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2025人教版化学必修第二册
分层作业4　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮
A 级　必备知识基础练
题组1.氮气的结构与化学性质
1.(2024·江苏南通海安高一期末)氮是植物生长所需要的营养元素,而空气中的N2不能被植物直接吸收。自然界通过根瘤菌固氮和雷电固氮两种形式,将氮元素转化为植物能吸收的含氮化合物。下列不属于氮的固定的是(　　)
A.N2+O22NO
B.2NO+O22NO2
C.N2+3H22NH3
D.3Mg+N2Mg3N2
2.(2024·山西晋城高一期末)下列关于自然界中氮循环的说法错误的是(　　)
A.氮肥的有效成分均为铵盐
B.雷电作用固氮中氮元素被氧化
C.人工固氮主要是通过控制条件将氮气转化为氮的化合物
D.动物排泄物中的氮元素被细菌分解进入大气
3.(2024·江西抚州七校高一联考)近日,某科学家开发出常压旋转滑动弧实现高效固氮,如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.该过程为生物固氮
B.该过程中太阳能、风能转化为电能,最终转化为化学能
C.该转化过程中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3
D.HNO3和NH3生成NH4NO3的反应是化合反应
题组2.氮氧化物的性质及相关计算
4.(2024·河南开封高一联考)汽车尾气中的NOx、CO、碳氢化合物通过排气系统的净化装置(催化剂主要由Rh、Pd、Pt等物质和稀土材料组成)转化过程如图。下列分析不正确的是(　　)
A.该净化装置可将有毒的氮氧化物转化为无毒的氮气
B.该过程中CO是还原剂
C.该过程中NOx发生了还原反应
D.该过程中,碳氢化合物没有发生反应
5.(2024·安徽合肥六校联盟高一联考)在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为(　　)
①1.2 mL　②2.4 mL　③3 mL　④4 mL
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
6.(2024·福建宁德高一期末)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.在转化过程中,氮元素均被氧化
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.储存过程中当消耗2 mol O2时,转移电子4 mol
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
7.(2024·江苏常州高一期末)利用石灰乳、尿素等吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2),石灰乳吸收时主要反应为NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O。下列关于氮氧化物的形成、吸收等说法正确的是(　　)
A.由上述反应可知,NO和NO2都是酸性氧化物
B.用石灰乳吸收硝酸工业的尾气时,NO是氧化剂,NO2是还原剂
C.收集NO2气体时采用排水法,可提高NO2气体的纯度
D.用CO(NH2)2可将NO2转化为N2,是利用了CO(NH2)2的还原性
B 级　关键能力提升练
8.(2024·河北邢台第二中学高一期中)富氧条件下,一种利用氨通过铜交换沸石催化还原氮氧化物的原理如图,下列说法正确的是(　　)
A.该过程属于人工固氮
B.该过程中,只存在极性键的断裂与形成
C.每转移3 mol e-,生成22.4 L N2
D.总反应方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O
9.(2024·山东济宁兖州区高一统考)将盛有25 mL NO2和O2混合气体的量筒倒置于盛满水的水槽中,一段时间后,气体体积减小到5 mL且不再变化(同温同压下测定),则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为(　　)
A.1∶1 B.18∶7
C.9∶16 D.23∶2
10.(2024·陕西西安高一期末)氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程如图所示,下列说法不正确的是(　　)
A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B.海洋中存在游离态的氮和化合态的氮
C.②中的含氮物质转化属于氮的固定
D.向海洋排放含N的废水会影响海洋中N的含量
11.(2024·湖南师大附中高一月考)CO2、SO2的混合气体和NO2同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示),下列有关说法中合理的是(　　)
A.洗气瓶中产生的沉淀是BaCO3
B.在X导管出来的气体中无CO2
C.洗气瓶中产生的沉淀是BaSO4
D.在X导管口有红棕色气体逸出
C 级　学科素养拔高练
12.(2024·北京石景山区高一期末)Ⅰ.自然界的氮循环如图所示,回答下列问题。
(1)在①、②、③中,属于氮的固定的是　　　　　　　　。
(2)如图为N2转化为HNO3的流程。
N2NONO2HNO3
①N2转化为NO的化学方程式为 　　　　　　　　。
②NO2转化为HNO3的反应中,NO2体现　　　　　　性。
(3)N2也可以转化为NH3,写出工业合成氨的化学方程式:　 　　　　　　　。
Ⅱ.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按下图装好实验装置,并检查装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(4)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为　　　　　　　　　,产生此现象的化学方程式为　 　　　　　　　　。
(5)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　 　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：
1.B　解析 氮的固定是指由N2生成含氮化合物的过程,NO和O2反应生成NO2不属于氮的固定。
2.A　解析 氮肥有铵态氮肥和硝态氮肥,故有效成分不一定都是铵盐,A错误。
3.A　解析 人类利用太阳能、风能将N2和O2转化成NO、NO2、HNO3等,属于人工固氮,A错误;太阳能、风能转化为电能,在放电条件下合成NO,最终转化为化学能,B正确;根据流程图,NO2和空气中的O2、H2O反应生成HNO3,C正确;由图可知,HNO3和NH3发生反应生成NH4NO3,属于化合反应,D正确。
4.D　解析 根据图示信息,NOx经过该净化装置转化为无毒的N2,A正确;CO经过该净化装置转化为CO2,C元素化合价升高,为还原剂,B正确;NOx经过该净化装置转化为无毒的氮气,反应中N元素化合价降低,被还原,发生还原反应,C正确;该过程中,碳氢化合物经过该净化装置转化为CO2、H2O,发生了化学反应,D错误。
5.D　解析 根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3分析,若剩余的气体是O2,则V(NO2)=×(12-2) mL=8 mL,V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)~6 mL NO2,则有V(O2)=×(12-6) mL=1.2 mL。
6.D　解析 根据图示可知,Ba(NO3)2与CO、CxHy转化成N2、BaO、H2O、CO2的过程中,N元素化合价降低被还原,A错误;BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,B错误;根据化合价和电子转移可得:O2~4e-,消耗2 mol O2时,转移电子8 mol,C错误;整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,D正确。
7.D　解析 酸性氧化物与碱反应生成盐和水,且发生非氧化还原反应,题中反应N元素化合价变化,属于氧化还原反应,故NO和NO2都不是酸性氧化物,A错误;NO→Ca(NO2)2中N元素被氧化,NO2→Ca(NO2)2中N元素被还原,故NO2是氧化剂,NO是还原剂,B错误;NO2能和水反应生成硝酸和NO,不能采用排水法收集,C错误;用CO(NH2)2将NO2转化为N2过程中,CO(NH2)2→N2中N元素由-3价升高到0价,故CO(NH2)2作还原剂,利用的是CO(NH2)2的还原性,D正确。
8.D　解析 该过程是含氮化合物转化为氮气单质,不属于固氮作用,A错误;该过程中,存在极性键和非极性键的断裂与形成过程,B错误;题目未指明是否处于标准状况下,C错误;根据图像,反应物为NH3、NO和O2,生成物为N2,Cu+为催化剂,总反应方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O,D正确。
9.D　解析 NO2和O2混合气体与水发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反应后剩余5 mL气体,讨论:若剩余气体为O2,结合反应可知,反应消耗16 mL NO2和4 mL O2,则原混合气体中NO2和O2的体积比为16 mL∶(4 mL+5 mL)=16∶9,C错误。若剩余气体为NO,结合反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则参与该反应的NO2为15 mL;结合反应4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,参与该反应的NO2为8 mL,O2为2 mL,则原混合气体中NO2和O2的体积比为(15 mL+8 mL)∶2 mL=23∶2,D正确。
10.A　解析 从题图中可以看出,海洋中的氮循环起始于空气中N2的溶解,A不正确;海洋中存在N2、N、N等,所以存在游离态的氮和化合态的氮,B正确;②中的含氮物质由游离态转化为化合态,则属于氮的固定,C正确;向海洋排放含N的废水,会经过两次反硝化作用,并可转化为N,从而影响海洋中N的含量,D正确。
11.C　解析 SO2和NO2同时通入足量氯化钡溶液中,生成H2SO4和NO,CO2不参与反应,从X口逸出。生成的H2SO4与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,无BaCO3产生。
12.答案 Ⅰ.(1)①②
(2)①N2+O22NO　②氧化和还原
(3)N2+3H22NH3
Ⅱ.(4)烧瓶中气体变为红棕色　2NO+O22NO2
(5)①烧瓶中红棕色气体又变为无色
②烧杯中的水倒吸入烧瓶中(或烧瓶中液面上升)　3NO2+H2O2HNO3+NO
解析 Ⅰ.氮在自然界中的循环转化过程是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤,为动植物所利用,最终又在微生物的参与下返回大气中,如此反复循环。大气中的氮气通过雷电作用生成一氧化氮,实现单质变化为化合物,属于氮的固定,空气中的氮气在根瘤菌等微生物的作用下会形成硝酸盐作为肥料被植物吸收。
Ⅱ.打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶,NO与O2反应生成NO2,气体变为红棕色;随后NO2与水反应生成HNO3和NO,气体重新变为无色。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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