自然界中的氮循環(huán) 氮氣和氮的氧化物1．下列說法錯誤的是(　　)A．氮在自然界中既能以游離態(tài)形式存在又能以化合態(tài)形式存在B．通常情況下，氮氣的化學性質(zhì)穩(wěn)定C．氮氣可在氧氣中燃燒生成一氧化氮D．大氣、陸地和水體中的氮元素在不停地進行著氮循環(huán)解析：選C　通常情況下氮氣的化學性質(zhì)穩(wěn)定，在放電或高溫條件下，才能跟氧氣反應。2．下列過程不屬于氮的固定的是(　　)A．工業(yè)合成氨B．雷雨天產(chǎn)生NOC．由氨氣生成硝酸銨D．氮氣在根瘤菌作用下生成NO解析：選C　氮的固定是將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。工業(yè)上合成氨：N2＋3H22NH3，是將氮氣轉(zhuǎn)化為氮的化合物，屬于工業(yè)固氮；在雷電作用下，空氣中的N2與O2反應生成NO，屬于氮的固定；氨氣、硝酸銨都是氮的化合物，是含氮化合物之間的轉(zhuǎn)化，不是游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，不屬于氮的固定；氮氣在根瘤菌作用下生成NO，屬于氮的固定。3．運載火箭的推進劑引燃后產(chǎn)生的氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅色煙霧。產(chǎn)生紅色煙霧的原因是(　　)A．高溫下N2遇空氣生成NO2B．NO遇空氣生成NO2C．CO2和NO反應生成CO和NO2D．NO和H2O反應生成H2和NO2解析：選B　根據(jù)題意可推知火箭噴出的大量紅色煙霧應是NO2，而高溫下N2遇空氣不能生成NO2。4．在一定溫度和壓強下，把裝有NO和 NO2的混合氣體的試管倒立于水中，充分反應后，試管內(nèi)氣體的體積縮小為原氣體體積的，則原混合氣體中NO和NO2的體積比為(　　)A．2∶3　　　　　　 B．3∶2C．5∶3 D．3∶5解析：選A　設(shè)原氣體的體積為5，則縮小的氣體體積為2體積，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV　　                    　3　　　　　　　　　1　　2　由化學方程式知，當NO2的體積為3體積時，總體積剛好縮小2體積，故NO和NO2的體積之比為2∶3，故選A。5．下列試劑不會因為空氣中的氧氣而變質(zhì)的是(　　)A．過氧化鈉　　　　　　 B．氫硫酸C．硫酸亞鐵 D．一氧化氮解析：選A　A項，過氧化鈉吸收二氧化碳和水發(fā)生反應，與空氣中的氧氣無關(guān)，正確；B項，氫硫酸易被空氣中的氧氣氧化生成S單質(zhì)，錯誤；C項，硫酸亞鐵易被空氣中的氧氣氧化生成硫酸鐵，錯誤；D項，一氧化氮易被空氣中的氧氣氧化生成NO2，錯誤。6．下列關(guān)于氮氧化物的敘述正確的是(　　)A．氮氧化物只有NO、NO2B．氮氧化物均為紅棕色氣體C．NO不能溶于水D．氮氧化物在空氣中能穩(wěn)定存在解析：選C　氮氧化物包括NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，A項錯誤；NO、N2O4等均為無色氣體，B項錯誤；NO在空氣中易被O2氧化為NO2，D項錯誤。7．為除去混入NO中的少量NO2，應將氣體通過(　　)A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液C．H2O D．濃硫酸解析：選C　將氣體通過A、B兩項都會生成CO2，導致帶入新的雜質(zhì)；濃H2SO4與NO2不反應；由反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。8.如右圖所示，試管中裝有12 mL NO，然后間歇而又緩慢地通入8 mL O2，下列是對最終狀態(tài)的描述：①試管內(nèi)氣體呈紅棕色；②試管內(nèi)氣體呈無色；③試管內(nèi)液面不變；④試管內(nèi)液面上升；⑤試管內(nèi)氣體是O2；⑥試管內(nèi)氣體是NO其中正確的是(　　)A．①③　　　　　　　　 B．②④⑤C．②④⑥ D．②③⑤解析：選C　由反應4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余的氣體應為NO，體積為 mL，試管內(nèi)液面上升。9．下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應就能完成的是(　　)①N2→NO2?、贜O2→NO　③NO2→HNO3④N2→NO?、軳2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④解析：選C　該題有兩個要求：(1)必須加入氧化劑；(2)通過一步反應就能完成。反應①、③、④中N元素的化合價升高，但反應①N2→NO2不能通過一步反應完成；而反應③ NO2→HNO3不加氧化劑也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在該反應中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應④N2→NO必須加入氧化劑且通過一步反應就能完成。10．某混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種氣體。現(xiàn)將該無色氣體通入品紅溶液中，品紅溶液褪色，把剩余氣體排入空氣中，很快變成紅棕色。下列對于原混合氣體成分的判斷中正確的是(　　)A．肯定有SO2和NO　　 B．肯定沒有Cl2、O2和NOC．可能有O2和Cl2 D．肯定有NO2解析：選A　此無色混合氣體通過品紅溶液后，品紅溶液褪色，說明一定含有SO2；把剩余氣體排入空氣中，很快變?yōu)榧t棕色，說明原混合氣體中一定含有氣體NO，故A正確；肯定有NO氣體，一定不含有O2，另外因混合氣體無色，也不會有Cl2，故B錯誤；Cl2為黃綠色，該混合氣體無色，則說明不含有Cl2，把剩余氣體排入空氣中，很快變?yōu)榧t棕色，說明含有氣體NO，NO和氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮，說明原混合氣體中無氧氣，故C錯誤；NO2氣體為紅棕色，此混合氣體無色，所以一定不含NO2，故D錯誤。11．氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學煙霧，因此必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O①2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O②在反應①中，氧化劑是________，還原劑是________。在反應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)生反應生成對大氣無污染的氣體，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在反應①中，NO2中的氮元素化合價降低做氧化劑，NO中氮元素化合價升高做還原劑；在反應②中氧化劑和還原劑都是NO2，它們的物質(zhì)的量之比為1∶1。(2)根據(jù)質(zhì)量守恒定律結(jié)合題目信息可知，一氧化氮與一氧化碳反應后生成的對大氣無污染的物質(zhì)應為氮氣和二氧化碳。答案：(1)NO2　NO　1∶1(2)2NO＋2CON2＋2CO212.為有效實現(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，并檢查裝置的氣密性，實驗前用排水法收集半瓶NO氣體。(1)打開止水夾a，推動針筒活塞，使O2進入燒瓶中。關(guān)上止水夾a，觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________，原因是___________________________________________________________。(2)然后輕輕搖動燒瓶，燒瓶中觀察到的現(xiàn)象是________________________，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若最后燒瓶中充滿了水，則原燒瓶中NO與通入氧氣的體積之比為________(同溫同壓下)，用化學方程式說明你是如何計算的_________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)無色的NO能與O2反應生成紅棕色的NO2。(2)輕輕搖動燒瓶，使得NO2與水發(fā)生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以燒瓶中的紅棕色氣體又變?yōu)闊o色，因為燒瓶內(nèi)氣體的量減少，引起燒瓶內(nèi)氣體的壓強減小，所以燒杯內(nèi)的水會倒吸入燒瓶中，使燒瓶中液面上升。(3)發(fā)生的反應為①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得化學方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，則當NO與氧氣的體積之比為4∶3時，完全溶于水。答案：(1)燒瓶中氣體由無色變?yōu)榧t棕色　發(fā)生反應2NO＋O2===2NO2(2)燒瓶中紅棕色氣體又變?yōu)闊o色，燒杯中的水倒吸至燒瓶中(或燒瓶中液面上升)　發(fā)生反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(3)4∶3　發(fā)生的反應為①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①×3＋②×2可得化學方程式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，當NO與氧氣的體積之比為4∶3時，完全溶于水13．將a mL NO、b mL NO2和c mL O2混合于同一試管中，將試管倒置于水中，充分反應后，試管內(nèi)氣體全部消失，則a∶b∶c不可能是(　　)A．1∶1∶1　　　　　　　　　 B．2∶1∶1C．3∶7∶4 D．1∶5∶2解析：選B　根據(jù)發(fā)生的反應4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3分析，若氣體能完全溶于水，即NO、NO2、O2三種氣體恰好完全反應，全部生成了硝酸，在反應中a mol NO失去3a mol電子，b mol NO2失去b mol電子，c mol O2得到4c mol電子，根據(jù)反應中得失電子守恒，應該有3a＋b＝4c成立，只有B項的比例不能使關(guān)系式成立，故選B。14.在汽車尾氣凈化裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如下圖所示。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)化的總反應方程式為2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2解析：選B　由題圖可知發(fā)生的反應為2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，該轉(zhuǎn)化過程中有N、O、C三種元素的化合價發(fā)生變化，A、D正確；NO不穩(wěn)定，常溫下能與氧氣反應生成NO2，該反應不需要催化劑，B錯誤；由化學方程式可知該裝置將有毒的NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO2和N2，C正確。15.如右圖所示，在水槽B中裝有500 mL水，容積為a mL的試管A中充滿了NO2和NO的混合氣體(標準狀況)，將試管A倒插入水槽B中。充分反應后，試管A中余下氣體的體積為0.5a mL。(1)將A倒插入水槽B中發(fā)生的反應的化學方程式為________________________，該反應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)通過導氣管C向試管A中余下的0.5a mL氣體中持續(xù)通入氧氣，A中可能觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)當試管A中充滿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500 mL)。解析：(1)試管A倒插入水槽B中后，發(fā)生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化劑與還原劑均為NO2，質(zhì)量比為1∶2。根據(jù)題意有n(NO2)＋n(NO)＝[n(NO2)＋n(NO)]，則n(NO2)∶n(NO)＝3∶1。(2)試管A中剩余的0.5a mL氣體為NO，通入氧氣后，發(fā)生反應：2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可寫為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，可觀察到的現(xiàn)象是無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，試管中液面不斷上升至全充滿，繼續(xù)通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體O2。(3)試管中充滿氣體時，根據(jù)原子守恒，n(HNO3)＝n(氣體)＝，c(HNO3)＝＝ mol·L－1。答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　1∶2　3∶1(2)無色氣體變?yōu)榧t棕色，試管中液面不斷上升至全充滿，繼續(xù)通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體O2　(3)16．(1)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(xiàn)象是________________________________________________。③圖丙中“有紅棕色氣體產(chǎn)生”說明SO2和NO2反應的產(chǎn)物中有________，說明NO2在該反應中表現(xiàn)出________性。④由圖乙和圖丙中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)某課外活動小組探究鎂與NO2的反應。已知鎂與CO2反應：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(shè)計實驗驗證猜測(用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫紙)。資料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。Ⅰ.裝置A中的試劑是________。Ⅱ.干燥管和裝置B的作用分別是________________________、________________________。Ⅲ.實驗開始時正確的操作步驟是________(填字母)。a．通入NO2b．打開彈簧夾c．點燃酒精燈d．當硬質(zhì)玻璃管內(nèi)充滿紅棕色氣體后，關(guān)閉彈簧夾解析：(1)①NO2呈紅棕色，SO2為無色，故下瓶顏色深。②NO2有強氧化性，能被SO2還原成NO，故現(xiàn)象為兩氣體混合后，顏色由紅棕色變?yōu)闊o色。③NO遇空氣被氧化成NO2，“有紅棕色氣體產(chǎn)生”說明SO2和NO2反應的產(chǎn)物中有NO，體現(xiàn)了NO2的氧化性。④由題給現(xiàn)象可知，NO2和SO2反應的化學方程式為NO2＋SO2===NO＋SO3。(2)①由題意可知，Mg與NO2發(fā)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以避免污染環(huán)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(zhì)玻璃管內(nèi)充滿紅棕色氣體后，關(guān)閉彈簧夾)→c(點燃酒精燈，在確認裝置中充滿NO2后才開始加熱)。答案：(1)①下　②兩氣體混合后，顏色由紅棕色變?yōu)闊o色?、跱O　氧化?、躈O2＋SO2===NO＋SO3(2)①4Mg＋2NO24MgO＋N2②Ⅰ.NaOH溶液?、?吸收NO2，避免污染環(huán)境　收集N2?、?badc 

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第3節(jié) 氮的循環(huán)

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