2019_2020学年新教材高中化学课时跟踪检测十七3.3第一课时自然界中的氮循环氮的固定含解析鲁科版必修第一册.doc
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课时跟踪检测(十七) 自然界中的氮循环 氮的固定 A级—学业水平考试达标练 1.下列过程不属于氮的固定的是( ) A.雷电时生成氮的氧化物 B.工业上用氢气与氮气合成氨 C.植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐 D.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐 解析:选C 氮的固定就是将游离态的氮转化为氮的化合物的过程。植物的根从土壤中吸收NH和硝酸盐与氮的固定无关。 2.下列关于NO、NO2的描述中正确的是( ) A.NO是红棕色气体,易溶于水,是酸性氧化物 B.NO2可用排水法收集,且可由N2和O2化合而得到 C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 D.NO、NO2互为同素异形体,且NO是汽车尾气的有害成分之一 解析:选C NO2是红棕色气体,易溶于水,是酸性氧化物,A项错误;NO2 易溶于水,不可用排水法收集,且N2和O2化合只能得到NO,B项错误;同素异形体指的是由同一种元素组成的性质不同的几种单质,故NO和NO2不是同素异形体,D项错误。 3.N2是空气的重要组成部分,因此有科学家根据蒸汽机的原理,设计制造出液氮蒸汽机,即利用液态氮的蒸发来驱动机车,从而达到环境保护的目的。其主要依据是( ) A.液态氮的沸点为-195.8 ℃,远低于常温 B.N2在空气中燃烧放热 C.N2与H2反应放热 D.N2在空气中约占78%(体积分数) 解析:选A N2在空气中不能燃烧,B错误;N2与H2反应需高温、高压、有催化剂的条件,生成NH3不利于环保,C错误;N2在空气中的比例大与蒸汽机工作原理无关,D错误;液态氮沸点低,常温时汽化体积膨胀做功,A正确。 4.火箭推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温无色气体(CO2、H2O、N2、NO)从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色的气体,产生红棕色的气体的原因是( ) A.NO遇空气生成NO2 B.高温下N2遇空气生成NO2 C.CO2与N2反应生成CO和NO2 D.NO和H2O反应生成H2和NO2 解析:选A 从产生的气体中可以看出能变红棕色的情况就是NO遇空气生成NO2。 5.用碱液吸收工业制硝酸的尾气的化学方程式为NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,其中生成物NaNO2为( ) A.既是氧化产物又是还原产物 B.既是氧化剂又是还原剂 C.只是还原剂的氧化产物 D.只是氧化剂的还原产物 解析:选A NO中+2价的氮元素与NO2中+4价的氮元素在反应后变为NaNO2中的+3价,因此NaNO2既是氧化产物也是还原产物。 6.按图进行实验。试管中装有12 mL NO,然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2,下列是有关最终状态的描述: ①试管内气体呈红棕色 ②试管内气体呈无色 ③试管内液面不变 ④试管内液面上升 ⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO 其中正确的是( ) A.①③ B.②④⑤ C.②④⑥ D.②③⑤ 解析:选C 根据4NO+3O2+2H2O===4HNO3可得,剩余气体应为NO,体积为 mL,试管内液面上升。 7.某试管中盛装的是红棕色气体(可能是两种气体的混合物),当倒扣在盛水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,则原来试管中盛装的气体是( ) A.一定是O2与NO2的混合气体 B.可能是NO和NO2的混合气体 C.可能是N2与NO2的混合气体 D.只可能是NO2一种气体 解析:选B 气体为红棕色,则一定有NO2,倒扣在盛水的水槽中时,与H2O反应生成NO,所以水未能充满试管,当多次充入O2后,试管内完全被水充满,则不可能含有N2;当气体中混有少量O2或NO时,仍会出现相同的现象,故B项正确。 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如图实验的处理,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: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。 9.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.O2 B.NO2 C.NO2和O2 D.NO2和NO 解析:选C NO2气体通入过量小苏打溶液中发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,HNO3+NaHCO3===NaNO3+H2O+CO2↑,据3NO2~2HNO3~2CO2~NO可知,逸出的气体为体积比为2∶1的CO2和NO混合气体。当通过足量的过氧化钠时发生反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2NO+O2===2NO2,据反应方程式可知NO与O2反应时,O2过量,故收集到的气体是NO2与O2的混合气体,C正确。 10.(2019·泰安高一期末)将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后气体体积缩小为30 mL,则原混合气体中NO2和NO的体积比是( ) A.5∶3 B.3∶5 C.3∶2 D.2∶3 解析:选C 3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应中NO2转化为 体积的NO而使NO2体积减少。气体体积减少20 mL,所以NO2的体积是30 mL,NO的体积是20 mL,则原混合气体中NO2和NO的体积比是3∶2。 11.某同学收集了一集气瓶红棕色气体,用玻璃片盖好,然后向其中加入少量水,振荡后变为无色,然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内,气体又变为红棕色。 (1)集气瓶内红棕色的气体是________。 (2)气体颜色变化的原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 有关的化学方程式是________________________________________________。 (3)在收集该红棕色气体时用什么方法?做该实验时应注意什么问题?为什么? 解析:在中学阶段常见的红棕色气体有NO2和溴(Br2)蒸气,能产生题干现象的是NO2,由于NO2的密度比空气大,应用向上排空气法收集;又因NO2是毒性气体,应收集尾气,同时应在通风条件下进行,防止意外发生。 答案:(1)NO2 (2)NO2与H2O反应生成无色NO,NO遇空气中的O2反应生成红棕色的NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO、2NO+O2===2NO2 (3)收集NO2应用向上排空气法。做该实验时要注意通风及尾气吸收,因为NO和NO2都有毒。 12.近年来,科学家发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、提高免疫力、增强记忆力的功能而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题: (1)NO对环境的危害主要是________(填标号)。 A.破坏臭氧层 B.高温下能使一些金属被氧化 C.形成酸雨 D.与人体血红蛋白结合 (2)在含Cu+的酶的活化中心,亚硝酸根离子(NO)可转化为NO,写出Cu+和NO在酸性水溶液中反应的离子方程式:_____________________________________。 (3)常温下,在一个体积固定的容器里,把NO气体压缩到100个大气压。将容器中气体加热到50 ℃,发现气体的压强迅速下降,至略小于下降前压强的 时就不再变化,已知其中一种产物为N2O,写出上述变化的化学方程式:____________________________________。 解析:(1)NO对环境的危害主要是破坏臭氧层和被空气中氧气氧化为NO2,再与水反应产生硝酸而形成酸雨,故选AC。(2)NO转化为NO是还原反应,所以Cu+被氧化为Cu2+,Cu+和NO在酸性水溶液中反应的离子方程式:Cu++NO+2H+===Cu2++NO↑+H2O。(3)若NO转化为N2O和O2,则气体的压强下降至原来的,不符合题意;若NO转化为N2O和NO2,少量NO2转化为N2O4,则气体的压强下降至略小于原来的,符合题意,所以上述变化的化学方程式:3NO===N2O+NO2。 答案:(1)AC (2)Cu++NO+2H+===Cu2++NO↑+H2O (3)3NO===N2O+NO2 13.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如图实验: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,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 ①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。 产生此现象的化学方程式为______________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2。(2)轻轻摇动圆底烧瓶,使得NO2与水发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,所以烧杯中红棕色气体又变为无色,且烧瓶内压强减小,烧杯中的水倒吸到烧瓶内,导致烧瓶中液面上升。 答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO+O2===2NO2 (2)①烧杯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) 3NO2+H2O===2HNO3+NO B级—选考等级考试增分练 1.在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是( ) A.NO是该过程的中间产物 B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应 C.汽车尾气的主要污染成分包括CO2和NO D.催化转化总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2 解析:选D NO2是该过程的中间产物,A错误;NO和O2的反应不需要催化剂,B错误;汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO,C错误。 2.向盛有15 mL NO气体,倒立于水槽的试管中通入O2,充分反应后,试管中还剩余气体3 mL,则通入的O2体积可能是( ) ①9 mL ②12.25 mL ③14.25 mL ④15.0 mL A.①② B.②③ C.①③ D.③④ 解析:选C 此题属于混合气体与水反应的计算,应分析讨论试管中剩余的3 mL气体为何物,依据有关反应的化学方程式进行计算。 (1)若剩余气体是NO, 则反应的NO为15 mL-3 mL=12 mL。 据总反应式: 4NO + 3O2+2H2O===4HNO3 4 3 12 mL V(O2) V(O2)=9 mL。 (2)若剩余的气体为O2,则反应的NO为 15 mL, 4NO + 3O2+2H2O===4HNO3 4 3 15 mL V(O2) V(O2)=11.25 mL。 则通入O2的总体积为11.25 mL+3 mL=14.25 mL。 3.(2019·泰安高一期末)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中余下气体的体积为0.5a mL。 (1)将A倒插入B水槽中发生的反应为________________________________________ ________________________________________________________________________,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向余下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水槽中后,发生反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,氧化剂与还原剂均为NO2,质量比为1∶2。根据题意有n(NO2)+n(NO)=[n(NO2)+n(NO)],n(NO2)∶n(NO)=3∶1。(2)试管A中剩余0.5a mL气体为NO,通入氧气后,发生反应2NO+O2===2NO2,4NO2+O2+2H2O===4HNO3,可写为4NO+3O2+2H2O===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,根据原子守恒,n(HNO3)=n(气体)=,c(HNO3)== mol·L-1。 答案:(1)3NO2+H2O===2HNO3+NO 1∶2 3∶1 (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) 4.为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计了以下实验:用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间后,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。 (1)如果装置A中通入的氧气恰好使液体充满集气瓶,假设瓶内液体不扩散。 ①写出A中总反应的化学方程式:___________________________________________ ________________________________________________________________________;该实验对工业上 生产硝酸的启示是_______________________________________________________。 ②假设该实验条件下,气体摩尔体积为a L·mol-1,集气瓶中溶液的物质的量浓度为________。 (2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液,通入氧气前后,实验现象可能为________________________;写出化学方程式:__________________________________。 (3)溶液充满集气瓶后,在B水槽里滴加硝酸钡溶液,可能观察到的现象为______________;写出所有反应的离子方程式:____________________________________; 证明B水槽反应后溶液里有Cl-的操作方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)①A瓶中发生的反应有:3NO2+H2O===2HNO3+NO,2NO+O2===2NO2,总反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3。工业上利用二氧化氮与水反应制硝酸,为了使原料充分利用,不排放大气污染物NO,应向吸收塔(向NO2中)通入足量空气,使氮的氧化物全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为V L,NO2气体体积为V L,n(NO2)== mol,最后充满液体,硝酸溶液体积为V L,c(HNO3)== mol·L-1。(2)SO2溶于水生成H2SO3,H2SO3是中强酸,通入O2反应后,生成强酸(硫酸),溶液红色变深。(3)Cl2在水中将SO2氧化成H2SO4,检验Cl-前要除去SO。 答案:(1)①4NO2+O2+2H2O===4HNO3 在吸收塔里充入足量空气 ② mol·L-1 (2)红色由浅变深 2SO2+O2+2H2O===2H2SO4 (3)出现白色沉淀 Cl2+SO2+2H2O===2Cl-+SO+4H+,Ba2++SO===BaSO4↓ 取少量反应后的溶液于试管中,向试管里加入过量的硝酸钡溶液,待沉淀完全后,静置,取上层清液加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则说明原溶液中含有Cl- - 8 -- 配套讲稿:
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