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考點(diǎn)6氮的固定
【核心考點(diǎn)梳理】
一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)
1.氮元素及其存在
(1)原子結(jié)構(gòu):氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族
氮?dú)夥肿邮怯蓛蓚€(gè)氮原子通過(guò)共用三對(duì)電子結(jié)合而成的,氮?dú)夥肿拥碾娮邮剑?NrN:,結(jié)構(gòu)式為N三N。
破壞氮?dú)夥肿又械又g的共價(jià)鍵需要很大的能量,所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件
下,也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成含氮化合物。
氮元素在自然界中的存在形態(tài)
①游離態(tài):以氮分子的形式存在于空氣中。
②化合態(tài):存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中,土壤、海洋里的硝酸鹽和鏤鹽中。
2.氮?dú)馕锢硇再|(zhì)
色態(tài)氣味密度溶解性毒性
比空氣
無(wú)色氣體£4難溶2S
的略小
3.氮的固定
(1)概念:使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物。
(2)分類(lèi):
局能固氮一占10%
自然固氮,
生物固氮一>占90%
氮的固定
[合成氨
人工固氮,
仿生固氮
生物固氮:自然界中的一些微生物種群將空氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)生物化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為含氮化
自然固氮合物,約占自然固氮的90%
高能固氮:通過(guò)閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物,約占自然固氮的10%
高能固氮的實(shí)例——“雷雨發(fā)莊稼'
(1)利用化學(xué)方程式解釋“雷雨發(fā)莊稼''的原理:
姆
N2+O2=2NO、2NO+O2=2N()2、BNCh+HzO—ZHNOa+NO。
雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽,其中的硝酸根離子被植物的根系吸收,轉(zhuǎn)化為植
物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料。
【典型例題】
例1.(2022春?江蘇連云港?高一校聯(lián)考期中)有關(guān)氮元素的說(shuō)法不正確的是
A.氮元素是一種活潑的非金屬元素,但N2性質(zhì)穩(wěn)定
B.人類(lèi)從動(dòng)植物中獲得氮元素
C.植物能直接從空氣中合成獲得氮元素
D.氮元素能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)
【答案】C
【解析】A.氮元素是一種活潑的非金屬元素,氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)式為N三N,破壞氮氮三鍵需要很大的能量,
所以氮?dú)夥肿拥男再|(zhì)穩(wěn)定,故A正確;
B.氮元素是動(dòng)植物生長(zhǎng)不可缺少的元素,動(dòng)植物中都含有蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)中含有的氮元素能被人類(lèi)攝取,
故B正確;
C.氮元素是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分,對(duì)莖葉的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育有重要作用,但植物不能直接從空氣中合
成獲得氮元素,故c錯(cuò)誤;
D.氮元素對(duì)莖葉的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育有重要作用,增施氮肥可加快植物的生長(zhǎng)、延緩和防止植物器官衰老、
延長(zhǎng)蔬果保鮮期,故D正確;
故選C。
例2.(2022春?江蘇鹽城?高一校考階段練習(xí))屬于人工固氮的是
A.用N?和H2合成氨B.閃電將空氣中N2轉(zhuǎn)化為NO
C.用NH3和CO2合成尿素D.豆科植物的根瘤固氮
【答案】A
【解析】A.工業(yè)合成氨是N2與H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3,屬于人工固氮,故A正確;
B.閃電時(shí)N2轉(zhuǎn)化為NO,屬于自然固氮,故B錯(cuò)誤;
C.用N%和CO2合成尿素,是氮的化合物之間的轉(zhuǎn)換,不屬于氮的固定,更不是人工固氮,故C錯(cuò)誤:
D.豆科作物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化為含氮化合物,屬于生物固氮,故D錯(cuò)誤;
故答案為A。
例3.(2022春?江蘇蘇州?高一江蘇省震澤中學(xué)??计谥校┫铝羞^(guò)程不屬于氮的固定的是
A.氫氣與氮?dú)夂铣砂?/p>
B.氨和二氧化碳合成CO(NH2)2
C.雷雨天時(shí)氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO
D.大豆根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨態(tài)氮肥
【答案】B
【分析】將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的方法叫氮的固定,據(jù)此分析解答.
【解析】A.氫氣與氮?dú)夂铣砂保赜蓡钨|(zhì)轉(zhuǎn)化為氮的化合物,屬于氮的固定,A不符合題意;
B.氨和二氧化碳合成CO(NH2)2,是氮元素的化合物的轉(zhuǎn)化,不屬于氮的固定,B符合題意;
C.雷雨天時(shí)氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO,是氮元素由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為氮的化合物,屬于氮的固定,C不符合題意;
D.大豆根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨態(tài)氮肥,是氮元素由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為氮的化合物,屬于氮的固定,D不符合題意;
故合理選項(xiàng)是B。
【核心歸納】氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)
氮
的
固
定
二、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)
1.不同價(jià)態(tài)的氮的氧化物
氧化物N2QNON2O3NOgN2Q4N2O5
對(duì)應(yīng)氮的化合價(jià)+1+2+3+4+4+5
N2O俗稱(chēng)笑氣,具有麻醉作用
2.NO和NO2
(1)物理性質(zhì)
NONO2
顏色無(wú)色紅棕色
狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)
氣味無(wú)味刺激性氣味
毒性有毒有毒
水溶性難溶易溶
⑵相互轉(zhuǎn)化
①NO—NCh:2NO+O2=2NO2NO接觸空氣就會(huì)變紅棕色
②NO:一NO:3NO2+H2O=2HNO3+NOo
③2N02F-N2O4存在NO2時(shí)就存在N2O4
3.危害及處理:
①光化學(xué)煙霧:NO,在紫外線作用下,與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。
②酸雨:NO、排入大氣中,與水反應(yīng)生成HNCh和HNCh,隨雨雪降到地面。
③破壞臭氧層:Nth可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。
④NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。
(4)常見(jiàn)的NO.尾氣處理方法
①堿液吸收法
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
NO?+NO+2NaOH=2NaNO2+H20
NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)>/?(NO)o一般適合工業(yè)尾氣中NO.處理。
②催化轉(zhuǎn)化法
在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體(NA或NO、與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣
體(N2和CO》。一般適用于汽車(chē)尾氣的處理。
4.應(yīng)用:一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景,受到
人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑,在工業(yè)上可以用來(lái)制造硝酸。
【典型例題】
例1.如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí),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(guò)多次重復(fù)后,試管
完全被水充滿。原來(lái)試管中盛裝的()
A.可能是N?與NCh的混合氣體
B,可能是02與NO2的混合氣體
C.不可能是NO與NO2的混合氣體
D.只能是NCh一種氣體
【答案】B
【解析】若是N2與NO2的混合氣體,無(wú)論鼓入多少氧氣,最后都有N2剩余,試管內(nèi)不可能完全被水充滿:
若是02與NCh的混合氣體,由4NO2+O2+2H2O=4HNO3,可知,當(dāng)嘿^>4時(shí),NCh有剩余,剩余的
NCh和水反應(yīng)產(chǎn)生NO,故試管內(nèi)水面上升,但不能充滿試管,當(dāng)向試管內(nèi)不斷鼓入氧氣后,4NO+3O2+
2H2O=4HNO3,故試管能被水充滿;若是NO與NCh的混合氣體,開(kāi)始時(shí),3NO2+H2O=2HNO3+NO,
氣體體積減小,但有NO剩余,當(dāng)向試管內(nèi)不斷鼓入適量的氧氣后,4NO+302+2H2O=4HNO3,試管內(nèi)
的氣體完全被水吸收。
例2.在一定條件下,將NO?和。2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()
①1.2mL②2.4mL③3mL?4mL
A.①②B.@?
C.③④D.@@
【答案】D
4
【解析】首先分析剩余的2mL氣體有兩種可能。若剩余的2mL氣體是O2,則V(NO2)=?(12—2)mL=8
mL,則混合氣中的“。2)=12mL-8mL=4mL。若剩余的2mL氣體是NO,則混合氣中的V(O2)=(12mL
—2mLx3)x^=1.2mL,D項(xiàng)正確。
例3.(2022春?湖北荊州?高一統(tǒng)考期中)氮元素是空氣中含量最多的元素,在自然界中分布十分廣泛,在
生物體內(nèi)亦有極大作用。含氮元素的物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖。下列說(shuō)法正確的是
A.過(guò)程b、j、c屬于“氮的固定”
B.過(guò)程a、1、f為非氧化還原反應(yīng)
C.過(guò)程j可能為汽車(chē)尾氣的處理過(guò)程
D.過(guò)程h說(shuō)明NO2為酸性氧化物
【答案】C
【解析】A.氮的固定是指將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物的過(guò)程,過(guò)程b是將NH,轉(zhuǎn)化為Nz,j是NO轉(zhuǎn)化為
N2,這兩步轉(zhuǎn)化都不屬于氮的固定,A錯(cuò)誤;
B.過(guò)程f是NO?反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NH:,N元素化合價(jià)降低,元素化合價(jià)發(fā)生了變化,因此該過(guò)程反應(yīng)為氧化還
原反應(yīng),B錯(cuò)誤:
C.汽車(chē)尾氣中含有NO,在尾氣排放時(shí),在尾氣排放管中發(fā)生反應(yīng):2NO+2co=N2+2CCh,實(shí)現(xiàn)了由NO
向N2的轉(zhuǎn)化,故過(guò)程j可能為汽車(chē)尾氣的處理過(guò)程,C正確;
D.NO?溶于水反應(yīng)產(chǎn)生HNO3、NO,生成物中含有NO;,在該過(guò)程中N元素化合價(jià)發(fā)生了變化,因此不
能根據(jù)過(guò)程h說(shuō)明NO2為酸性氧化物,D錯(cuò)誤;
故合理選項(xiàng)是C。
【核心歸納】I.相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)原理
3NO2+H2O=2HNO3+NO①
2NO+O2=2NO2②
由方程式①x2+②得:4NO2+O2+2H2O=4HNO3③
由方程式①x2+②x3得:4N0+30:+2H2O=4HNO3④
2.計(jì)算類(lèi)型
(1)N6氣體:N02氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①,剩余氣體為N0。
(2)NO2和O2的混合氣體:NO2和0:的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③。
VN0244
o<x<y%=T
V02
反應(yīng)情況02過(guò)量并剩余恰好完全反應(yīng)NO?過(guò)量又發(fā)生反應(yīng)①,剩余NO
(3)NO和O2的混合氣體:NO和Ch的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④。
VNO44
0<x<2x=x>
"一V0233
反應(yīng)情況O2過(guò)量并剩余恰好完全反應(yīng)NO過(guò)量并剩余
二氧化氮被水吸收的實(shí)驗(yàn)總結(jié)
實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論
|充滿
NO?試管內(nèi)氣體顏色慢慢變?yōu)闊o(wú)色,水面不斷NO2不能全部被水吸收,有無(wú)色
才的試管
1洼
上升,最后靜止在距試管底部約1/3處氣體NO生成
H.O
把充腦&NC)2&勺試管69立水
水面不斷上升,最后試管內(nèi)無(wú)色氣體約為
中,再i再入
NO2溶于水生成的NO全部與
%,NO原NO?體積的1/3,通入適量02后液面繼
。2反應(yīng)被水吸收
續(xù)上升,最后試管全部充滿液體
--
業(yè)J-HjO
1充滿NO2
才的試管
水面不斷上升,最后試管全部充滿液體
N02可被NaOH溶液全部吸收
國(guó)NaOH
f溶液
方程式:4NO2+O2+2H2O=4HNO3和4N0+3O2+2H2O=4HNO3中的“4NO2+O2”和“4NO+3OL
從組成上均相當(dāng)于“N2O5”的組成,也就是N、O的原子個(gè)數(shù)比符合2:5時(shí),氮的氧化物和氧氣均無(wú)剩余,
這兩種情況均可利用混合氣體中N、0的原子個(gè)數(shù)比來(lái)分析:
<2:5,。2剩余
N(N):N(O),=2:5,恰好完全反應(yīng)
.>2:5,NO剩余
【考點(diǎn)達(dá)標(biāo)隨堂練】
1.(2022秋?河南鄭州?高一統(tǒng)考期末)化學(xué)與傳統(tǒng)文化密切相關(guān),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.《清明上河圖》中綠色顏料的主要成分為氧化鐵
B.“熬膽研鐵釜,久之亦化為銅”,其中膽磯屬于硫酸鹽
C.“千淘萬(wàn)漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金”白“漉”相當(dāng)于“過(guò)濾”
D.“宙蟠電掣云滔滔,夜半載雨輸亭皋,?,雷雨天可實(shí)現(xiàn)氮的固定
【答案】A
【解析】A.氧化鐵是紅色粉末,是紅色顏料的成分,故A錯(cuò)誤;
B.膽研是CUSO「5H2。,屬于硫酸鹽,故B正確;
C.“千淘萬(wàn)漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金”中“漉”相當(dāng)于“過(guò)濾”,故C正確;
放電
D.雷雨天在放電條件下發(fā)生反應(yīng)N2+O2=2NO,實(shí)現(xiàn)氮的固定,故D正確;
選Ao
2.(2023秋?江蘇泰州?高一靖江高級(jí)中學(xué)??计谀?氮是植物生長(zhǎng)必需的元素,在大氣中主要以分子形式存
在在放電條件下,與可發(fā)生反應(yīng):N2+O2=2NO。20世紀(jì)初,德國(guó)化學(xué)家哈伯等首次合成了氨氣,
化學(xué)方程式為:2+3凡:墨化整?2NH:,生成的NH3與HC1反應(yīng)合成氮肥。固氮可分為人工固氮和自
然固氮。下列可實(shí)現(xiàn)自然固氮的是
A.N「NOB.N2->NH3C.NH3-NOD.NO—NO2
【答案】A
【解析】氮的固定是指由游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過(guò)程,據(jù)此分析解題:
A.N?在打雷放電的時(shí)候能與。2反應(yīng)生成NO,故N2—>NO屬于自然固氮,A符合題意;
B.N?和Hz在高溫、高壓、催化劑作用下生成N%,故N2TNH3屬于人工固氮,B不合題意;
C.由分析可知,NH3-NO不屬于氮的固定,C不合題意;
D.由分析可知,NO—NCh不屬于氮的固定,D不合題意;
故答案為:A。
3.(2022春?江蘇宿遷.高一統(tǒng)考期中)在有機(jī)碳源和微生物作用下,大氣中氮可以實(shí)現(xiàn)平衡循環(huán),過(guò)程如圖
所示。下列說(shuō)法正確的是
A.圖示所有含氮微粒中N的化合價(jià)只有0、+3、+5
B.循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程中NO3被甲醇氧化為N2
C.溫度越高,N2轉(zhuǎn)化成NH;的速率越快
D.NH;與NO?反應(yīng)的離子方程式為:NH;+NO;=N2f+2H2。
【答案】D
【解析】A.圖中氮的化合價(jià)除有0、+3、+5,圖中還有-3價(jià),A錯(cuò)誤;
B.轉(zhuǎn)化過(guò)程中NO;中氮元素化合價(jià)降低,被甲醉還原為Nz,B錯(cuò)誤;
C.該反應(yīng)有微生物參與,溫度過(guò)高微生物失去活性,反應(yīng)速率減慢,C錯(cuò)誤;
D.NH;與NO;反應(yīng)生成氮?dú)夂退?,根?jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒,離子方程式為:
NH;+NO2=N2t+2H2O,D正確;
故選D。
4.(2022春?江蘇連云港?高一校聯(lián)考期中)反應(yīng)8NH3+3C12=6NH4C1+N2可用于氯氣管道的檢漏。下列表示
相關(guān)微粒的化學(xué)用語(yǔ)正確的是
A.CL分子的結(jié)構(gòu)式:C1-C1B.中子數(shù)為9的氮原子:
????(+17J7
:N:N
C.Na分子的電子式:????D.。?的結(jié)構(gòu)示意圖:
【答案】A
【解析】A.氯原子最外層個(gè)電子,兩個(gè)氯原子形成一個(gè)共價(jià)鍵,。2分子的結(jié)構(gòu)式:C1-CI,故A正確;
B.中子數(shù)為9的氮原子,質(zhì)量數(shù)是16:';N,故B錯(cuò)誤;
C.兩個(gè)氮原子間形成叁鍵,N2分子的電子式::N、N:,故C錯(cuò)誤;
(+17)28S
D.Q?的結(jié)構(gòu)示意圖:,故D錯(cuò)誤;
故選Ao
5.(2022春?江蘇鹽城?高一鹽城市伍佑中學(xué)校考階段練習(xí))近年來(lái),利用半導(dǎo)體光催化實(shí)現(xiàn)還原氮?dú)庵苽浒?/p>
氣引起全世界極大關(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(jìn)而被還原實(shí)現(xiàn)“N2-NH3”
的轉(zhuǎn)化示意圖。下列說(shuō)法正確的是
A.此方法不屬于人工固氮技術(shù)
B.由轉(zhuǎn)化示意圖可知,氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)很活潑
C.該反應(yīng)過(guò)程中有共價(jià)鍵的斷裂和形成
催化劑
D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式2+3/2NH]
【答案】C
【解析】A.該方法是通過(guò)人工將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨氣,屬于人工固氮技術(shù),A錯(cuò)誤;
B.氮?dú)饨Y(jié)構(gòu)式為:N三N,氮氮三鍵鍵能很大,不易斷裂,氮?dú)獬叵率址€(wěn)定,B錯(cuò)誤;
C.該反應(yīng)過(guò)程中有N三N、O-H鍵斷裂,N-H、0=0鍵生成,C正確;
催化劑
D.由圖可知,氮?dú)夂退诎雽?dǎo)體光催化的作用下生成氨氣和氯氣,方程式為:2N+6HO==4NH+3O,
22光照32
D錯(cuò)誤;
故選:Co
6.(2022春.江蘇常州.高一江蘇省前黃高級(jí)中學(xué)??茧A段練習(xí))下列轉(zhuǎn)化不能通過(guò)一步反應(yīng)完成的是
①N2-NO2②N02-NO③NH—NO④NH3-N2@Cu->Cu(NO3)2@HNO3->NO2
A.①⑤B.①C.①④⑥D(zhuǎn).?@
【答案】B
【解析】N2和O2在放電或高溫條件下化合生成NO,NO再與O2化合生成NO2,故①不能通過(guò)一步反應(yīng)完
成;NO2與HzO反應(yīng)生成NO和HNO”故②能通過(guò)一步反應(yīng)完成;NE和。2在催化劑、加熱條件下反應(yīng),
生成NO和H2O,故③能通過(guò)一步反應(yīng)完成;NH3和CL反應(yīng)生成N?和NH40,故④能通過(guò)一步反應(yīng)完成;
硝酸有強(qiáng)氧化性,金屬銅與濃硝酸或稀硝酸都能反應(yīng),生成硝酸銅,故⑤能通過(guò)一步反應(yīng)完成;硝酸有強(qiáng)
氧化性,濃硝酸與金屬銅反應(yīng)時(shí),還原產(chǎn)物是NOz,故⑥能通過(guò)一步反應(yīng)完成。故ACD錯(cuò)誤,B正確。答
案選B。
7.(2022秋?北京西城.高一北京市西城外國(guó)語(yǔ)學(xué)校??计谥校┖Q笾袩o(wú)機(jī)氮的循環(huán)過(guò)程可用圖表示。下列關(guān)
于海洋氮循環(huán)的說(shuō)法正確的是
A.海洋中不存在游離態(tài)的氮
B.海洋中的氮循環(huán)起始于氮被氧化
C.海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與
D.向海洋排放含NO;的廢水會(huì)影響海洋中NH:的含量
【答案】D
【解析】A.由圖知,空氣中的氮?dú)夂秃Q笾械牡獨(dú)庵g存在平衡,則海洋中存在游離態(tài)的氮,A錯(cuò)誤;
B.由圖知,海洋中的氮循環(huán)起始于海水中氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)殓U根離子,氮的化合價(jià)降低,這是氮的還原,B錯(cuò)誤;
C.由圖知,海洋中的反硝化作用是還原反應(yīng),硝酸根離子轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛岣x子是降低氧含量的過(guò)程、亞硝
酸根離子轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)馐侨パ踹^(guò)程,故理論上沒(méi)有氧氣的參與,C錯(cuò)誤;
D.向海洋排放含NO;的廢水,則硝酸根離子濃度增大,促進(jìn)反硝化反應(yīng),亞硝酸根離子濃度增大,促進(jìn)
反硝化反應(yīng),使海洋中氮?dú)鉂舛仍龃?,促使反?yīng)②發(fā)生,則會(huì)影響海洋中NH:的含量,D正確;
答案選D。
8.(2022春?北京海淀?高一統(tǒng)考期末)自然界中的氮循環(huán)部分過(guò)程如圖所示,有關(guān)循環(huán)過(guò)程的說(shuō)法中,正確
的是
A.固氮過(guò)程中,N2可能做還原劑
B.硝化過(guò)程的反應(yīng)物中,N%屬于鹽
C.反硝化過(guò)程中,必須有02的參與
D.氮元素可通過(guò)氨化過(guò)程從無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)移到有機(jī)物中
【答案】A
【解析】A.由圖可知,固氮過(guò)程中,氮?dú)廪D(zhuǎn)化為硝酸根離子、亞硝酸根離子時(shí),氮元素的化合價(jià)升高被氧
化,氮?dú)鉃榉磻?yīng)的還原劑,故A正確;
B.氨氣屬于氣態(tài)氫化物,不屬于鹽,故B錯(cuò)誤;
C.由圖可知,反硝化過(guò)程中,硝酸根離子、亞硝酸根離子轉(zhuǎn)化為氮?dú)?,氮元素的化合價(jià)降低被還原,應(yīng)有
還原劑參與,不可能有氯氣參與,故C錯(cuò)誤;
D.由圖可知,氮元素可通過(guò)氨化過(guò)程從有機(jī)物轉(zhuǎn)移到無(wú)機(jī)物中,故D錯(cuò)誤;
故選Ao
9.(2022春?吉林長(zhǎng)春?高一長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校??茧A段練習(xí))一種新型合成氨的方法如圖。下列說(shuō)法不正確的
是
A.過(guò)程①屬于“氮的固定”,N2發(fā)生了還原反應(yīng)
B.過(guò)程②的反應(yīng)物Mg3N2中只含離子鍵
C.合成過(guò)程中所涉及反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)
D.總反應(yīng)為N2+6HCl=3Cb+2NH3
【答案】C
【解析】A.N?和Mg發(fā)生化合反應(yīng)生成氮的化合物MgWz,屬于氮的固定,氮元素價(jià)態(tài)降低,N?發(fā)生了
還原反應(yīng),A正確;
B.MgjNz是離子化合物,只含離子鍵,B正確;
C.反應(yīng)②③沒(méi)有涉及到化合價(jià)升降,不是氧化還原反應(yīng),C不正確;
D.根據(jù)圖可知總反應(yīng)為N2+6HCJ33+2NH3,D正確;
故本題選C。
10.(2022?上海?高一專(zhuān)題練習(xí))自然界中氮的循環(huán)如如圖所示。下列說(shuō)法中,下事項(xiàng)的是
A.工業(yè)合成氨屬于人工固氮
B.雷電作用下N,與0,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)
C.在氮的循環(huán)中不涉及氧化還原反應(yīng)
D.含氮無(wú)機(jī)物與含氮有機(jī)化合物可相互轉(zhuǎn)化
【答案】C
【解析】A.工業(yè)合成氨是氮?dú)夂蜌錃庠诟邷?、高壓和催化劑條件下生成氨氣,屬于人工固氮,故A正確;
B.雷電作用下N?與O2發(fā)生反應(yīng)生成NO,故B正確;
C.在氮的循環(huán)中,工業(yè)合成氨、雷電作用過(guò)程中N元素化合價(jià)改變,涉及氧化還原反應(yīng),故C錯(cuò)誤;
D.含氮無(wú)機(jī)物與含氮有機(jī)化合物可相互轉(zhuǎn)化,如氨氣、二氧化碳合成尿素,故D正確;
選C。
11.三容器內(nèi)分別裝有相同壓強(qiáng)下的NO、NO?、O2,設(shè)三容器容積依次為VI、V2、V3,若將三氣體混合于
一個(gè)容積為V1+V2+V3的容器中后,倒立于水槽中,最終容器內(nèi)充滿水。則V、V2、V3之比不可能是()
A.3:7:4B.5:7:6C.7:3:6D.1:1:I
【答窠】B
【解析】NO、NO2與O2、比0反應(yīng)后被完全吸收,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NO+3O2+2H2O
31
=4HNO3、4NCh+O2+2H2O=4HNO3。從反應(yīng)方程式可以得出:n(O)=-xn(NO)+-x(NO)o
244n2
用此關(guān)系式驗(yàn)證備選答案。
313131
A.-x3+-x7=4,A不合題意;B.—x5+一x7±6,B符合題意;C.-x7+-x3=6,C不合題意;D.
444444
31
-xl+-xl=l,D不合題意。故選B。
44
12.某化學(xué)反應(yīng)在催化劑條件下的轉(zhuǎn)化過(guò)程的微觀示意圖如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是
%|催化劑J80Hp2
?OoC)O炎原iJ
00??oeo?碳原子
A.該反應(yīng)中,氧化性:NO>CO2
B.該反應(yīng)可表示為2NO+2co催化劑N2+2CO2
C.該反應(yīng)中,被氧化與被還原的元素的貴量之比為7:6
【答案】C
【分析】
根據(jù)圖像可知,該反應(yīng)為2NO+2co催化齊UN2+2CO2。
【詳解】
A.該反應(yīng)中,N0為氧化劑,CCh為氧化產(chǎn)物,則氧化性:NO>CO2,A說(shuō)法正確;
B.分析可知,該反應(yīng)可表示為2NO+2CO催化劑N2+2CO2,B說(shuō)法正確;
C.該反應(yīng)中,被氧化的元素是碳元素,被還原的元素是氮元素,則被氧化與被還原的元素的質(zhì)量之比為6:
7,C說(shuō)法錯(cuò)誤;
2A?D說(shuō)法正確;
答案為C。
13.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將50mlNO2和的混合氣體通入水中,最終得到10ml無(wú)色氣體,則N02和02的體
積之比可能是()
A.4:1B.4:3C.16:9D.16:19
【答案】C
【詳解】
若氧氣過(guò)量,則剩余10mL無(wú)色氣體為氧氣,設(shè)參加反應(yīng)的氧氣的體積為x,根據(jù)題意有:
4NO,+0"2HQ=4HNO,
「M4x+x=50mL-10mL=40mL,解得x=8mL;原混合氣體中氧氣的體
4xx
積為:8mL+10mL=18mL,二氧化氮的體積為32mL,NO2和O2的體積比為:32:18=16:9;若NO2過(guò)量,則
剩10mL無(wú)色氣體為NO,設(shè)氧氣的體積為y,
4NO2+O2+2H2O=4HNO33NO2+H2O=2HNO3+NO
4yy50mL-y-4y10mL
根據(jù)題意得:50mL-y-4y=10mLx3,得y=4mL,則原混合物中含有4mL氧氣,二氧化氮的體積為46mL,
NO2和O2的體積比為:46:4=23:2;故原混合氣體中NCh和的體積比為16:9或23:2,故C正確;
答案送C
14.己知Nth、NO的混合氣體可與NaOH溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng):2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O,
NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,將224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)NO和NO2的混合氣體溶于20mLNaOH溶
液中,恰好完全反應(yīng)并無(wú)氣體逸;則NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為()
A.1wl/LB.0.5mol/LC.0.25mol/LD.0.2mol/L
【答案】B
【解析】將224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)NO和NO2的混合氣體的物質(zhì)的量為0.224/22.4=0.01mol,根據(jù)方程式分析,
氮原子物質(zhì)的量與氫氧化鈉的物質(zhì)的量相等,則氫氧化鈉的物質(zhì)的量為O.OlmoL則其物質(zhì)的量濃度為
001/002=0.5mol/L,故選B。
15.(2022春?江蘇鹽城?高一江蘇省阜寧中學(xué)??茧A段練習(xí))氮元素在地球上含量豐富,是構(gòu)成牛命體的某
本元素之一、回答下列問(wèn)題:
(1)N元素在元素周期表中的位置為。
(2)制備下列物質(zhì)屬于固氮的是o
A.用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂?/p>
B.分離液態(tài)空氣獲得氮?dú)?/p>
C.用NHCl和熟石灰制備氨氣
D.NO?溶于水得到HN03
(3)受到陽(yáng)光照射濃硝酸會(huì)變黃的原因是(用化學(xué)方程式表示)。
(4)近幾年來(lái)關(guān)于氮污染的治理倍受關(guān)注,根據(jù)氮的性質(zhì)回答以下問(wèn)題:
①氮的氧化物是空氣的主要污染物,下列環(huán)境問(wèn)題與氮的氧化物排放有關(guān)的是o
A.酸雨B.光化學(xué)煙霧
C.白色污染D.水土流失
②向酸性工業(yè)廢水中加入次氯酸鈉溶液,可將其中的NH;完全轉(zhuǎn)化為N2,而次氯酸鈉被還原為NaCl。寫(xiě)
出上達(dá)反應(yīng)的離子方程式:。
(5)潛艇中使用的液氨-液氧燃料電池工作原理如圖所示:
①電極a名稱(chēng)是o
②電解質(zhì)溶液中0H-離子向移動(dòng)(填“電極a”或“電極b”)。
③電極b的電極反應(yīng)式為。
【答案】(I)第二周期第VA族
⑵A
A
(3)4HNO3=4NO2t+O2t+2H2O
+
(4)AB2NH;+3C1O-=N2+3Cr+2H+3H2O
(5)負(fù)極電極aO2+4e-+2H2O=4OH-
【解析】(1)
氮元素是7號(hào)元素,原子核外有2個(gè)電子層,最外層電子數(shù)為5,處于周期表中第二周期第VA族,故答案
為:第二周期第VA族;
(2)
氮的固定是指氮由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過(guò)程;
A.用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂?,氮元素從單質(zhì)轉(zhuǎn)化為化合物,屬于氮的固定,故A符合題意;
B.分離液態(tài)空氣獲得氮?dú)獠粚儆诘墓潭?,故B不符合題意;
C.用NH4cl和熟石灰制備氨氣,NH4cl和氨氣均是化合物,該過(guò)程不屬于氮的固定,故C不符合題意;
D.NO?溶于水得到HNO3,NO?、HNCh均為化合物,該過(guò)程不屬于氮的固定,故D不符合題意;
故答案為A;
(3)
A
硝酸分解生成二氧化氮,硝酸溶解二氧化氮而變黃,該過(guò)程的化學(xué)方程式為4HNO3=4NO2f+O2T+2H20,
A
故答案為:4HNO3=4NO2f+O2f+2H2。;
(4)
①氮的氧化物可以引起酸雨、光化學(xué)煙霧,白色污染由塑料導(dǎo)致,水土流失與植被被破壞等有關(guān),故答案
為:AB;
②次氯酸鈉溶液可將NH:完全轉(zhuǎn)化為Nz,而次氯酸鈉被還原為NaCL該反應(yīng)的離子方程式為2NH:+3C1O-
+
=N2+3C1+2H+3H2O,故答案為:2NH:+3C1O-=N2+3C1-+2H++3H2。;
(5)
①電極a上NH3-N2,發(fā)生氧化反應(yīng),則a為負(fù)極,b為正極,故答案為:負(fù)極;
②原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng),則電解質(zhì)溶液中OH-離子向電極a移動(dòng),故答案為:電極a;
③電極b為正極,堿性條件下氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根,電極反應(yīng)式為O?+4e-+2H2O=4OH,故
答案為:O2+4e+2H2O=4OH0
16.(2022春.江蘇鹽城.高一鹽城市伍佑中學(xué)??茧A段練習(xí))鐵單質(zhì)及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)黃鐵礦(FeS?)是生產(chǎn)硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料,其中發(fā)生的一個(gè)反應(yīng)為
高溫
3FeS2+8O26SQ2+Fe3O4,若有3moiFeS?參加反應(yīng),則轉(zhuǎn)移mol電子。
(2)細(xì)菌可以促使鐵、氮兩種元素進(jìn)行氧化還原反應(yīng),并耦合兩種元素的循環(huán),耦合循環(huán)中的部分轉(zhuǎn)化如圖
所示。
大氣、
反
硝
化
過(guò)
犯/
->期化過(guò)程吧
02
態(tài)
硝
礴態(tài)項(xiàng)化過(guò)程及
水體
土填Z____F6一線氧化—AFe」
①如圖所示氮循環(huán)中,屬于氮的固定的有(填字母序號(hào))。
a.電轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮
②硝化過(guò)程中,含氮物質(zhì)發(fā)生______(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
③氨態(tài)氮與亞硝態(tài)氮可以在氨氧化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。該反?yīng)中,當(dāng)產(chǎn)生0.02mol氮?dú)鈺r(shí),轉(zhuǎn)移的電
子的物質(zhì)的量為mol。
④土堞中的鐵循環(huán)可用于水體脫氮(脫氮是指將氮元素從水體中除去),用離子方程式說(shuō)明利用土壤中的鐵循
環(huán)脫除水體中氨態(tài)氮的原理。(注:土壤中的鐵循環(huán)脫除水體中氨態(tài)氮產(chǎn)生H+)
【答案】(1)32
2+
(2)a氧化2NH;+Fe=2NH3f+H2t+Fe
【解析】(1)
黃鐵礦(FeS?)是生
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