[小初高学习]2019高考化学 第4章(非金属及其化合物)第4节 氮及其重要化合物 考点(1)氮气及

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小初高试卷教案习题集 非金属及其化合物

李仕才

第四节氮及其重要化合物

考点一 氮气及其常见氧化物

1．氮元素在自然界中的存在及氮的固定

2．氮气

(1)分子式：N2，电子式：··N⋮⋮N··，结构式：N≡N。

(2)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点很低。

(3)化学性质

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小初高试卷教案习题集 ①与氧气反应：N2＋O2=====放电2NO(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)；

②与氢气反应：N2＋3H2催化剂高温高压2NH3(工业合成氨的反应原理)；

③与Mg反应：3Mg＋N2=====点燃Mg3N2。

3．氮的氧化物

(1)氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。

(2)NO和NO2性质的比较

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判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．NO2溶于水时生成HNO3，故NO2是硝酸的酸酐。( × )

2．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。( × )

3．NO2溶于水时发生氧化还原反应。( √ )

4．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。( × )

5．NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂，二者的物质的量之比为3∶1。( × )

6．溴蒸气和NO2都为红棕色气体用湿润的淀粉－KI试纸可以鉴别。( × )

7．标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA。( × )

8．制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。( × ) 小初高试卷教案习题集

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1．氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO22O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46，也没有纯净NO2和N2O4气体。

2．验证某无色气体是NO的方法是让无色气体接触氧气或空气，无色气体变为红棕色。

3．NO2、NO可用碱液处理，如NaOH溶液吸收原理为NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。

4．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。如NO2能使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝：2NO2＋2KI===2KNO2＋I2。

5．鉴别NO2和溴蒸气常用①AgNO3溶液、②H2O、③CCl4。

一、氮及其氧化物的性质及其对环境的影响

1．关于氮的变化关系图如图：

则下列说法不正确的是( )

A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径

B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径

C．上述所有反应都是氧化还原反应

D．上述反应中只有③属于氮的固定 小初高试卷教案习题集

小初高试卷教案习题集 解析：工业上生产硝酸的流程是氮气和氢气生成氨气，氨气与氧气反应4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O路线①，一氧化氮与氧气反应2NO＋O2===2NO2路线②，二氧化氮被水吸收3NO2＋H2O===2HNO3＋NO路线③，路线①②③是工业生产硝酸的主要途径，A正确；在放电条件下，氮气和氧气发生化合反应：N2＋O2=====放电2NO路线Ⅰ；NO不稳定，易被氧气氧化为二氧化氮：2NO＋O2===2NO2路线Ⅱ，二氧化氮溶于水生成硝酸：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO路线Ⅲ，B正确；从氮的变化关系图可知：N从N2(0价)→NO(＋2价)→NO2(＋4价)→HNO3(＋5价)，都是氧化还原反应，C正确；上述反应中空气中的氮气转变为含氮化合物，符合氮的固定的定义，属于氮的固定，②③含氮化合物转变为其他物质，是氮的化合物之间的转化，不是氮的固定，D错误。

答案：D

2．下列说法正确的是( )

A．CO、NO、NO2都是大气污染物，在空气中都能稳定存在

B．NO可用于某些疾病的治疗

C．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象

D．NO是一种红棕色气体

解析：NO易被氧化为NO2；NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色；NO为无色气体。

答案：B

3．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，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．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物

B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2

C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应

D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO=====催化剂4CO2＋N2

解析：反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋小初高试卷教案习题集

小初高试卷教案习题集 O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO=====催化剂4CO2＋N2。

答案：D

4．已知化学反应：①2NO＋2CO=====催化剂N2＋2CO2，②NO2＋SO2＋SO3。下列说法正确的是( )

A．反应①可用于汽车尾气处理，NO是还原剂，CO2是氧化产物

B．反应②是非氧化还原反应，反应前后气体分子总数不变

C．反应②中，NO2的氧化性比SO2的氧化性强

D．利用上述两反应处理尾气，能达到保护环境要求

解析：反应①中N元素的化合价由＋2价降为0，被还原作氧化剂，A错误；反应②中，N、S元素的化合价均发生了变化，为氧化还原反应，B错误；反应②中的产物NO、SO3均是污染物，D错误。

答案：C

5．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

解析：本题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都升高，但反应①N2→NO2不能一步反应完成；而反应③NO2→HNO3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。

答案：C

二、氮及其氧化物的简单计算

6．已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的化学反应如下：

3NO2＋2NaOH===2NaNO3＋NO＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；现有m mol NO2和n mol

NO组成的混合气体，要用NaOH溶液使其被完全吸收无气体剩余，现有浓度为a mol·L－1的NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积为( )

A.ma L B.2m3a L C.m＋na L D.＋3a L

解析：生成物不论是硝酸钠还是亚硝酸钠，根据原子守恒可知氢氧化钠的物质的量就是NO2和NO的物质的量之和，则氢氧化钠是(m＋n) mol，则氢氧化钠溶液的体积为(m＋n)/a L。

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小初高试卷教案习题集

小初高试卷教案习题集 时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体是(

)

A．可能是N2与NO2的混合气体

B．只能是O2与NO2的混合气体

C．可能是NO与NO2的混合气体

D．只能是NO2一种气体

解析：解答本题要注意以下两点：(1)明确氮气不溶于水，且常温下不与O2发生化学反应；(2)NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO分别与氧气按适当的比例可被水完全吸收。

答案：C

8．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。

(1)汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。

①汽车尾气中的CO来自于_____________________________，

NO来自于___________________________________________。

汽车尾气对环境的危害主要有____________________________

____________________________________________(至少填两种)。

②汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体，反应的化学方程式可表示为___________________________________________。

(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO=====催化剂△5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2=====催化剂△7N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是________。 小初高试卷教案习题集

小初高试卷教案习题集 (3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________。

解析：(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0 L，23V(NO)＋43V(NO2)＝3.5 L，则V(NO)＝0.75

L，V(NO2)＝2.25 L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(3)NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合物为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为＋3价，即为NaNO2。

答案：(1)①汽油的不完全燃烧 N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任写两种即可)

②2xCO＋2NOx=====催化剂△2xCO2＋N2

(2)1∶3 (3)NaNO2

氮的氧化物溶于水的计算

一、原理

解答氮氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。

二、方法

氮的氧化物与O2、H2O反应的计算，常见的有三种方法

1 加合式法

(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算

由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：

V(NO2)∶V(O2) <4∶1 O2过量，剩余气体为O2＝4∶1 恰好完全反应>4∶1 NO2过量，剩余气体为NO

(2)NO与O2同时通入水中

2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

总的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

可知：