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2025苏教版化学必修第二册
分层作业7　氮的固定
A级必备知识基础练
1.下列过程不属于氮的固定的是(　　)
A.工业制氨气
B.雷雨天产生NO
C.由氨气生成硝酸铵
D.氮气在根瘤菌作用下生成N
2.农业上有一句俗语“雷雨发庄稼”,该过程发生的下列变化不正确的是(　　)
A.N2+2O22NO2
B.3NO2+H2O2HNO3+NO
C.2NO+O22NO2
D.HNO3跟土壤中的矿物作用生成硝酸盐
3.在NO2与水的反应中(　　)
A.氮元素的化合价不发生变化
B.NO2只是氧化剂
C.NO2只是还原剂
D.NO2既是氧化剂又是还原剂
4.下列关于氮气的说法不正确的是(　　)
A.通常情况下N2性质很稳定,故N2可在电焊时作为保护气
B.反应N2+O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C.N2的质量约占空气总质量的
D.在反应3Mg+N2Mg3N2中,N2是氧化剂
5.下列对3NO2+H2O2HNO3+NO反应的说法正确的是(　　)
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时,有3 mol电子发生转移
6.(2024河北石家庄高一期中)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是(　　)
A.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气过程是化学变化
B.化石燃料燃烧时通常不释放出氮氧化物
C.汽车尾气中排放的氮氧化物是由游离态氮转化来的
D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
7.氮循环的一部分如图所示:
(1)反应②的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)实验室收集NO的方法为　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)化合物A的化学式是　　　　　　。
(4)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应:2NO+2CO2CO2+N2,当生成1 mol N2时,被还原的NO为　　　　 mol。
B级关键能力提升练
8.在一定条件下,将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量水中,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
9.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是 (　　)
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　
④N2→NO　⑤N2→NH3
A.① B.②⑤ C.④ D.③④
10.(2024河北邯郸高一期中)近年来在中国汽车的销量大幅增长的同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
B.催化转化总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2
C.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物
D.汽车尾气中没有NO2
11.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,即利用液氮的蒸发来驱动机车,从而达到保护环境的目的。其主要依据是(　　)
A.液氮的沸点为-195.8 ℃,远低于常温
B.氮气与氧气在常温下反应生成一氧化氮
C.N2与H2反应转变成含氮化合物
D.N2在空气中约占78%(体积分数)
12.海洋生物参与氮循环的过程如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.反应①中发生了电子转移
B.反应③⑤属于氮的固定
C.反应③可能有氧气参与
D.生物死亡后,氮不再参与海洋中的氮循环
13.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去):
下列说法正确的是(　　)
A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B.若去掉装置C,对产品纯度无影响
C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D
D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
14.(2024河南南阳高一期末)如图所示,在注射器里吸入20 mL NO,然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气(按O2体积占20%计算),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力,即所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下,气体摩尔体积为24.5 L·mol-1,下列说法错误的是(　　)
A.最终剩余气体中NO体积为12 mL
B.可观察到注射器的活塞缓缓向左移动,最终活塞最左端停在约36 mL刻度处
C.可观察到注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色
D.若反应前后液体体积不变,所得硝酸溶液的浓度约为0.065 mol·L-1
15.氮循环和硫循环是自然界中两种重要的元素循环过程,下列说法正确的是(　　)
选项 比较 氮循环 硫循环
A 异 氮元素会进入大气 硫元素不会进入大气
B 氮循环过程有生物圈参与 硫循环过程无生物圈参与
C 同 人类活动对氮循环和硫循环都造成巨大影响
D 氮循环和硫循环对环境的影响是都能导致温室效应
C级学科素养拔高练
16.汽车尾气中常含有CO、NOx等气体。为减轻污染,一般汽车都加装了“催化净化器”,可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理,设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。
(1)装置(Ⅲ)的主要作用为　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)装置(Ⅰ)停止加强热,打开活塞K,充入适量氧气时,装置(Ⅱ)中可观察到的现象是 　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该套装置中有不完善之处,还应在装置(Ⅳ)后补充　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)工业上常用纯碱溶液来吸收NOx,有关反应的化学方程式为2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2、NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2。现有标准状况下a L NO2和b L NO的混合气体恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收,则a、b应满足的关系为　　　　。Na2CO3溶液的物质的量浓度为　　　 mol·L-1。
分层作业7　氮的固定
1.C　
2.A　解析 N2和O2在雷电条件下反应生成NO,而不是NO2。
3.D　
4.C　解析 N2可在电焊时作为保护气,利用了氮气的稳定性,A正确;汽车尾气造成污染的主要原因之一是N2+O22NO,B正确;氮气的体积约占空气总体积的,不是质量分数,C错误;在反应3Mg+N2Mg3N2中,氮元素的化合价降低,得电子发生还原反应,则N2是氧化剂,D正确。
5.A　解析 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,硝酸为氧化产物,NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1,还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6 mol NO2参与反应,则转移4 mol电子。
6.B　解析 豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮,该过程氮元素由游离态转化为化合态,属于化学变化,A正确;化石燃料中含有氮元素,燃烧产生氮的氧化物,所以化石燃料燃烧能够释放出氮氧化物,B错误;汽油燃烧时,空气中的氮气与氧气反应生成氮的氧化物,C正确;根据自然界中氮循环示意图可知,碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环,D正确。
7.答案 (1)2NO+O22NO2
(2)排水法　(3)HNO3　(4)2
解析 (1)反应②是NO与氧气化合生成NO2,反应的化学方程式是2NO+O22NO2。(2)NO易被氧气氧化,实验室常用排水法收集NO。(4)根据化学方程式2NO+2CO2CO2+N2可知,NO中氮元素的化合价从+2价降低到0价,NO是氧化剂,被还原,当生成1 mol N2时,被还原的NO为2 mol。
8.D　解析 首先分析剩余的2 mL气体有两种可能。若剩余的2 mL气体是O2,则V(NO2)=×(12-2) mL=8 mL,则混合气中的V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的2 mL气体是NO,则混合气中的V(O2)=(12 mL-2 mL×3)×=1.2 mL,D项正确。
9.C　解析 ①N2→NO2不能一步完成,②③NO2与H2O反应即可,但H2O不是氧化剂,④N2→NO中N2被氧化,需要加入氧化剂,⑤N2与H2反应生成NH3,加入的H2是还原剂。
10.B　解析 N2不是污染物,A错误;由图可知CO、NO和O2在催化剂作用下转化为CO2、N2,转化反应可表示为2NO+O2+4CO4CO2+N2,B正确;反应中NO转化为N2,N元素化合价降低,NO作氧化剂,N2为还原产物,C错误;NO和O2直接接触也能发生反应生成NO2,D错误。
11.A　解析 液氮沸点低,常温时汽化,体积膨胀做功,可驱动机车,A正确;氮气与氧气在常温下不反应,B错误;N2与H2反应需高温、高压、有催化剂的条件,生成NH3不利于保护环境,C错误;N2在空气中占的体积比大与蒸汽机工作原理无关,D错误。
12.C　解析 反应①中化合价未发生变化,则没有发生电子转移,A错误;氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮,故反应③⑤不属于氮的固定,B错误;反应③N2H4中氮元素的化合价升高,失去电子,作还原剂,需要氧化剂参与反应,可能有氧气参与,C正确;根据图中信息可知,生物死亡后,氮参与海洋中的氮循环,D错误。
13.C　解析 要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时应先加热C,通入一段时间空气除去氧气,再加热D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,D错误。
14.B　解析 30 mL空气中氧气体积为30 mL×0.2=6 mL,根据方程式2NO+O22NO2,20 mL NO消耗12 mL,生成NO2的体积为12 mL,NO2再与水反应,3NO2+H2O2HNO3+NO,生成NO为12 mL×=4 mL,所以最后剩余NO为(20-12+4) mL=12 mL,A正确;注射器内气体减少,所以注射器的活塞缓缓向左移动,体积为剩余的NO、N2和水的体积,约为41 mL,B错误;NO是无色气体,NO2是红棕色气体,所以注射器内气体由无色变成红棕色,最后变成无色,C正确;根据A中分析可知,若反应前后液体体积不变,生成硝酸的物质的量浓度为≈0.065 mol·L-1,D正确。
15.C　解析 人类活动对氮循环和硫循环都造成巨大影响,硫的燃烧产生二氧化硫气体,N元素形成的一氧化氮和二氧化氮等气体,这些气体都能进入大气,对大气产生污染。蛋白质中含有碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素,所以氮、硫两种元素都能以无机物和有机物的形式参与循环,且氮、硫的化合物对温室效应几乎没有影响。
16.答案 (1)检验CO是否转化为CO2
(2)有红棕色气体生成　(3)尾气处理装置
(4)a∶b≥1∶1　
解析 (1)CO、NO在催化剂条件下转化为N2和CO2,澄清石灰水是检验CO是否转化为CO2。
(2)充入适量氧气时,NO与O2反应生成NO2,有红棕色气体生成。
(3)尾气中有未反应的CO、NO,应该有尾气处理装置。
(4)根据反应2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2、NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2可知,NO2和NO的物质的量之比应大于或等于1∶1,气体才会反应完全。与NO2和NO反应的Na2CO3的物质的量为 mol,与NO2单独反应的Na2CO3的物质的量为 mol,故Na2CO3的物质的量浓度为c(Na2CO3)= mol·L-1。
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