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2026人教版高中化学必修第二册
第五章　化工生产中的重要非金属元素
第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮
基础过关练
题组一　氮气与氮的固定
1.(2025北京大学附中期中)下列反应属于自然固氮作用的是(　　)
A.植物利用铵盐和硝酸盐合成蛋白质
B.NH3经催化氧化生成NO
C.实验室里让镁在N2中燃烧,得到氮化镁
D.在闪电的作用下,空气中的N2和O2反应生成NO
2.(教材习题改编)下列关于氮气的说法中,正确的是　(　　)
A.通常情况下,氮气性质比较稳定
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.1 mol N2与3 mol H2完全反应可生成2 mol NH3
D.氮元素是活泼的非金属元素,氮气在化学反应中只能作氧化剂
3.(2025陕西商洛月考)自然界中的氮循环过程如图所示,下列有关叙述错误的是(　　)
A.过程①、②及工业合成氨均属于氮的固定
B.反应④中,生成1 mol N,至少需要提供4 mol O2
C.反应③的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3
D.过程中参与循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素
题组二　一氧化氮和二氧化氮
4.(易错题)(2025四川乐山一中月考)下列关于NO、NO2的说法正确的是(　　)
A.NO2能与水反应生成硝酸,但NO2不是酸性氧化物
B.NO2可由N2与O2反应直接制备
C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液,溶于足量NaOH溶液得无色溶液的是NO2,得橙色溶液的为溴蒸气
D.NO、NO2均可用排水法收集
5.(2024河北石家庄月考)为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验。按图组装好实验装置,并检验装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(1)打开止水夹a,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关闭止水夹a,首先观察到烧瓶中的现象是　　　　　　　　　　　,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　　　　　　　　　　　　,产生此现象的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,操作的关键是　　　　　　　　　　　　　。
(4)已知NO能与Mn在酸性条件下反应生成N和Mn2+,写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　氮气与氮氧化物的性质与转化
1.(2025福建福州福九联盟期中联考)光照条件下,在催化剂表面进行N2与O2反应的两种途径如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.NO在人体内能扩张血管,提高免疫力等,因此大气中的NO对人体无害
B.氮氧化物随意排放至空气中易形成酸雨
C.途径②中,N2发生了还原反应
D.选择合适的催化剂,可以使N2与O2一步化合生成NO2
2.(2025江苏无锡期中)科学研究人员发现,在有机碳源和微生物的作用下,可以实现大气中的氮循环(如图所示),减少对环境的污染。下列说法错误的是(　　)
A.N2转化成N属于氮的固定
B.图中氮元素的化合价有0、+3、+5、-3
C.转化过程中N被甲醇(CH3OH)氧化为N2
D.N与N反应的离子方程式为N+N N2↑+2H2O
题组二　有关氮的氧化物的计算
3.(2025河北衡水二中期中)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(假设只含两种气体,且氮气与氧气的体积比为4∶1),夹住弹簧夹,观察现象(不考虑摩擦力,所有操作都在常温常压下进行)。已知常温常压下,气体摩尔体积约为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
4.(2025山东聊城一中月考)硝酸工业生产中常用纯碱溶液吸收排出的氮氧化合物废气,废气中只含有NO2或NO2与NO的混合物。将一定量的废气通入足量的Na2CO3溶液中被完全吸收,溶液中生成的N、N两种离子的物质的量与混合气体中NO2的物质的量分数x[x=]变化关系如图所示。
已知溶液中可发生以下两个反应:
①NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2;②2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2
下列说法正确的是(　　)
A.图中线段b表示N的物质的量的变化
B.随x值增大,溶液中n(N)+n(N)增大
C.x=0.6时,反应中可收集到标准状况下22.4 L CO2
D.若测得所得溶液中n(N)为0.4 mol,则x的值为0.75
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D　固氮是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程(破题关建),D正确。
2.A　氮气分子中含有氮氮三键,性质比较稳定,A正确;N2不能在O2中燃烧,N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO,B错误;N2与H2的反应是可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,C错误;氮气中氮元素的化合价为0价,在化学反应中既可以升高也可以降低,既可作氧化剂,也可作还原剂,D错误。
3.B　过程①、②及工业合成氨都是将游离态氮转化为化合态氮的过程,均属于氮的固定,故A正确;反应④为在硝化细菌作用下氨气与氧气反应生成N,NH3~8e-~N,O2~4e-,由得失电子守恒可知,生成1 mol N至少需要提供氧气的物质的量为2 mol,故B错误;反应③为一氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,故C正确;由题图可知,氮循环过程中参与循环的元素有氮元素、氢元素和氧元素,故D正确。
4.A　NO2与碱反应生成盐和水,但反应过程中有元素化合价发生变化,所以NO2不是酸性氧化物(易错点),故A正确;N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO,不能直接生成NO2,故B错误;NO2、溴蒸气与足量NaOH溶液作用均得到无色溶液,所以用NaOH溶液无法鉴别NO2与溴蒸气,故C错误;NO与水不反应且难溶于水,可用排水法收集,NO2与水反应,不能用排水法收集,故D错误。
名师点津
　　(1)NO不属于酸性氧化物,NO与碱、酸都不能反应生成盐和水,属于不成盐氧化物;NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐,不属于酸性氧化物。
(2)NO2能将I-氧化为I2,不能用KI-淀粉试纸鉴别NO2和Br2。
(3)NO易与O2反应、不溶于水、不与水反应,因此收集NO可用排水法,不可用排空气法。NO2易与水反应,但很难被O2氧化,因此收集NO2可用向上排空气法,不可用排水法。
5.答案　(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色　2NO+O2 2NO2　
(2)红棕色气体变为无色,烧瓶中液面上升　3NO2+H2O 2HNO3+NO　
(3)慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶
(4)5NO+3Mn+4H+ 5N+3Mn2++2H2O
解析　(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2,故观察到烧瓶中气体由无色变为红棕色。
(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O 2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,烧瓶中液面上升。
(3)欲使烧瓶中尽可能充满液体,应慢慢通入氧气,并不断摇动烧瓶,使NO、O2完全转化为N。
能力提升练
1.B　NO会影响人体中血红蛋白结合氧气,对人体有害,A错误;氮氧化物随意排放到空气中,降雨时会生成硝酸,形成酸雨,B正确;途径②中,氮氮键断裂与O原子结合逐步形成NO分子,N元素的化合价升高,N2发生氧化反应,C错误;由两种反应途径可知,N2与O2反应生成NO,不能一步化合生成NO2,D错误。
2.C　N2转化成N,是氮由游离态转化为化合态,属于氮的固定,A项正确;N2、N、N、N中的氮元素的化合价分别为0、+3、+5、-3,B项正确;N转化为N2的过程中,氮元素由+5价降至0价,N为氧化剂,被还原,C项错误;N与N反应生成N2和H2O,其离子方程式为N+N N2↑+2H2O,D项正确。
3.B　30 mL空气中氧气体积为30 mL×=6 mL,根据反应4NO+3O2+2H2O 4HNO3可知,6 mL O2消耗8 mL NO,最后剩余NO为(20-8) mL=12 mL,故A正确;注射器内气体减少,注射器的活塞缓缓向左移动,溶液体积约5 mL,剩余气体难溶于水,约为12 mL+(30-6) mL=36 mL,所以最终活塞最左端停在约41 mL刻度处,故B错误;NO是无色气体,NO2是红棕色气体,注射器内先后发生反应2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO,所以气体由无色变成红棕色,最后变成无色,故C正确;若反应前后液体体积不变,根据4NO+3O2+2H2O 4HNO3可知,生成的硝酸的物质的量浓度为≈0.065 mol·L-1,故D正确。
4.C　根据题图可知n(N)+n(N)=2 mol,则NO、NO2的物质的量之和为2 mol;当x==0.5时只发生反应NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2,产物中有N,没有N;当x==1.0时,只发生反应2NO2+Na2CO3 NaNO2+NaNO3+CO2,产物为等物质的量的N、N。随x值增大,n(N)增大、n(N)减小,图中线段b表示N的物质的量的变化,a表示N的物质的量的变化,A错误;根据N原子守恒,随x值增大,溶液中n(N)+n(N)不变,B错误;n(NO)+n(NO2)=2 mol,x=0.6时,n(NO2)=1.2 mol,n(NO)=0.8 mol,则根据反应①、②可得生成的CO2的物质的量为1 mol,标准状况下为22.4 L,C正确;n(N)+n(N)=2 mol,n(NO)+n(NO2)=2 mol,若所得溶液中n(N)为0.4 mol,则n(N)为1.6 mol,根据反应①、②可得n(NO2)=1.4 mol,n(NO)=0.6 mol,则x值为=0.7,D错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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