1、第二节第二节 氮及其化合物氮及其化合物 第第 1 1 课时课时 氮气与氮的固定氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮一氧化氮和二氧化氮 基础巩固 1.关于氮气的性质说法中，错误的是( ) A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在 B.通常情况下，氮气性质很不活泼 C.可在氧气中燃烧生成一氧化氮 D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环 解析 通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，N2能跟氧气反 应。 答案 C 2.下列关于自然界中氮循环的说法不正确的是( ) 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
2、加了氮循环 解析 A 项， 人工固氮合成氨反应中， 氮元素的化合价降低被还原， 错误； B 项， 工业合成氨属于人工固氮，正确；C 项，硝酸盐转化为蛋白质及经动物消化使蛋 白质转化为氨气和铵盐，实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化；并且碳、 氢、氧三种元素也参加了氮的循环，C、D 正确。 答案 A 3.下列反应属于氮的固定的是( ) N2和 H2在一定条件下合成 NH3 NO2和 H2O 反应生成 HNO3和 NO Mg 在 N2中燃烧生成 Mg3N2 NO 被空气氧化为 NO2 A. B. C. D. 解析 氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程。 答案 C 4.下列关于一氧化氮的叙
3、述正确的是( ) A.一氧化氮是一种红棕色的气体 B.常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C.一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到 D.一氧化氮易溶于水，只能用向上排空气法收集 解析 NO 是无色气体，不溶于水，可由 N2与 O2直接化合而得到，且易与空气 中的氧气直接反应而生成 NO2，故只有 C 项符合题意。 答案 C 5.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.H2O D.浓硫酸 解析 通过 A、B 两项都会生成 CO2，导致引入新的杂质；浓 H2SO4不与 NO2 反应，故不能除去 NO 中的 NO2
4、；由反应：3NO2H2O=2HNO3NO 知，水 洗可除去 NO 中的 NO2。 答案 C 6.把少量 NO2气体通入过量小苏打溶液中， 再使逸出的气体通过装有足量的过氧 化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是( ) A.氧气 B.二氧化氮 C.二氧化氮和氧气 D.二氧化氮和一氧化氮 解析 少量 NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体是 NO、CO2，二者物 质的量比为 12，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
5、是 NO2和 O2。 答案 C 7.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水 槽中时，试管内液面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察 到试管中液面继续上升，经过多次重复后，试管内完全充满液体，原来试管中盛 装的气体是( ) A.可能是 N2和 NO2的混合气体 B.一定是 NO2气体 C.可能是 NO 与 NO2的混合气体 D.只可能是 NO2一种气体 解析 试管内气体为红棕色，故一定含有 NO2，也可能含有 NO，因为 2NO O2=2NO2，生成的 NO2又可与水反应，使液面上升，NO2、O2与水反应的总反 应化学方程式为 4NO2O22H2O
6、=4HNO3，故当试管内气体为 NO2或 NO2与 NO 的混合物时， 通入适量 O2， 最终试管内可完全充满液体。 由于 N2不溶于水， 故不可能含有 N2。由此可知答案为 C。 答案 C 8.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、N2 B.NO、CO2 C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2 解析 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
7、液呈 酸性，且几乎无气体剩余，说明原气体中不含 N2。 答案 B 9.现有 NO2、 O2的混合气体 12 mL， 通入足量水中， 充分反应后剩余气体 2 mL(同 温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是( ) A.1.3 mL B.2.4 mL C.3 mL D.4 mL 或 1.2 mL 解析 (总反应方程式法)根据反应：4NO2O22H2O=4HNO3 3NO2 H2O=2HNO3NO 设原混合气体中 O2的体积为 V(O2)，剩余气体可能是 O2，也可能是 NO。 若剩余 O2，则 V剩V(O2)1 412 mLV(O2)2 mL。 解得 V(O2)4 mL。 若剩余 NO，则 V剩1
8、 312 mLV(O2)4V(O2)2 mL。 解得 V(O2)1.2 mL。 答案 D 10.同温同压下，在 3 支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它 们是NO 和 NO2，NO2和 O2，NO 和 N2。现将 3 支试管均倒置于水槽中， 充分反应后， 试管中剩余气体体积分别为 V1、 V2、 V3， 则下列关系正确的是( ) A.V1V2V3 B.V1V3V2 C.V2V3V1 D.V3V1V2 解析 可假设试管体积均为 2V，每种气体的体积均为 V；当倒置于水槽中时： 中有反应：3NO2H2O=2HNO3NO，则剩余气体的体积 V14 3V；中有 反应：4NO2O22H2O
9、=4HNO3，则剩余 O2的体积 V23 4V；中气体与水不 反应，故试管中气体体积 V32V。综上所述，V3V1V2。 答案 D 能力提升 11.为了有效实现 NO 和 NO2的相互转化， 设计如下实验： 按图组装好实验装置， 并检验装置气密性，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。关闭止水夹，首先观察到烧瓶 中的现象：_ _， 产生此现象的化学方程式为_ _。 (2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为 _； _。 产生此现象的化学方程式为_ _。 答案 (1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NOO2=2NO2 (2)烧杯中红棕 色气体又变为无
10、色 烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升) 3NO2 H2O=2HNO3NO 12.如图所示：在 B 水槽中装有 500 mL 水，容积为 a mL 的试管 A 充满了 NO2 和 NO 的混合气体(标准状况)，将试管 A 倒插入 B 水槽的水中。充分反应后，试 管 A 中剩余气体的体积为 0.5a mL。 (1)将 A 倒插入 B 槽中发生的反应为_ _， 该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_，原混合气体中 NO2和 NO 的物 质的量之比为_。 (2)通过导气管 C 向剩余 0.5a mL 气体的试管 A 中持续通入氧气，A 中可能观察 到的现象是_。 (3)当试管 A 中充满气体时停止通
11、入氧气，然后将试管取出水槽，水槽 B 中溶液 的物质的量浓度为_ mol L 1(设溶液的体积仍为 500 mL)。 解析 (1)试管 A 倒插入 B 水槽的水中后，发生反应：3NO2H2O=2HNO3 NO，氧化剂与还原剂均为 NO2，质量比为 12。根据题意有1 3n(NO2)n(NO) 1 2n(NO2)n(NO)，n(NO2)n(NO)31；(2)试管 A 中剩余 0.5a mL 气体为 NO，通入氧气后，发生反应 2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO， 可写为 4NO3O22H2O=4HNO3，无色气体变为红棕色气体，试管中液面不 断上升至全充满，继续通入氧气后，试管
12、中液面下降，最后充满无色气体(O2)。 (3)试管中充满气体时，根据氮原子守恒，n(HNO3)n(气体) a 22.410 3 mol， c(HNO3) a 22.410 3 mol 0.5 L a 11 200 mol L 1 答案 (1)3NO2H2O=2HNO3NO 12 31 (2)无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试 管中液面下降，最后充满无色气体(O2) (3) a 11 200 13.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含 NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得 应用广泛的 Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下： (1)一定条件下， NO 与 NO2可以
13、生成一种新的氧化物， 试写出该反应的化学方程 式：_ _。 (2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔 顶部喷淋)，其目的是_ _； 滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_(填化学式)。 (3)该工艺需控制 NO 和 NO2物质的量之比接近 11。 若 n(NO)n(NO2)11，则会导致_； 若 n(NO)n(NO2)11，则会导致_。 (4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中 Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是 NO，其反应的离子方程式为 _。 解析 (1)若 NO 与 NO2反应生成新的氧化物，必然是 NO 中 N 的化合价升高被 氧化，NO2中 N 的
14、化合价降低被还原，生成的氧化物中 N 的化合价应该介于2 和4 之间，为3 价，据此写出反应方程式：NONO2= 一定条件N 2O3。 (2)气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原 料及生成物，只有 Ca(OH)2微溶于水，所以滤渣的主要成分为 Ca(OH)2。 (3)当 n(NO)n(NO2)时，NO 过剩；当 n(NO)n(NO2)时，NO2过剩，剩余 NO2 会与 Ca(OH)2反应生成 Ca(NO3)2。 (4)依据电子得失守恒，NO 2生成 NO 时氮元素化合价降低，则反应中 NO 2中氮 元素的化合价也有升高，可能生成 NO 3或 NO2，但在水溶液中
15、NO2会与水反应 生成 NO 3，所以最终产物为 NO 3，据此写出离子方程式：3NO 22H =NO 3 2NOH2O。 答案 (1)NONO2= 一定条件N 2O3 (2)使尾气中的 NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2 (3)排放气体中 NO 含量升高 产品 Ca(NO2)2中 Ca(NO3)2含量升高 (4)3NO 22H =NO 32NOH2O 14.某活动小组利用如图装置验证 NO 的还原性及探究工业生产硝酸的原理(装置 气密性已检查完毕)。 .向广口瓶中通入 NO 并测定 NO 的体积 (1)通入 NO 前，从滴定管向广口瓶中加入水； (2)从导管 a 通入一定量的 NO，并记
16、录滴定管液面变化的示数为 V L(V0.05，气 体体积已换算为标准状况)。 .验证 NO 的还原性、探究工业生产硝酸的原理 (1)停止通入 NO 后关闭 K1、K3，打开 K2，从导管 b 缓缓通入 O2，可观察到的现 象是_ _， 写出对应现象的化学方程式：_ _； (2)继续通入 O2，打开 K3并及时调整滴定管； (3)液面与广口瓶中液面相平，直至广口瓶中刚好充满液体。 当通入氧气的体积为1 2V L 时，则广口瓶中剩余的气体体积为_； 当广口瓶中刚好充满液体时，所得溶液的物质的量浓度为_ mol L 1。 解析 .(3)NO 遇到 O2生成红棕色的 NO2， NO2与水反应生成 HNO3和 NO， 上述两个方程式合并可得：4NO3O22H2O=4HNO3，反应掉 NO 的体积为 V(NO)4 3V(O2) 1 2V L 4 3 2 3V L，剩余气体体积为 V 3 L；生成 HNO3 的物质的 量为 n(HNO3)n(NO) V 22.4 mol，c(HNO3) V 22.4 mol 0.5 L V 11.2 mol L 1。 答案 .(1)气体先变为红棕色， 然后逐渐变浅， 直至无色 2NOO2=2NO2、 3NO2H2O=2HNO3NO (3)V 3 L V 11.2