2019-2020新教材高中化学 课时素养评价十八 3.3.1 自然界中的氮循环 氮的固定（含解析）

自然界中的氮循环氮的固定(40分钟70分)一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)1.下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()A.氮元素均被氧化B.工业合成氨属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环【解析】选A。人工固氮中氮气转化为氨气,N化合价由0→-3价,化合价降低,被还原,故A错误;工业合成氨是典型的人工固氮方法,故B正确;根据自然界中氮循环图知,通过生物体可以将铵盐和蛋白质相互转化,实现了含氮的无机物和有机物的转化,故C正确;生物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元素的参与,故D正确。【补偿训练】下列关于氮气的说法中错误的是()A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一C.N2在空气中约占质量比的D.在反应3Mg+N2Mg3N2中N2作氧化剂【解析】选C。N2很稳定,常用作保护气,但在放电下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染,N2在空气中的体积含量约为,N2与金属、H2反应时作氧化剂。2.实验室制备气体后,在收集气体时,往往根据气体的性质选择不同的收集方法,当小明在实验室制备下列气体时,只能使用排水法收集的是()A.SO2B.CO2C.NOD.NO2【解析】选C。SO2易溶于水,不能用排水法收集;CO2用向上排空气法收集;由于NO能与空气中的O2反应,故只能用排水法收集;NO2可与水反应,只能用排空气法收集。【补偿训练】为除去混入NO中的少量NO2,应将气体通过()A.Na2CO3溶液B.NaHCO3溶液C.H2OD.浓硫酸【解析】选C。通过A、B两项都会生成CO2,导致带入新的杂质;浓硫酸不和NO2反应;由反应3NO2+H2O2HNO3+NO知,水洗可除去NO中的NO2。3.四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种,把它们分别倒立于盛有水的水槽中,充分放置后的现象如下图所示。其中原试管充满NO2的是()【解析】选B。NO2溶于水的反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,故溶于水后剩余原体积的NO,B选项表示NO2溶于水的体积变化。【补偿训练】在同温同压下,将等体积混合而成的四组气体:①NO2+O2;②NO2+NO;③HCl+N2;④SO2+O2分别通入体积相同的试管,并立即倒立于水槽中,如图所示,待试管内液面稳定后,剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4,则剩余气体体积最多的是()A.V1B.V2C.V3D.V4【解析】选B。假设各种气体体积都是a,试管容积为2a,气体减少的体积等于试管内液体的体积。①根据4NO2+O2+2H2O4HNO3知,二氧化氮完全反应,剩余气体是氧气,根据氧气和二氧化氮的关系式知,剩余氧气的体积=a-=;②根据3NO2+H2O2HNO3+NO知,生成NO的体积为二氧化氮体积的,所以二氧化氮和水反应生成NO的体积为,原来还有a,所以NO总的体积为;③氮气和水不反应,氯化氢极易溶于水,所以剩余气体体积为a;④SO2易溶于水,能和水反应,该反应是可逆反应,气体溶解使液面上升,O2和水不反应,剩余气体的体积比a略大。故剩余气体体积最多的是②,合理选项是B。4.如图所示,集气瓶内充满某混合气体,将集气瓶置于光亮处,然后挤压胶头滴管使胶头滴管内的水进入集气瓶,发现烧杯中的水会倒吸进入集气瓶,则集气瓶内的混合气体可能是()①CO、O2②NO2、O2③N2、H2A.①B.②C.③D.①②③【解析】选B。①CO和O2在光照条件下不反应,且均难溶于水,不符合题意;②在O2存在的条件下,NO2可与水发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,生成物溶于水且气体分子数减少,符合题意;③N2和H2在光照条件下不反应,且均难溶于水,不符合题意。【补偿训练】(2019·成都高一检测)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应生成CuO和无污染的气体后,气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为()A.NO2B.N2O3C.N2OD.N2O4【解析】选A。氮氧化合物与铜粉反应生成CuO和N2,结合题中气体体积和阿伏加德罗定律可推知该氮的氧化物分子中只含有一个氮,结合选项知A正确。5.(2019·广州高一检测)已知Br2的蒸气为红棕色,溶于水溶液显橙色。某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的()A.N2、NO2、Br2B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2D.N2、O2、Br2【解析】选A。气体呈红棕色,说明含有NO2或Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液,说明气体中含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色,说明无色气体含NO,即原气体中有NO2,则原气体中既有NO2也有Br2。【互动探究】(1)上题选项中不能大量共存的是______。提示:C。NO与O2在常温中迅速反应生成NO2。(2)如何用实验证明上题B项混合气体中含有NO?提示:向混合气体中通入氧气,气体的红棕色加深,则说明混合气体中含有NO。【补偿训练】(2019·武汉高一检测)把少量的NO2气体通入过量的小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是()A.O2B.NO2C.NO2和O2D.CO2和NO【解析】选C。少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体为NO、CO2,二者物质的量之比为1∶2,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,CO2与过氧化钠反应生成的O2与NO反应生成NO2,O2有剩余,同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。6.(2019·西安高一检测)2019年3月德国滤清专家曼胡默尔近日推出一项新技术,用于降低污染严重地区的二氧化氮(NO2)的浓度。如今,曼胡默尔进一步开发了该技术并集成了新开发的复合过滤介质。下列关于氮的氧化物的说法中正确的是()A.氮的氧化物都是酸性氧化物,都是大气污染物B.氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物D.只能用排空气法收集NO2【解析】选D。氮的氧化物均会对大气产生污染,NO、NO2不是酸性氧化物,A项错误;N2O5中氮元素为最高价,只有氧化性,B项错误;酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物,有些酸性氧化物可与水化合生成酸,反应中中心元素化合价不变,HNO3对应的酸性氧化物是N2O5,C项错误。7.(2019·济南高一检测)2019年3月2日下午,全国政协十三届二次会议新闻发布会在人民大会堂召开,大会新闻发言人表示“雾霾天可能有反复,但是环境治理必须坚决”。工业废气NO、NO2是造成大气污染的气体之一,工业上常用原理:NOx+NH3N2+H2O,使其转化为无毒的N2,现有NO、NO2的混合气体3.0L,可与3.5L相同状况的NH3恰好完全反应,全部转化为N2,则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是()A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3【解析】选D。相同状况下,气体的体积比等于物质的量之比,则3.0molNO、NO2混合气体与3.5molNH3恰好完全反应生成N2,设NO为xmol,则NO2为(3-x)mol,由得失电子守恒可知2x+4(3-x)=3×3.5,x=0.75mol,故原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3。【补偿训练】(2019·唐山高一检测)无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种,将一定量的甲气体经过下图实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为()A.NO2、N2B.NO、CO2C.NO2、CO2D.NO、CO2、N2【解析】选B。混合气体无色,气体中不含NO2,气体通过Na2O2后显红棕色,说明原混合气体中含有NO,且有与Na2O2反应生成O2的气体CO2,通入水中,溶液呈酸性,且几乎无气体剩余,说明原气体中不含N2。二、非选择题(本题包括2小题,共28分)8.(14分)(2019·邯郸高一检测)运用氮及其化合物的知识,完成下列各题。(1)下列属于氮的固定的是________。A.氨气催化氧化生成NO气体B.人工模拟根瘤菌固氮的原理合成氨C.空气通过灼热的铜网时,氧气反应后剩余氮气D.将氮气降温、加压得到固态的氮(2)氮的循环在自然界元素的循环中具有重要意义,有些循环是从氮气到氮的化合物,有些循环是从氮的化合物到氮的化合物。下列过程中以游离态氮为原料,最终产生氮的化合物的是_________。A.工业合成氨B.硝化细菌的硝化过程C.动物尸体腐烂D.豆科植物的根瘤菌固氮E.盛夏时节,雷雨肥田,植物茂盛(3)下列环境问题与二氧化氮的排放有关的是________。A.酸雨B.光化学烟雾C.臭氧空洞D.温室效应(4)下列气体都有毒,使人中毒的原理与CO相似的是________。A.Cl2B.SC.NOD.NO2【解析】把游离态的氮转化为化合态的氮的过程称为氮的固定,(1)(2)实质上都是考查氮的固定。(3)氮氧化合物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。(4)NO与CO都易与血红蛋白结合,一旦结合就易导致人体缺氧中毒。答案:(1)B(2)ADE(3)AB(4)C9.(14分)为有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检查装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上止水夹,观察到什么现象?原因是什么?(2)然后轻轻摇动烧瓶,烧瓶中观察到什么现象?产生此现象的原因是什么?(3)若最后烧瓶中充满了水,则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为多少(同温同压下)?用化学方程式说明。【解析】(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2。(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,因为烧瓶内气体的量减少,引起烧瓶内气体的压强降低,所以烧杯内的水会倒吸入烧瓶中,使烧瓶中液面上升。(3)发生的反应为①2NO+O22NO2,②3NO2+H2O2HNO3+NO,①×3+②×2可得方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3,当NO与氧气的体积之比为4∶3时,完全溶于水。答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色,发生反应2NO+O22NO2(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色②烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升),发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO(3)4∶3发生的反应为①2NO+O22NO2,②3NO2+H2O2HNO3+NO,①×3+②×2可得方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3,当NO与氧气的体积之比为4∶3时,完全溶于水(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题7分,共14分)10.近年出现了一种叫“嗨气球”的东西,通俗地说,就是向气球里面打入一种俗称“笑气”的气体,据说吸食了“笑气”之后就会开心。这种所谓“上头快、不上瘾、没伤害”的致幻方式爆红,但致人死亡的报道也屡屡见报。“笑气”又称一氧化二氮,是一种无色有甜味的气体,在室温下稳定,有轻微麻醉作用,并能致人发笑。故笑气现在已被列为《危险化学品目录》。以下反应能产生N2O:3CO+2NO23CO2+N2O。下列关于N2O的说法正确的是()A.反应中每生成1molN2O,消耗1.5molCOB.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数C.N2O只具有氧化性,无还原性D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合使人中毒【解析】选B。由化学方程式可知,生成1molN2O时消耗3molCO,A错误;N2O和CO2中均含有22个电子,B正确;N2O中氮元素为+1价,既有氧化性又有还原性,C错误;CO和NO可与人体血红蛋白结合而N2O不能,D错误。11.(2019·西安高一检测)硝酸工业尾气中含有高浓度的NO和NO2,它们都是大气的重要污染物