1．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，即利用液态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．液态氮的沸点为－195.8 ℃，远低于常温
B．N2在空气中燃烧放热
C．N2与H2反应放热
D．N2在空气中约占78%(体积分数)
解析：选A。N2在空气中不能燃烧；N2与H2反应需高温、高压、催化剂的条件，生成NH3不利于环保，N2在空气中的比例大与蒸汽机工作原理无关。液态氮沸点低，常温时汽化体积膨胀，做功。
2．(2011年烟台高一检测)将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。如图中能实现人工固氮的是( )
A．闪电
B．电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
C．根瘤
D．合成氨车间
解析：选D。氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮的过程，分为自然固氮和人工固氮两种，A、C为自然固氮，D为人工固氮。
3．收集NO和NO2两种气体的方法正确的是( )
A．都可用排水法
B．NO用排水法，NO2用向上排空气法
C．都可用向上排空气法
D．NO用向上排空气法，NO2用排水法
解析：选B。NO易与空气中的O2反应，不能用排空气法收集，NO2能与水反应，不能用排水法收集。
4．(2011年湖北华师一附中高一检测)将充满NO2和O2的量筒倒立于盛有水的水槽中，经过一段时间后，水上升到量筒体积的一半处停止了，则剩余气体的成分是( )
A．NO2 B．NO
C．O2 D．NO或O2
解析：选C。这是一道极易出错的习题，很多同学可能会选择D。我们不妨作如下的分析：设试管的总容积为1，如果余下的全是NO，则NO2必须过量，这已经超出了试管的总容量，这是不可能的。所以剩余的气体只能为O2。
5．用大试管收集一试管NO2气体，倒扣在盛水的水槽里，试管内产生的现象为________________________________；再往试管里通入适量氧气，试管内又产生的现象为________________________________。产生上述现象的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：NO2与水反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以水会上升到试管容积的处；反应生成的NO又与O2反应生成红棕色的NO2气体，而NO2又与水反应，水面又上升。
答案：试管内红棕色气体消失，水面上升至试管容积的处 试管内又出现红棕色，接着红棕色消失，液面又上升 由于NO2易溶于水，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故颜色消失，液面上升至容积的处。当再充入O2时，发生反应2NO＋O2===2NO2，故又出现了红棕色，NO2继续溶于水并与水反应，气体颜色又消失，液面又上升
1．(2011年南阳高一检测)氮的循环在自然界的元素循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气到氮的化合物，有些转化是从氮的一种化合物到氮的另一种化合物。下列过程中，不是以游离态的氮为原料最终产生含氮化合物的是( )
A．工业合成氨
B．动物尸体腐烂
C．豆科植物的根瘤菌固氮
D．盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛
解析：选B。工业合成氨的反应原理为：N2＋3H22NH3。动物尸体的腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程；豆科植物的根瘤菌的固氮过程是在生物酶的作用下把氮气转换为氨，高能固氮是将氮气和氧气在放电条件下转化为一氧化氮，一氧化氮与氧气反应转化成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸进入土壤后转化成硝酸盐，被植物吸收，而使其茂盛。
2．下列关于氮气的性质的说法中，错误的是( )
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．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：选B。在通常状况下，氮气的化学性质很不活泼，很难与其他物质发生反应，但在高温、高压、放电等条件下，N2能与H2、O2等反应，N2和H2反应时，氮气作氧化剂。通常情况下，N2难溶于水，N2不能在氧气中燃烧。
3．下列气体中，不会造成空气污染的是( )
A．N2 B．NO
C．NO2 D．CO
解析：选A。N2是空气的主要成分，不会造成空气污染，A项正确；NO、NO2是形成光化学烟雾的重要原因，能造成空气污染，B、C不正确；CO可结合人体中的血红蛋白使血液失去携氧能力而使人中毒，可造成空气污染，D不正确。
4．搭载“神舟”七号的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后发生反应生成的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红棕色烟，产生红棕色烟的主要原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2与NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
解析：选B。NO与空气中的氧气反应生成NO2，NO2是红棕色气体，所以在卫星发射现场看到火箭喷射出大量红棕色烟。
5．(2011年哈密高一检测)在NO2与H2O的反应中，NO2( )
A．只是氧化剂
B．既是氧化剂又是还原剂
C．只是还原剂
D．既不是氧化剂，又不是还原剂
解析：选B。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应中只有N元素的化合价既降低又升高，所以NO2既是氧化剂又是还原剂。
6．下列除去杂质的操作方法正确的是(双选)( )
A．NO中有少量的NO2(用水洗涤后再干燥)
B．食盐中有少量的碳酸氢钠(加入烧碱溶液后加热蒸干)
C．H2中有少量的O2(通过灼热的铜网)
D．硝酸中溶有少量的NO2(向硝酸中通入O2，使NO2反应生成硝酸)
解析：选AD。H2中有少量的O2，通过灼热的铜网会发生爆炸；碳酸氢钠加过量的烧碱溶液会生成碳酸钠，所以仍然含有杂质。NO2、O2和水反应生成硝酸，所以通入O2可除去NO2。
7．(2011年德州高一检测)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。下列说法错误的是( )
A．NO2是该过程的中间产物
B．NO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包括CO和NO
D．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
解析：选B。汽车尾气净化反应如下：2NO＋O2===2NO2,4CO＋2NO2===N2＋4CO2；由以上两个反应可知NO2是该过程的中间产物，催化转化的总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。
8．在通常条件下，把下列气体混合，能发生反应的是( )
A．H2和O2 B．N2和H2
C．NO和O2 D．N2和O2
解析：选C。H2和O2需在点燃条件下反应，N2和H2需在高温、高压、催化剂条件下反应，N2和O2需在放电或高温条件下反应，NO与O2常温下混合就能反应。
9．(2011年济南高一检测)除去N2中含有的少量H2、CO2和H2O(g)，应选用的一组实验操作和顺序是( )
①通过浓硫酸 ②通过灼热的CuO ③通过浓NaOH溶液 ④通过浓盐酸
A．①③② B．③②④
C．④②③ D．③②①
解析：选D。首先通过浓NaOH溶液吸收CO2，然后通过灼热的CuO除去H2，最后通过浓H2SO4吸收H2O(g)。
10．在标况下，将O2和NO2按1∶4的体积比充满干燥烧瓶中，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内的溶液中溶质的物质的量浓度为( )
A. mol·L－1 B. mol·L－1
C. mol·L－1 D. mol·L－1
解析：选C。根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设烧瓶的容积为V L，则NO2的体积为4/5V L，又因NO2与O2的体积比为4∶1，所以最终液体充满烧瓶，溶液的体积为V L，NO2的物质的量为V× mol，HNO3的物质的量为V× mol，所以所得HNO3溶液中HNO3的物质的量浓度为× mol/L＝ mol·L－1。
11．(1)氮气的性质：在通常情况下，氮气的化学性质______，__________跟其他物质反应，但是在一定条件下，能跟________、________等物质反应。在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮(NO)，反应方程式为：
________________________________________________________________________。
(2)一氧化氮不与水反应，在通常情况下易被氧化为二氧化氮(红棕色、刺激性气味、有毒)，反应方程式为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)二氧化氮易与水反应，反应方程式为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：N2在通常情况下性质稳定，但在高温或放电的条件下可以与O2、H2、Mg等发生反应。
答案：(1)稳定 很难 H2 O2 N2＋O22NO
(2)2NO＋O2===2NO2
(3)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
12．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
2NO2＋2NO＋4NaOH===4NaNO2＋2H2O ①
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O ②
在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。
在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价升高做还原剂；在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为1∶1。
(2)根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。
(3)根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。
答案：(1)NO2 NO 1∶1
(2)2NO＋2CON2＋2CO2
(3)6NO2＋8NH37N2＋12H2O
13．V mL一氧化氮和二氧化氮的混合气体通入水中后，得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积的氧气混合，再通入水中充分反应，最后收集到5 mL无色气体B。
试计算：
(1)A气体是________，B气体是________。
(2)A气体的体积a为________。
(3)V的取值范围是
________________________________________________________________________。
解析：V mL发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3a mL－a mL＝5 mL，则a＝20。考虑V的取值范围时，利用极值假设法：若全部是NO，则V＝20；若全部为NO2，因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，且反应后生成的NO体积为20 mL，则V＝60，所以V的取值范围为：20＜V＜60。
答案：(1)NO O2 (2)20 (3)20＜V＜60
14．下图是氮元素在自然界中的循环示意图，已知1 mol氮气与氧气化合生成2 mol NO气体时需吸收180.7 kJ热量。试回答：
(1)图中________过程称为氮的固定(填写序号)。
(2)下列能将蛋白质转化为氨的生物是________。
A．藻类 B．分解者
(3)若在一次雷雨闪电中两块云间的电势差为109 V，从一块云移到另一块云的电量约为30 C，此次闪电放出的能量是________kJ。
(4)若闪电时有千分之一的能量用于生成NO，能产生NO________ mol。
(5)此次雷雨生成物相当于给大地施加尿素[CO(NH2)2]肥料________ kg。
解析：本题以自然界中氮元素的循环为主线，综合考查了化学、生物、物理三个学科的知识。
(1)将氮元素由游离态变为化合态的过程叫做氮的固定，显然只有过程①符合。
(2)蛋白质转化为氨属于蛋白质的水解和分解，能完成这一过程的生物应为“分解者”。
(3)两块云放电时，其放出的能量可用下式计算：
E＝UIt＝UQ＝109×30＝3×1010(J)＝3×107(kJ)
(4)由题意知，每吸收180.7 kJ的能量，即可合成2 mol NO，此次闪电放出能量的千分之一就是3×104 kJ，它可以生成NO：3×104 kJ÷180.74 kJ×2 mol＝332 mol。
(5)由氮守恒又可找出NO与尿素的关系式为
2NO ～ CO(NH2)2
2 mol 60 g
即每产生2 mol NO即相当于给大地施加尿素60 g，则
332 mol NO相当于施加尿素的量为：
332 mol/2 mol×60 g＝9960 g＝9.96 kg。
答案：(1)① (2)B (3)3×107 (4)332 (5)9.96
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