3.3.1自然界中的氮循环氮的固定 课时练习（含答案）2023年高一化学鲁科版（2019）必修第一册

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1、第3节 氮的循环第1课时 自然界中的氮循环 氮的固定一、概念判断(判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”，共5小题，每题1分，共5分)1由于氮气的化学性质较稳定，所以氮元素在自然界中只能以游离态的形式存在。()提示：。虽然氮气的化学性质很稳定，但是氮元素在自然界中的存在形态既有游离态也有化合态。2氮气只具有氧化性，没有还原性。()提示：。氮气中氮的化合价是0价，处于中间价态，既具有氧化性又具有还原性。3一氧化氮是一种红棕色的能与水反应的气体。()提示：。一氧化氮是一种无色的气体，不溶于水，也不能与水发生反应。4二氧化氮与水的反应中二氧化氮既是氧化剂又是还原剂。()提示：。二氧化氮与水

2、的反应中，氮元素的化合价既有升高也有降低。5可以用排水法收集NO2。()提示：。NO2能与水反应，故不可。二、选择题(本题包括6小题，每题2分，共12分)题组1氮气及氮的氧化物1N2是空气的重要组成部分，因此有科学家依据蒸汽机的原理，设计制造出液氮蒸汽机，即利用液态氮的蒸发来驱动机车，从而达到环境保护的目的，其原理主要依据是()A液氮的沸点为195.8，远低于常温BN2在空气中燃烧放热CN2的化学性质很稳定DN2在空气中的体积分数约为78%【解析】选A。液氮的沸点很低，极易汽化，汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，跟氮气的化学性质及在空气中的体积分数无关，

3、故选A。2常温下能发生反应的一组气体是()AN2、O2 BNO、O2CH2、O2 DH2、CO【解析】选B。氮气和氧气在放电条件下反应，在常温下不反应，故A错误；一氧化氮与氧气在常温下反应生成二氧化氮，所以符合条件，故B正确；氢气与氧气在点燃条件下反应生成水，在常温下不反应，故C错误；氢气与一氧化碳常温下不反应，不符合条件，故D错误。3(2021南京高一检测)下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是()【解析】选B。A.浓硝酸与铜反应可用于制取二氧化氮，选项A正确；B.二氧化氮能与水反应，不能用水净化二氧化氮，选项B错误；C.二氧化氮的密度大于空气，用向上排空

4、气法收集时导管长进短出，选项C正确；D.二氧化氮能与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收尾气，选项D正确。4(2021邯郸高一检测)火箭使用偏二甲肼作燃料，四氧化二氮作氧化剂。引燃后产生的高温气体主要有CO2、H2O、NO、N2，但在卫星发射现场却看到火箭尾部喷出大量红烟，产生红烟的原因是()A高温下N2遇空气生成NO2BCO2和NO反应生成NO2和COCNO遇空气生成NO2DH2O和NO反应生成H2和NO2【解析】选C。N2与O2在高温或放电条件下，只能生成NO，A错误；CO2不具有强氧化性，不能氧化NO，B错误；一氧化氮容易被氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体，C正确；H2O和N

5、O不反应，D错误。题组2氮的固定5自然界中的氮循环如图所示。下列说法错误的是()A图中有3种固氮途径B氮元素不以有机物形式参与循环C动植物尸体腐败时产生氨或铵盐D人类活动会影响氮循环【解析】选B。固氮指将N2转化为含氮化合物，图中涉及自然固氮：在雷电作用下，N2与O2反应生成NO；人工固氮：合成氨工业；植物固氮：根瘤菌利用体内固氮酶将N2转化为含氮化合物，A正确。图中涉及蛋白质，蛋白质属于有机物，B错误。根据图示，动植物遗体腐败后产生氨或铵盐，C正确。人类活动会向环境中排放氮氧化物，农业使用含氮化肥，生活中排放的含氮废水等都会影响氮循环，D正确。【补偿训练】(2021沈阳高一检测)下列关于氮及

6、其化合物，说法不正确的是()A氮的固定是将N2转化成含氮化合物B氮元素在自然界中既有游离态又有化合态CNO和NO2都可稳定存在于空气中DN2既可作氧化剂又可作还原剂【解析】选C。氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。如豆类植物共生的根瘤菌。它们能吸收大气中的氮气分子，将其转变成氨及NH，A正确；自然界中N有游离态，如N2，也有化合态，如铵盐、硝酸盐等，B正确；NO不稳定，易与O2反应生成NO2，C错误；N2中N元素处于中间价态，既可以升高又可以降低，N2既可以作氧化剂又可以作还原剂，D正确。6下列关于氮的固定的说法错误的是()A氮的固定包括人工固氮和自然固氮B工业合成氨属于人工固

7、氮C自然固氮中氮元素被氧化D氮的固定中参与元素至少有两种【解析】选C。根据氮的固定条件不同分为人工固氮和自然固氮，故A正确；工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故B正确；自然固氮是游离态氮转化为化合态的氮，氮元素可能被氧化，也可能被还原，故C错误；氮的固定是游离态的氮转化为含氮化合物的过程，参与元素至少有两种，故D正确。三、非选择题(本题包括2小题，共13分)7(7分)某同学收集了一集气瓶红棕色气体，用玻璃片盖好，然后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内，气体又变为红棕色。(1)集气瓶内红棕色气体是_。(2)气体颜色变化的原因是_，

8、写出有关的化学方程式_。 (3)在收集该红棕色气体时采用的方法是_。【解析】(1)NO2为红棕色气体；(2)NO2与H2O反应生成无色的NO，NO遇空气中的O2，与之发生反应生成红棕色的NO2；(3)向上排空气法。答案：(1)NO2(2)NO2与H2O反应生成无色的NO，NO遇空气中的O2，与之发生反应生成红棕色的NO23NO2H2O=2HNO3NO、2NOO2=2NO2(3)向上排空气法8(6分)(2021邯郸高一检测)运用氮及其化合物的知识，完成下列各题。(1)下列属于氮的固定的是_。A氨气催化氧化生成NO气体B人工模拟根瘤菌固氮的原理合成氨C空气通过灼热的铜网时，氧气反应后剩余氮气D将氮

9、气降温、加压得到固态的氮(2)氮的循环在自然界元素的循环中具有重要意义，有些循环是从氮气到氮的化合物，有些循环是从氮的化合物到氮的化合物。下列过程中以游离态氮为原料，最终产生氮的化合物的是_。A工业合成氨 B硝化细菌的硝化过程C动物尸体腐烂 D豆科植物的根瘤菌固氮E盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛【解析】把游离态的氮转化为化合态的氮的过程称为氮的固定，(1)(2)实质上都是考查氮的固定。答案：(1)B(2)ADE一、选择题(本题包括6小题，每题5分，共30分)1实验室制备气体后，在收集气体时，往往根据气体的性质选择不同的收集方法，当小明在实验室制备下列气体时，只能使用排水法收集的是()ASO2 B

10、CO2 CNO DNO2【解析】选C。SO2易溶于水，不能用排水法收集；CO2用向上排空气法收集；由于NO能与空气中的O2反应，故只能用排水法收集；NO2可与水反应，只能用排空气法收集。2为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过()ANa2CO3溶液 BNaHCO3溶液CH2O D浓硫酸【解析】选C。通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；浓硫酸不和NO2反应；由反应3NO2H2O=2HNO3NO知，水洗可除去NO中的NO2。3四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是()【解析】选B。N

11、O2溶于水的反应为3NO2H2O=2HNO3NO，故溶于水后剩余原体积的NO，B选项表示NO2溶于水的体积变化。【补偿训练】在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：NO2O2；NO2NO；HClN2；SO2O2分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中，如图所示，待试管内液面稳定后，剩余气体体积依次为V1、V2、V3、V4，则剩余气体体积最多的是() AV1BV2CV3DV4【解析】选B。假设各种气体体积都是a，试管容积为2a，气体减少的体积等于试管内液体的体积。根据4NO2O22H2O=4HNO3知，二氧化氮完全反应，剩余气体是氧气，根据氧气和二氧化氮的关系式知，剩余氧气的体积a；根据3N

12、O2H2O=2HNO3NO知，生成NO的体积为二氧化氮体积的，所以二氧化氮和水反应生成NO的体积为，原来还有a，所以NO总的体积为； 氮气和水不反应，氯化氢极易溶于水，所以剩余气体体积为a；SO2易溶于水，能和水反应，该反应是可逆反应，气体溶解使液面上升，O2和水不反应，剩余气体的体积比a略大。故剩余气体体积最多的是，合理选项是B。4(2021广州高一检测)已知Br2的蒸气为红棕色，溶于水溶液显橙色。某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，气体颜色消失。再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是下列混合气体中的()AN2、NO2、Br2 BNO2、NO、N2

13、 CNO2、NO、O2 DN2、O2、Br2【解析】选A。气体呈红棕色，说明含有NO2或Br2中的至少一种，溶于水得橙色溶液，说明气体中含有溴蒸气，所得无色气体遇空气重新变为红棕色，说明无色气体含NO，即原气体中有NO2，则原气体中既有NO2也有Br2。【互动探究】(1)上题选项中不能大量共存的是_。 (2)如何用实验证明上题B项混合气体中含有NO?(1)提示：C。NO与O2在常温下迅速反应生成NO2。(2)提示：向混合气体中通入氧气，气体的红棕色加深，则说明混合气体中含有NO。5(2021济南高一检测)2021年3月2日下午，全国政协十三届二次会议新闻发布会在人民大会堂召开，大会新闻发言人表

14、示 “雾霾天可能有反复，但是环境治理必须坚决”。工业废气NO、NO2是两种会造成大气污染的气体，工业上常用原理：NOxNH3N2H2O(未配平)，使其转化为无毒的N2，现有NO、NO2的混合气体3.0 L，可与3.5 L相同状况的NH3恰好完全反应，全部转化为N2，则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是()A11 B21 C31 D13【解析】选D。相同状况下，气体的体积比等于物质的量之比，则3.0 mol NO、NO2混合气体与3.5 mol NH3恰好完全反应生成N2，设NO为x mol，则NO2为(3x) mol，由得失电子守恒可知2x4(3x)33.5，x0.75 mol，故原混

15、合气体中NO和NO2的物质的量之比为13。6(双选)(2021衡水高一检测)2007年诺贝尔化学奖授予善于做“表面文章”的德国科学家格哈德埃特尔。他的成就之一是证实了气体在固体催化剂表面进行的反应，开创了表面化学的方法论。在汽车尾气净化装置里，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()ANO2是该过程的中间产物BNO和O2必须在催化剂表面才能反应C汽车尾气的主要污染成分是CO2和NOD该催化转化的总反应方程式为2NOO24CO4CO2N2【解析】选A、D。气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程中先生成二氧化氮，然后在催化剂表面和一氧化碳反应，最终生成无毒气体，起到尾气净化

16、的作用，故A正确；NO和O2在常温下就会发生反应，故B错误；汽车尾气的主要污染成分是CO、NO、NO2等，故C错误；尾气处理净化的目的是把有毒的污染气体在催化剂作用下转化为空气中的无毒成分，反应化学方程式：2NOO24CO4CO2N2正好是过程图中的变化，故D正确。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)7(2021菏泽高一检测)某活动小组利用下图所示装置进行NO、NO2的性质实验，按下列步骤进行(装置气密性已检验完毕)。.向广口瓶中通入NO并测定NO的体积。(1)通入NO前，向广口瓶中加水的主要操作：_。(2)从导管a通入一定量的NO，并测得NO体积为V L(V41(43x)NO2O2(2x)H2O=(42x)HNO3xNO(x0)、n(NO2)n(O2)41时4NO2O22H2O=4HNO3。