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- 2021-07-07 发布
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课时作业3 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
[学业达标]
1.下列各项属于自然固氮的是( )
A.植物从土壤中吸收含氮肥料
B.合成氨制取氮肥
C.豆科植物的根瘤将氮气转变成硝酸盐等含氮的化合物
D.仿生固氮
解析:A、B两项是化合态氮之间的转化,不属于氮的固定;C属于自然固氮;D属于人工固氮。
答案:C
2.下列关于自然界中氮循环(如下图)的说法不正确的是( )
A.氮元素均被氧化
B.工业合成氨属于人工固氮
C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D.碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环
解析:A项,人工固氮合成氨反应中,氮元素的化合价降低被还原,错误;B项,工业合成氨属于人工固氮,正确;硝酸盐转化为蛋白质及经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐,实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化,并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮的循环,C、D正确。
答案:A
3.下列关于氮气的说法中,错误的是( )
A.通常情况下,氮气性质比较稳定
B.氮气可经一步反应转化成二氧化氮
C.通常情况下,氮气在水中的溶解度很小
D.跟氢气在一定条件下发生反应时,氮气是氧化剂
解析:N2不能一步转化为NO2,N2+O22NO,2NO+O2===2NO2。
6
答案:B
4.为除去混入NO中的少量NO2,应将气体通过( )
A.Na2CO3溶液 B.NaHCO3溶液 C.H2O D.浓硫酸
解析:通过A、B两项都会生成CO2,导致引入新的杂质;浓H2SO4不与NO2反应,故不能除去NO中的NO2;由反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO知,水洗可除去NO中的NO2。
答案:C
5.下列关于NO的说法正确的是( )
A.NO是酸性氧化物
B.NO只能通过人工合成
C.NO是大气污染,会形成酸雨
D.NO可以用向上排空气法收集
答案:C
6.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.氧气
B.二氧化氮
C.二氧化氮和氧气
D.二氧化氮和一氧化氮
解析:少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体是NO、CO2,二者物质的量比为1:2,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,CO2与过氧化钠反应生成的O2与NO反应生成NO2,O2有剩余,同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。
答案:C
7.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,试管内完全充满液体,原来试管中盛装的气体是( )
A.可能是N2和NO2的混合气体
B.一定是NO2气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.只可能是NO2一种气体
6
解析:试管内气体为红棕色,故一定含有NO2,也可能含有NO,因为2NO+O2===2NO2,生成的NO2又可与水反应,使液面上升,NO2、O2与水反应的总反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,故当试管内气体为NO2或NO2与NO的混合物时,通入适量O2,最终试管内可完全充满液体。由于N2不溶于水,故不可能含有N2。由此可知答案为C。
答案:C
8.将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里,充分反应后试管中剩余20 mL气体,则原混合气体中NO2和NO的体积比为( )
A.2:1 B.1:3
C.3:1 D.1:1
解析:3NO2+H2O===2HNO3+NO ΔV
3 mL 1 mL 2 mL
V(NO2) (40 mL-20 mL)
=,解得V(NO2)=30 mL
所以原混合气体中V(NO)=40 mL-30 mL=10 mL,因此V(NO2) :V(NO)=30 mL:10 mL=3:1。
答案:C
9.在一定条件下,将6体积的NO2(不考虑N2O4)和一定体积的NO置于试管中,并将试管倒置于水中,当通入4.5体积的O2充分反应后,剩余1.5体积气体,则原NO体积可能为( )
①3体积 ②4体积 ③5体积 ④5.5体积 ⑤2体积
A.③ B.⑤ C.④或⑤ D.②或⑤
解析:本题的关键在于理解剩余的1.5体积气体,可能是一氧化氮,也有可能是氧气。若是一氧化氮,则氧气全部反应,二氧化氮完全反应用掉了1.5体积氧气,剩余3体积应该被一氧化氮消耗,所以一氧化氮体积为4体积+1.5体积=5.5体积;若剩余的为氧气,则这过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积,所以一氧化氮的体积是2体积。
答案:C
10.现有NO2、O2的混合气体12 mL,通入足量水中,充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积是( )
A.1.3 mL B.2.4 mL C.3 mL D.4 mL或1.2 mL
解析:(总反应式法)根据有关的反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3 3NO2+H2O===2HNO3+NO
设原混合气体中O2的体积为V(O2),剩余气体可能是O2,也可能是NO。
①若剩余O2,则V剩=V(O2)-[12 mL-V(O2)]=2 mL。
解得V(O2)=4 mL。
6
②若剩余NO,则V剩=[12 mL-V(O2)-4V(O2)]=2 mL。
解得V(O2)=1.2 mL。
答案:D
11.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下图实验的处理,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: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。
答案:B
[等级突破]
12.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是( )
A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2
解析:可假设试管体积均为2V,每种气体的体积均为V;当倒置于水槽中时:①中有反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=V;②中有反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,则剩余O2的体积V2=V;③中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述,V3>V1>V2。
答案:D
13.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中剩余气体的体积为0.5a mL。
(1)将A倒插入B槽中发生的反应为
6
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
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向剩余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水槽的水中后,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===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO,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,根据氮原子守恒,n(HNO3)=n(气体)=×10-3 mol,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
(3)
14.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。关闭止水夹,首先观察到烧瓶中的现象:__________________________________________,产生此现象的化学反应方程式为________________________________________。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为
①________________________________________________________________________;
6
②________________________________________________________________________。
产生此现象的化学反应方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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
6