氮與氮的氧化物(備作業(yè))(解析版)

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物課時1氮與氮的氧化物一.單選題1．自然界的氮循環(huán)如圖所示，下列說法不正確的是()A．①中N2與O2反應(yīng)生成NOB．②中合成氨屬于人工固氮C．③中氮元素被氧化D．氧元素參與了氮循環(huán)[答案]C[解析]A對，氮氣在足量的氧氣中，打雷閃電時涉及的一個反應(yīng)為N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放電))2NO，一氧化氮與氧氣反應(yīng)為2NO＋O2=2NO2；B對，工業(yè)合成氨是將N2與H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3，屬于人工固氮；C錯，③中細(xì)菌還原硝酸根中正五價的氮，生成無污染的0價的氮氣，所以③中氮元素被還原，而不是被氧化；D對，N2在放電條件下與O2直接化合生成無色且不溶于水的一氧化氮氣體，氧元素參與，二氧化氮易與水反應(yīng)生成硝酸(HNO3)和一氧化氮，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氧元素參加了氮循環(huán)。2．將大氣中氮氣轉(zhuǎn)化成氮的化合物的過程稱為固氮。如圖中能實現(xiàn)人工固氮的是()[答案]D3．有報道稱“氮氣能有效減少輪胎的噪音，延長輪胎使用壽命”，關(guān)于氮氣的性質(zhì)的說法中，錯誤的是()A．通常情況下，氮氣性質(zhì)很不活潑B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．在水中溶解度小(通常情況下)D．跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，氮氣是氧化劑[答案]B[解析]N2在O2中不能燃燒，在放電條件下N2被O2氧化為NO，B錯誤。4．在NO2與水的反應(yīng)中，下列判斷正確的是()A．氮元素的化合價不發(fā)生變化B．氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為2∶1C．NO2只是還原劑D．3molNO2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子[答案]D[解析]5．如圖所示，兩個連通容器用活塞分開，左右兩室(容積相同)各充入一定量NO和O2，且恰好使兩容器內(nèi)氣體密度相同。打開活塞，使NO與O2充分反應(yīng)。下列判斷正確的是(不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4)()A．開始時左右兩室分子數(shù)相同B．反應(yīng)前后NO室壓強(qiáng)相同C．最終容器內(nèi)氣體密度與原來相同D．最終容器內(nèi)無O2存在[答案]C[解析]兩邊容器的容積相同，密度相同，則氣體的質(zhì)量相同，因為二者的摩爾質(zhì)量不同，所以氣體的物質(zhì)的量不同，分子數(shù)不同，A錯誤；因為兩邊氣體分子數(shù)不同，所以壓強(qiáng)不同，又因為發(fā)生反應(yīng)2NO＋O2=2NO2，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，NO室壓強(qiáng)減小，B錯誤；根據(jù)質(zhì)量守恒分析，氣體總質(zhì)量不變，容器的總?cè)莘e不變，所以氣體密度與原來相同，C正確；二者質(zhì)量相同，因為一氧化氮和氧氣的摩爾質(zhì)量之比為30∶32＝15∶16，所以一氧化氮和氧氣的物質(zhì)的量之比為16∶15，二者按物質(zhì)的量之比為2∶1反應(yīng)，所以氧氣有剩余，D錯誤。6．在汽車尾氣凈化裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示：下列說法不正確的是()A．該轉(zhuǎn)化過程中有3種元素的化合價發(fā)生變化B．NO和O2必須在催化劑表面才能反應(yīng)C．該裝置將有毒的NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO2和N2D．該催化轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up10(催化劑))4CO2＋N2[答案]B[解析]由題圖可以看出發(fā)生的反應(yīng)為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up10(催化劑))4CO2＋N2，該轉(zhuǎn)化過程中N、O、C3種元素的化合價發(fā)生了變化，A、C、D正確；NO很不穩(wěn)定，遇到氧氣就被氧化為NO2，B錯誤。7．(易錯題)無色的混合氣體甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的幾種，將一定量的甲氣體經(jīng)過如圖實驗的處理，結(jié)果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則甲氣體的組成為()A．NO2、N2 B．NO、CO2C．NO2、CO2 D．NO、CO2、N2[答案]B[解析]混合氣體無色，氣體中不含NO2，氣體通過Na2O2后顯紅棕色，說明原混合氣體中含有NO，且有與Na2O2反應(yīng)生成O2的氣體CO2，通入水中，溶液呈酸性，且?guī)缀鯚o氣體剩余，說明原氣體中不含N2。8.下列關(guān)于NO和NO2的敘述正確的是()。A.NO是一種紅棕色氣體B.常溫、常壓下,NO不能與空氣中的氧氣直接化合C.含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等D.NO2可用排水法收集[答案]C[解析]NO是一種無色氣體。常溫、常壓下,NO易與氧氣直接化合生成NO2。NO2能與水反應(yīng),故不能用排水法收集。9.關(guān)于二氧化硫和二氧化氮敘述正確的是()。A.兩種氣體都是無色有毒的氣體,且都可用水吸收以消除對空氣的污染B.二氧化硫與過量的二氧化氮混合后通入水中能得到兩種常用的強(qiáng)酸C.兩種氣體都具有強(qiáng)氧化性,因此都能夠使品紅溶液褪色D.兩種氣體溶于水都可以與水反應(yīng),且只生成相應(yīng)的酸[答案]B[解析]二氧化氮與水反應(yīng),生成硝酸和一氧化氮,二氧化硫溶于水生成亞硫酸,硝酸氧化亞硫酸生成硫酸。二氧化硫的漂白原理不是利用強(qiáng)氧化性,二氧化硫也不具有強(qiáng)氧化性。10．將盛有10mLNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入4mLO2，充分反應(yīng)后，整個試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為()A．1:2B．2:5C．3:7D．無法確定[答案]C[解析]設(shè)10mLNO和NO2的混合氣體中有amLNO和(10－a)mLNO2，根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可得：eq\f(3,4)a＋eq\f(10－a,4)＝4，所以a＝3，V(NO)V(NO2)＝37。11．如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管被水充滿，原來試管中盛裝的氣體是()A．肯定是NO2氣體B．肯定是O2與NO2的混合氣體C．肯定是NO氣體D．可能是NO與NO2的混合氣體[答案]D[解析]由氣體“紅棕色”推測肯定含有NO2，與水反應(yīng)后生成物有NO，由“向試管內(nèi)鼓入氧氣多次后，試管被水充滿”，則試管中原來可能還含有NO或含有O2。由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3這兩個方程式進(jìn)行判斷，可能是NO與NO2的混合氣體；若是O2與NO2的混合氣體，當(dāng)O2過量，試管就不可能被水充滿，因此，原試管中可能情況之一是O2與NO2的混合氣體且O2不過量。二.非選擇題12．(素養(yǎng)題)氮氧化物會嚴(yán)重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(1)在反應(yīng)①中，參加反應(yīng)的氧化劑和還原劑的質(zhì)量之比為________。(2)在反應(yīng)②中，氧化產(chǎn)物是________，還原產(chǎn)物是________(填化學(xué)式)。(3)在反應(yīng)①②中，參加反應(yīng)的NaOH均為2mol時，兩個反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)的關(guān)系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。[解析](1)根據(jù)反應(yīng)①可知，氧化劑(NO2)和還原劑(NO)的物質(zhì)的量之比是1∶1，質(zhì)量之比為23∶15。(2)在反應(yīng)②中只有氮元素的化合價發(fā)生變化，所以NO2既是氧化劑也是還原劑，氧化產(chǎn)物為NaNO3，還原產(chǎn)物為NaNO2。(3)反應(yīng)①中2molNaOH參加反應(yīng)時，轉(zhuǎn)移1mol電子，反應(yīng)②中2molNaOH參加反應(yīng)時，轉(zhuǎn)移1mol電子。[答案](1)23∶15(2)NaNO3NaNO2(3)＝13．(素養(yǎng)題)為了有效實現(xiàn)NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化，設(shè)計如下實驗：按圖組裝好實驗裝置，并檢驗裝置氣密性，實驗前用排水法收集半瓶NO氣體。(1)打開止水夾，推動針筒活塞，使O2進(jìn)入燒瓶。關(guān)上止水夾，首先觀察到燒瓶中的現(xiàn)象：__________________，產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為____________________。(2)輕輕搖動燒瓶，觀察到燒瓶中的現(xiàn)象為①_______________；②__________________________。產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為_______________。[答案](1)燒瓶中氣體由無色變?yōu)榧t棕色2NO＋O2=2NO2(2)①燒杯中紅棕色氣體又變?yōu)闊o色②燒杯中水倒吸到燒瓶中(或燒瓶中液面上升)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO14.氮氧化物進(jìn)入大氣后,不僅會形成硝酸型酸雨,還可能形成光化學(xué)煙霧,因此必須對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物,反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O②在反應(yīng)①中,氧化劑是,還原劑是。

在反應(yīng)②中,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為。(2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質(zhì)對大氣的污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器,使它們發(fā)生反應(yīng)生成對大氣無污染的物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(3)在一定條件下氨氣亦可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨氣與二氧化氮在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

答案:(1)NO2NO1∶1(2)2NO+2CON2+2CO2(3)6NO2+8NH37N2+12H2O15.(1)將一充滿NO的試管倒扣于水槽中,然后向試管中通入一定量的O2,試管中恰好充滿水時,則原NO氣體與通入的O2的體積比為,假設(shè)生成的溶質(zhì)不向外擴(kuò)散,且為標(biāo)準(zhǔn)狀況,則所得溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度應(yīng)為。

答案:4∶30.045mol·L-1解析:NO與O2混合后完全溶于水,則總反應(yīng)為4NO+3O2+2H2O4HNO3,因此NO與O2的體積比為4∶3。假設(shè)原來NO體積為1L,則反應(yīng)后溶液體積為1L。n(NO)=122.4mol,反應(yīng)生成HNO3的物質(zhì)的量為122.4mol,溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為1(2)同溫同壓下,在3支相同的試管中分別充有等體積混合的兩種氣體,它們是①NO和NO2;②