蘇專版2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)分層作業(yè)4氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮新人教版必修第二冊

第五章分層作業(yè)4氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(2024·江蘇鹽城高一期中)自然界中氮的循環(huán)如圖所示。下列說法錯誤的是()A.工業(yè)上用N2和H2合成NH3屬于人工固氮B.削減開私家車可削減氮氧化物的排放C.氨和銨鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽時發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)D.豆科植物的根瘤菌將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮2.下列對NO和NO2的描述正確的是()A.NO2與水的反應(yīng)中,NO2既是氧化劑又是還原劑B.NO是無色氣體,可用向上排空氣法收集C.NO2可由N2和O2干脆化合得到D.從元素化合價角度看,NO只有還原性3.(2024·河北滄州高一期末)在肯定條件下,將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中,充分反應(yīng)后剩余2mL氣體(同溫同壓下),則原混合氣體中氧氣的體積為()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA.①② B.②③ C.③④ D.①④4.(2024·北京昌平區(qū)高一期末)汽車尾氣中的NOx、CO、碳氫化合物通過排氣系統(tǒng)的凈扮裝置(催化劑主要由Rh、Pd、Pt等物質(zhì)和稀土材料組成)轉(zhuǎn)化過程如圖。下列分析不正確的是()A.該凈扮裝置可將有毒的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒的氮氣B.該過程中CO是還原劑C.該過程中NOx發(fā)生了還原反應(yīng)D.該過程中,碳氫化合物沒有發(fā)生反應(yīng)5.(2024·浙江寧波高一期中)近年來,利用半導(dǎo)體光催化實現(xiàn)還原氮氣制備NH3引起全世界的極大關(guān)注。下圖是在半導(dǎo)體光催化的作用下,N2被光催化材料捕獲進而被還原實現(xiàn)“N2→NH3”的轉(zhuǎn)化原理示意圖。下列說法中正確的是()A.該方法不屬于人工固氮技術(shù)B.由轉(zhuǎn)化示意圖可知,氮氣的化學(xué)性質(zhì)很活潑C.該反應(yīng)過程中有極性鍵的斷裂和形成D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2+3H22NH36.(2024·江蘇揚州中學(xué)?？茧A段練習(xí))氮是參加生命活動的重要元素。氮在大氣圈、水圈等中進行元素循環(huán)。自工業(yè)革命以來,人類活動大大加劇了含氮化合物在大氣圈和水圈中的總流量,如化石燃料燃燒時產(chǎn)生的高溫可使氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)榈趸?從而對生態(tài)平衡產(chǎn)生了嚴(yán)峻影響。從化學(xué)的視角深刻理解氮循環(huán),合理運用含氮化合物,科學(xué)處理大氣和水圈中的氮元素,保障地球生態(tài)平安,是化學(xué)學(xué)科的重要探討內(nèi)容和責(zé)任。煤燃燒時,煙氣中NO含量隨溫度和氧氣含量的改變?nèi)鐖D所示。下列說法不正確的是()A.燃煤過程中發(fā)生了氮的固定B.燃煤溫度越高NO污染越重C.含氧量越高越簡單生成NOD.煤燃燒不影響自然界氮循環(huán)7.已知SO2在溶液中能被HNO3氧化為H2SO4。將CO2、SO2的混合氣體和NO2同時通入盛有足量氯化鋇溶液的洗氣瓶中(如圖所示),下列有關(guān)說法中合理的是()A.洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀是BaCO3B.在X導(dǎo)管出來的氣體中無CO2C.洗氣瓶中產(chǎn)生的沉淀是BaSO4D.在X導(dǎo)管口有無色氣體逸出8.(2024·江蘇南京階段練習(xí))氮氧化物是大氣污染物之一,如圖為科研人員探究消退氮氧化物的反應(yīng)機理,下列說法不正確的是()A.過程Ⅰ中NO既做氧化劑又做還原劑B.過程Ⅱ中每生成1molO2時,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約為4×6.02×1023C.反應(yīng)過程中涉及的反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)D.整個過程中Ni2+是催化劑9.(2024·北京昌平區(qū)高一期末)自然界的氮循環(huán)如圖所示,回答下列問題。(1)在①、②、③中,屬于氮的固定的是。

(2)如圖為N2轉(zhuǎn)化為HNO3的流程。N2NONO2HNO3①N2轉(zhuǎn)化為NO的化學(xué)方程式為。

②NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的反應(yīng)中,NO2體現(xiàn)了(填“氧化性”“還原性”或“氧化性和還原性”)。

(3)N2也可以轉(zhuǎn)化為NH3,寫出工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式:。

(4)隨意寫出一個以稀硝酸為原料制備KNO3的化學(xué)方程式:。

關(guān)鍵實力提升練10.(2024·江蘇淮安高一期中)將盛有25mLNO2和O2混合氣體的量筒倒置于盛滿水的水槽中,一段時間后,氣體體積減小到5mL且不再改變(同溫同壓下測定),則原混合氣體中NO2和O2的體積比可能為()A.1∶1 B.18∶7C.16∶9 D.2∶3211.(2024·河南新鄉(xiāng)高一期中)負載Pd催化劑上的H2-SCR(H2選擇催化還原法)反應(yīng)機制如圖所示,載體堿性越強,其吸附NOx(主要是NO和NO2)的實力越強。下列說法錯誤的是()A.N2和N2O為反應(yīng)的還原產(chǎn)物B.整個反應(yīng)過程涉及極性鍵和非極性鍵的斷裂與生成C.吸附的H2分子斷鍵生成H原子的過程放出能量D.用該反應(yīng)機理高效除去煙氣中的氮氧化物時,須要調(diào)控合適的pH12.硝酸工業(yè)尾氣中的NO、NO2進入大氣后會破壞臭氧層?？捎脷溲趸c溶液對含氮氧化物的廢氣進行處理,反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O。將肯定量NO和NO2的混合氣體通入300mL5mol·L-1NaOH溶液中,恰好被完全汲取,則下列有關(guān)推斷正確的是()A.原混合氣體中NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積可能為10LB.原混合氣體中NO與NO2的體積之比可能為3∶2C.所得溶液中溶質(zhì)肯定有2種D.所得溶液中NaNO3和NaNO2的物質(zhì)的量之比可能為2∶113.(2024·江蘇淮安高一期中)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,其催化劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)()A.在轉(zhuǎn)化過程中,氮元素均被氧化B.依據(jù)圖示推斷催化劑不參加儲存和還原過程C.儲存過程中當(dāng)消耗2molO2時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NAD.三效催化劑能有效實現(xiàn)汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化14.近年來,在中國汽車的銷量大幅增長的同時也帶來了嚴(yán)峻的空氣污染。汽車尾氣處理裝置中,氣體在催化劑表面吸附與解吸的過程如圖所示,下列說法正確的是()A.汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2B.總反應(yīng)中NO為氧化劑,N2為氧化產(chǎn)物C.NO和O2必需在催化劑表面才能反應(yīng)D.催化轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為2NO+O2+4CO4CO2+N215.(2024·江蘇南通階段練習(xí))汽車發(fā)動機在稀燃和富燃條件下交替進行,將尾氣中的NOx在催化劑上反應(yīng)脫除。其工作原理示意圖如下:下列說法錯誤的是()A.稀燃過程中,Pt作催化劑,NO與氧氣反應(yīng)生成NO2B.稀燃過程中,NO2與BaO反應(yīng)可能生成NO和Ba(NO3)2C.富燃過程中,在Pt催化下NO2被CO還原的反應(yīng)為2NO2+4CON2+4CO2D.富燃過程中,還原產(chǎn)物為N2和CO216.為了除去NO、NO2、N2O4對大氣的污染,常采納氫氧化鈉溶液進行汲取處理(反應(yīng)方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O)?，F(xiàn)有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液汲取(無氣體剩余),則此氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度最小為()A.mol·L-1B.mol·L-1C.mol·L-1D.mol·L-117.如圖所示:在B水槽中裝有500mL水,容積為amL的試管A充溢了NO2和NO的混合氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),將試管A倒插入B水槽的水中。充分反應(yīng)后,試管A中余下氣體的體積為0.5amL。(1)將A倒插入B槽中發(fā)生的反應(yīng)為,該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為,原混合氣體中NO2和NO的物質(zhì)的量之比為。

(2)通過導(dǎo)氣管C向余下0.5amL氣體的試管A中持續(xù)通入氧氣,A中可能視察到的現(xiàn)象是

。

(3)當(dāng)試管A中充溢氣體時停止通入氧氣,然后將試管取出水槽,水槽B中溶液的物質(zhì)的量濃度為mol·L-1(設(shè)溶液的體積仍為500mL)。

18.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為

。

(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液汲取,主要反應(yīng)為NO+NO2+2OH-2N+H2O2NO2+2OH-N+N+H2O①下列措施肯定能提高尾氣中NO和NO2去除率的有(填字母)。

A.加快通入尾氣的速率B.采納氣、液逆流的方式汲取尾氣C.汲取尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液②汲取后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質(zhì)是(填化學(xué)式);汲取后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是(填化學(xué)式)。

分層作業(yè)4氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮1.C解析工業(yè)上用N2和H2合成NH3屬于人工固氮,A正確;汽車尾氣中含氮氧化物,削減開私家車可削減氮氧化物的排放,B正確;氨和銨鹽(氮的化合價為-3價)在硝化細菌作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(氮的化合價為+5價)發(fā)生氧化還原反應(yīng),C錯誤;豆科植物的根瘤菌將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮,屬于生物固氮,D正確。2.A解析NO2與水發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O2HNO3+NO,N元素由+4價變?yōu)?5價和+2價,則NO2既是氧化劑又是還原劑,A正確;NO易與O2反應(yīng)生成NO2,不能用排空氣法收集,只能采納排水法收集NO,B錯誤;N2和O2在高溫或放電條件下生成NO,不能干脆得到NO2,C錯誤;NO中N元素顯+2價,處于中間價態(tài),則NO既有氧化性又有還原性,D錯誤。3.D解析依據(jù)反應(yīng)4NO2+O2+2H2O4HNO3分析,若剩余的氣體是O2,則V(NO2)=×(12-2)mL=8mL,V(O2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的氣體是NO(2mL),則未與O2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HNO3的NO2有6mL,混合氣體中V(O2)=×(12-6)mL=1.2mL。4.D解析依據(jù)圖示信息,NOx經(jīng)過該凈扮裝置轉(zhuǎn)化為無毒的N2,A正確;CO經(jīng)過該凈扮裝置轉(zhuǎn)化為CO2,C元素化合價上升,CO為還原劑,B正確;NOx經(jīng)過該凈扮裝置轉(zhuǎn)化為無毒的氮氣,反應(yīng)中N元素化合價降低,被還原,發(fā)生還原反應(yīng),C正確;該過程中,碳氫化合物經(jīng)過該凈扮裝置轉(zhuǎn)化為CO2、H2O,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),D錯誤。5.C解析該方法利用N2和H2O反應(yīng)生成NH3和O2,屬于人工固氮,A錯誤;N2分子中存在N≡N,其化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,B錯誤;該過程中斷裂極性鍵(H—O),形成極性鍵(N—H),C正確;由圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化可知,反應(yīng)物是N2和H2O,生成物是NH3和O2,故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2+6H2O4NH3+3O2,D錯誤。6.D解析燃煤過程中發(fā)生了N2到NO的反應(yīng),為氮的固定,故A正確;由圖可知,溫度越高,煙氣中NO濃度越高,污染越重,故B正確;由圖可知,含氧量越高,煙氣中NO濃度越高,越簡單生成NO,故C正確;煤燃燒使得N2生成NO,污染環(huán)境,影響了氮循環(huán),故D錯誤。7.C解析SO2和NO2同時通入足量氯化鋇溶液中,會生成H2SO4和NO,CO2不參加反應(yīng),從X口逸出。生成的H2SO4與BaCl2反應(yīng)生成BaSO4,無BaCO3產(chǎn)生。8.B解析過程Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為2Ni2++2NO2Ni3++2O-+N2,反應(yīng)中氮元素的化合價降低被還原,氧元素的化合價上升被氧化,則NO既做反應(yīng)的氧化劑又做反應(yīng)的還原劑,A正確;過程Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)為2Ni3++2O-2Ni2++O2↑,則過程Ⅱ中每生成1molO2時,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約為2×6.02×1023,B錯誤;過程Ⅰ和過程Ⅱ涉及的反應(yīng)均有元素發(fā)生化合價改變,均為氧化還原反應(yīng),C正確;消退氮氧化物的總反應(yīng)為2NOO2+N2,整個過程中鎳離子是反應(yīng)的催化劑,D正確。9.答案(1)①②(2)①N2+O22NO②氧化性和還原性(3)N2+3H22NH3(4)HNO3+KOHKNO3+H2O(其他合理答案均可)10.C解析NO2和O2的混合氣體與水發(fā)生反應(yīng):4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反應(yīng)后剩余5mL氣體,探討:①若剩余氣體為O2,結(jié)合反應(yīng)可知,反應(yīng)消耗16mLNO2和4mLO2,則原混合氣體中NO2和O2的體積比為16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C正確。②若剩余氣體為NO,結(jié)合反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO,則參加該反應(yīng)的NO2為15mL,結(jié)合反應(yīng)4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,參加該反應(yīng)的NO2為8mL,O2為2mL,則原混合氣體中NO2和O2的體積比為(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D錯誤。11.C解析反應(yīng)中氮元素化合價降低發(fā)生還原反應(yīng)生成N2和N2O,N2和N2O為反應(yīng)的還原產(chǎn)物,A正確;整個反應(yīng)過程存在氮氧極性鍵、氧氧非極性鍵、氫氫非極性鍵的斷裂,還存在氫氧極性鍵、氮氮非極性鍵的生成,B正確;吸附的H2分子斷鍵生成H原子的過程涉及化學(xué)鍵的斷裂,須要汲取能量,C錯誤;載體堿性越強,其吸附NOx(主要是NO和NO2)的實力越強,故須要調(diào)控合適的pH,D正確。12.A解析若只發(fā)生NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O反應(yīng),n(NaOH)=0.3L×5mol·L-1=1.5mol,則n(NO)=0.75mol,V(NO)=22.4L·mol-1×0.75mol=16.8L,結(jié)合反應(yīng)可知NO的物質(zhì)的量小于NO2時,氣體也可被完全汲取,則V(NO)≤16.8L,A正確;由反應(yīng)可知當(dāng)NO的物質(zhì)的量小于或等于NO2時,即V(NO)∶V(NO2)≤1時氣體才能被完全汲取,則NO與NO2的體積之比不行能為3∶2,B錯誤;不能確定NO、NO2的量,可能發(fā)生NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O兩個反應(yīng),故溶液中的溶質(zhì)可能只有NaNO2,也可能是NaNO3與NaNO2的混合物,C錯誤;若只發(fā)生反應(yīng)NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,則溶質(zhì)只有NaNO2,又因在反應(yīng)2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O中NaNO3和NaNO2依據(jù)1∶1生成,則兩個反應(yīng)都發(fā)生時,NaNO3和NaNO2的物質(zhì)的量之比肯定小于1,不行能為2∶1,D錯誤。13.D解析依據(jù)圖示可知,Ba(NO3)2與CO、CxHy轉(zhuǎn)化成N2、BaO、H2O、CO2的過程中,N元素化合價降低,氮元素被還原,A錯誤;BaO為催化劑,NOx與BaO、O2轉(zhuǎn)化成Ba(NO3)2時,BaO參加儲存N元素,B錯誤;依據(jù)化合價和電子轉(zhuǎn)移可得:O2~4e-,消耗2molO2時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8NA,C錯誤;整個過程中,CO、CxHy、NOx轉(zhuǎn)化成CO2、H2O、N2,說明三效催化劑能有效實現(xiàn)汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的凈化,D正確。14.D解析汽車尾氣的主要污染物有CO、NO等,N2不是污染物,A錯誤;由題圖可知,NO、O2、CO在催化劑表面反應(yīng)生成CO2和N2,則NO是氧化劑,N2是還原產(chǎn)物,B錯誤;NO與空氣中的O2相遇即可發(fā)生反應(yīng)生成NO2,不須要催化劑,C錯誤;NO、O2、CO在催化劑表面反應(yīng)生成CO2和N2,結(jié)合守恒規(guī)律寫出化學(xué)方程式:2NO+O2+4CO4CO2+N2,D正確。15.D解析稀燃過程中,NO和O2在Pt表面反應(yīng)生成NO2,Pt是催化劑,A正確;稀燃過程中,NO2與BaO反應(yīng)生成Ba(NO3)2,該過程中NO2被氧化,依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律推知,NO2可能被還原生成NO,B正確;富燃過程中,NO2與CO、CxHy等在Pt催化下反應(yīng)生成N2、CO2和H2O,C正確;富燃過程中,還原產(chǎn)物為N2,氧化產(chǎn)物為CO2,D錯誤。16.C解析反應(yīng)生成物有NaNO3、NaNO2,依據(jù)元素守恒可得:n(Na)=n(N),依據(jù)原子守恒可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(