2025版高一化學(xué)必修第二冊（含不定項選擇）課時過程性評價 四 氮氣及氮的固定 一氧化氮和二氧化氮

四氮氣及氮的固定一氧化氮和二氧化氮(30分鐘50分)題組過關(guān)·夯基礎(chǔ)題組一:N2的性質(zhì)及自然界中氮的循環(huán)1.(2分)諺語“雷雨發(fā)莊稼”不包括下列哪個化學(xué)反應(yīng)()A.N2+O22NOB.N2+3H22NH3C.2NO+O2===2NO2D.3NO2+H2O===2HNO3+NO【解析】選B?！袄子臧l(fā)莊稼”,空氣中的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,N2+O22NO;一氧化氮常溫下就易與空氣中的O2反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮氣體,2NO+O2===2NO2;二氧化氮易與水反應(yīng)生成硝酸(HNO3)和一氧化氮,3NO2+H2O===2HNO3+NO;生成的硝酸隨雨水淋灑到大地上,同土壤中的礦物質(zhì)相互作用,生成可溶于水的硝酸鹽可作氮肥,使植物生長得更好,不包括選項中氮氣和氫氣合成氨的反應(yīng)。2.(4分)(雙選)(2024·東營高一檢測)圖中所示氮循環(huán)中,不屬于氮的固定的有()A.N2轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮 B.硝化過程C.反硝化過程 D.N2轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮【解析】選B、C。A.N2轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮,氮元素由游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài),屬于氮的固定,A不符合題意;B.硝化過程中,氮元素始終為化合態(tài),不屬于氮的固定,B符合題意;C.反硝化過程包括NO3-→N2、NO2-→N2、NO3-→NO2-,NO3-→N2、NO2-→N2都是氮元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),NO3-→NO3.(2分)自然界的氮循環(huán)如圖所示,下列說法不正確的是()A.氧元素參與了氮循環(huán)B.②中合成氨屬于人工固氮C.①②③中氮元素均被氧化D.含氮有機物和含氮無機物可相互轉(zhuǎn)化【解析】選C。大氣中的氮氣通過雷電作用與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮,可見氧元素參與了氮循環(huán),故A不選;②中合成氨反應(yīng)是氮氣和氫氣化合生成氨氣,氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài),屬于人工固氮,故B不選;①中氮氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮,氮元素被氧化;②中氮氣和氫氣反應(yīng)生成氨氣,氮氣作氧化劑,被還原;③中豆科植物根部的根瘤菌把氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}等含氮化合物,氮元素被氧化,故選C;從圖中可以看出,含氮有機物和含氮無機物可相互轉(zhuǎn)化,故D不選。【補償訓(xùn)練】氮元素在海洋中的循環(huán),是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中的氮循環(huán)始于氮的固定,循環(huán)過程可用如圖表示。下列關(guān)于海洋氮循環(huán)的說法正確的是()A.海洋中不存在游離的氮B.海洋中的氮循環(huán)始于氮的氧化C.海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的一步是②D.向海洋排放含NO3-的廢水不會影響海洋中N【解析】選C。在海水中溶解了少量的氮氣,因此海洋中存在游離態(tài)的氮,故A錯誤;圖上可以看出海洋中氮的循環(huán)始于氮氣轉(zhuǎn)化為NH4+,過程中N的化合價降低,被還原,故B錯誤;氮的固定是指游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮,因此海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的一步是②,故C正確;根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系,硝酸根離子增多,反硝化作用增強,氮氣增多,轉(zhuǎn)化為NH4+,因此向海洋排放含NO3-的廢水會影響海洋中N題組二:氮的常見氧化物的性質(zhì)4.(2分)(2024·德州高一檢測)下列說法錯誤的是()A.NO2與溴蒸氣的鑒別可以用水、AgNO3溶液或CCl4B.NO2與H2O的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2C.在雷雨天,空氣中的N2和O2可直接反應(yīng)生成NO2D.除去NO中NO2氣體的方法是將氣體依次通入盛有水和濃硫酸的洗氣瓶中【解析】選C。A.溴蒸氣溶于水形成橙紅色溶液,而NO2溶于水與水反應(yīng)形成無色溶液,溴蒸氣和硝酸銀溶液反應(yīng)生成溴化銀淡黃色沉淀,二氧化氮在硝酸銀溶液中反應(yīng)無沉淀生成,溴蒸氣在四氯化碳中溶解,二氧化氮不能溶于四氯化碳,用水、AgNO3溶液或CCl4均可以鑒別NO2和溴蒸氣,A正確;B.NO2與水發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O===2HNO3+NO,該反應(yīng)中N元素的化合價由+4價變?yōu)?5價和+2價,所以生成硝酸的二氧化氮是還原劑,其化學(xué)計量數(shù)是2,生成NO的二氧化氮是氧化劑,其化學(xué)計量數(shù)是1,所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量比、質(zhì)量比都是1∶2,B正確;C.放電條件下氮氣和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NO,化學(xué)方程式為N2+O22NO,NO與O2反應(yīng)生成NO2,即N2和O2不能直接反應(yīng)生成NO2,C錯誤;D.除去NO中的NO2氣體的方法是將氣體依次通入盛有水和濃硫酸的洗氣瓶中,二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮而除去,通過濃硫酸吸收氣體中的水蒸氣干燥一氧化氮,D正確。5.(2分)發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭,其推進(jìn)劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng),產(chǎn)生大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO,這些氣體均為無色,但在衛(wèi)星發(fā)射場看到火箭噴出大量紅煙,產(chǎn)生紅煙的原因是()A.高溫下N2遇空氣生成NO2B.NO遇空氣生成NO2C.CO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2D.NO與H2O反應(yīng)生成H2和NO2【解析】選B。NO是一種極易被空氣中O2氧化的氣體,產(chǎn)物是紅棕色氣體NO2。6.(2分)在汽車尾氣凈化裝置中,氣體在催化劑表面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)的化學(xué)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2【解析】選B。由圖可知該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2,該轉(zhuǎn)化過程中有N、O、C3種元素的化合價發(fā)生變化,A、D正確;NO不穩(wěn)定,與氧氣反應(yīng)生成NO2,該反應(yīng)不需要催化劑,B錯誤;由化學(xué)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。題組三:含NO或NO2的混合氣體溶于水的計算7.(4分)(2024·濟南高一檢測)如圖所示,在注射器里吸入20mLNO,然后吸入5mL水。若再吸入30mL空氣(按O2體積占15計算),夾住彈簧夾,觀察現(xiàn)象(不考慮摩擦力,且所有操作都在常溫常壓下進(jìn)行)。已知常溫常壓下,氣體摩爾體積為24.5L·mol-1,下列說法錯誤的是(A.最終剩余氣體中NO體積為12mLB.可觀察到注射器的活塞緩緩向左移動,最終活塞最左端停在約36mL刻度處C.可觀察到注射器內(nèi)氣體由無色變成紅棕色,最后變成無色D.若反應(yīng)前后液體體積不變,所得硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度約為0.065mol·L-1【解析】選B。A.30mL空氣中氧氣體積為30mL×15=6mL,根據(jù)化學(xué)方程式:2NO+O2===2NO2,20mLNO消耗12mL,生成NO2的體積為12mL,NO2再與水反應(yīng),3NO2+H2O===2HNO3+NO,生成NO為12mL×13=4mL,所以最后剩余NO為(20-12+4)mL=12mL,A正確;B.注射器內(nèi)氣體減少,所以注射器的活塞緩緩向左移動,體積為剩余的NO、空氣和硝酸的體積,約為41mL,B錯誤;C.NO是無色氣體,NO2是紅棕色氣體,所以注射器內(nèi)氣體由無色變成紅棕色,最后變成無色,C正確;D.根據(jù)A中分析可知,若反應(yīng)前后液體體積不變,生成硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.0088.(2分)(2024·濟南高一檢測)在一定條件下,將m體積NO2和n體積O2同時通入倒立于水中且盛滿水的容器內(nèi),充分反應(yīng)后,容器內(nèi)殘留m2體積的氣體,該氣體與空氣接觸未變?yōu)榧t棕色,則m與n的比值為(A.3∶4B.4∶3C.8∶3D.3∶8【解析】選B。在一定條件下,將m體積NO2和n體積O2同時通入倒立于水中且盛滿水的容器內(nèi),充分反應(yīng),NO2和O2溶于水時按照下列反應(yīng)方程式進(jìn)行,化學(xué)方程式為4NO2+O2+2H2O===4HNO3;充分反應(yīng)后,容器內(nèi)殘留m2體積的氣體,該氣體與空氣接觸未變?yōu)榧t棕色,容器中殘留氣體為O2,所以和NO2全部溶于水的O2的體積為m4,殘留m2體積的氣體是氧氣,即n-m4=m2,解得m∶【補償訓(xùn)練】將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中,經(jīng)過足夠長時間后,試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的一半,則原混合氣體中N2和NO2的體積比是()A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.3∶1【解析】選C。氮氣和水不反應(yīng),二氧化氮和水反應(yīng),反應(yīng)方程式為3NO2+H2O===2HNO3+NO(利用差量法):設(shè)原混合氣體中二氧化氮體積是x,氮氣的體積為y3NO2+H2O===2HNO3NO氣體體積減少3 1 3-1x 13x2得12(x+y)=23x,則y∶x=1∶綜合應(yīng)用·拓思維9.(2分)實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去),下列說法正確的是()A.裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液B.若去掉裝置C,對產(chǎn)品純度無影響C.實驗時應(yīng)先加熱C,通入一段時間空氣后再加熱DD.E中堿石灰的作用是吸收尾氣【解析】選C。要制備氮化鎂,需要除去空氣中的氧氣、CO2和水蒸氣,則裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸,A錯誤;若去掉裝置C,鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂,對產(chǎn)品純度有影響,B錯誤;實驗時,應(yīng)先加熱C,通入一段時間空氣除去氧氣,然后再加熱D,C正確;裝置E中堿石灰的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳,避免進(jìn)入D中干擾實驗,D錯誤。10.(4分)氮元素是空氣中含量最多的元素,在自然界中的分布十分廣泛,在生物體內(nèi)亦有極大作用。一定條件下,含氮元素的物質(zhì)可發(fā)生如圖所示的循環(huán)轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是()A.圖中屬于“氮的固定”的是k和lB.表示循環(huán)中發(fā)生非氧化還原反應(yīng)的過程只有aC.若反應(yīng)h是在NO2與H2O的作用下實現(xiàn),則該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1D.若反應(yīng)i是在酸性條件下由NO3-與Fe2+的作用實現(xiàn),則該反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++NO3-+4H+===3Fe【解析】選D。氮的固定是指氮由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài),圖中屬于“氮的固定”的是k和c,A不正確;表示循環(huán)中發(fā)生非氧化還原反應(yīng)的過程有a和l,B不正確;若反應(yīng)h是在NO2與H2O的作用下實現(xiàn),反應(yīng)為3NO2+H2O===2HNO3+NO,則該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2,C不正確;若反應(yīng)i是在酸性條件下由NO3-與Fe2+的作用實現(xiàn),則產(chǎn)物為NO、Fe3+和水,離子方程式為3Fe2++NO3-+4H+===3Fe3+11.(10分)某?；瘜W(xué)興趣小組用如圖所示裝置驗證NO2的氧化性和NO的還原性。已知:①裝置甲中發(fā)生的反應(yīng)為Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。②硝酸具有揮發(fā)性,可將I-氧化成I2。請回答下列問題:(1)裝置乙中的現(xiàn)象是溶液變藍(lán)色。(2分)

【解析】(1)碘化鉀被氧化為單質(zhì)碘,碘遇淀粉變藍(lán)。(2)說明NO具有還原性的操作和現(xiàn)象是打開活塞,擠壓空氣囊,丙中氣體由無色變?yōu)榧t棕色。(3分)

【解析】(2)丙中NO2與水反應(yīng)生成的NO會和氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO2,證明NO具有還原性,故操作為打開活塞,擠壓空氣囊,現(xiàn)象為丙中氣體由無色變?yōu)榧t棕色。(3)小組一成員對實驗設(shè)計提出了疑問,他認(rèn)為乙中的現(xiàn)象不足以證明NO2的氧化性,他的理由是NO2和水反應(yīng)生成的HNO3是一種氧化性酸,揮發(fā)出來的HNO3也可將I-氧化成I2,使溶液變藍(lán)。(3分)

【解析】(3)濃硝酸具有揮發(fā)性,且NO2與水反應(yīng)生成硝酸,硝酸具有強氧化性,也能將碘離子氧化成單質(zhì)碘,使溶液變藍(lán),對NO2的性質(zhì)檢驗造成干擾。(4)小組另一成員為探究NO2的氧化性,進(jìn)行如下實驗(如圖所示)。根據(jù)圖B和圖C中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式:NO2+SO2===NO+SO3。(2分)

【解析】(4)根據(jù)題圖B中“無色氣體”,題圖C中“有紅棕色氣體產(chǎn)生”,說明題圖B中反應(yīng)生成了NO,即NO2和SO2反應(yīng),NO2轉(zhuǎn)化為NO,表現(xiàn)氧化性,而SO2則表現(xiàn)還原性,被氧化,硫元素化合價升高,只能變成+6價,應(yīng)轉(zhuǎn)化為SO3,故化學(xué)方程式為NO2+SO2===NO+SO3。遷移創(chuàng)新·提素能12.(14分)二氧化氮污染物可能導(dǎo)致人類呼吸系統(tǒng)面臨健康風(fēng)險。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,故應(yīng)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+2NaOH===2NaNO2+H2OⅠ2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2OⅡ①在反應(yīng)Ⅰ中,氧化劑是NO2,在反應(yīng)Ⅱ中,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1。(3分)

②由反應(yīng)Ⅱ判斷二氧化氮不是(填“是”或“不是”)酸性氧化物。解釋原因:因為二氧化氮與堿反應(yīng)生成兩種鹽,且氮元素化合價發(fā)生變化。(3分)

【解析】(1)①在反應(yīng)Ⅰ中NO2中的氮元素化合價降低作氧化劑;在反應(yīng)Ⅱ中氧化劑和還原劑都是NO2,它們的物質(zhì)的量之比為1∶1。②二氧化氮與堿反應(yīng)生成兩種鹽,且氮元素化合價發(fā)生變化,二氧化氮不是酸性氧化物。(2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質(zhì)對大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器,使它們發(fā)生反應(yīng),試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NO+2CON2+2CO2。(3分)

【解析】(2)根據(jù)原子守恒定律結(jié)合題目信息可知,一氧化氮與一氧化碳反應(yīng)后生成的對大氣無污染的物質(zhì)