2020-2021学年第三节 氧化还原反应第2课时习题

第2课时　二氧化氮、一氧化氮和大气污染

基础过关练

题组一　氮气的性质

1.下列关于氮气性质的说法中错误的是(　　)

A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在

B.通常情况下,氮气性质很不活泼

C.氮气占空气质量的左右

D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环

2.(2019安徽宿州高一上期末)下列关于氮气性质的说法中,错误的是(　　)

A.通常情况下,氮气性质很不活泼

B.可在氧气中燃烧生成一氧化氮

C.氮气的化学性质比较稳定,其原因是两原子间的结合比较牢固

D.跟氢气在一定条件下发生反应,氮气是氧化剂

题组二　二氧化氮和一氧化氮

3.(2020广东普宁高一上期末)研究表明:NO吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况,缓解病情。病毒学研究证实,NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列对NO的叙述正确的是(　　)

A.常温常压下,一氧化氮能与空气中的氧气直接化合

B.一氧化氮的摩尔质量为30

C.一氧化氮是一种红棕色的气体

D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集

4.(2020湖南张家界高一上期末)下列关于氮及其化合物的说法正确的是(　　)

A.N2化学性质稳定,可用作保护气

B.NO、NO2均为大气污染气体,在大气中可稳定存在

C.NO、NO2均易溶于水

D.NO、NO2均能与水发生反应

5.(2019湖南长沙长郡中学高一下开学考试)常温下将盛有10 mL NO2和10 mL NO的混合气体的试管倒立于水槽中并向其中通入O2,一段时间后,试管内还剩余2 mL 气体,则通入O2的体积可能为(　　)

A.8 mL B.8.5 mL C.10 mL D.10.5 mL

6.某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应,特进行如下实验(如下图所示)。

(1)图1两集气瓶中　　　　(填“上”或“下”)瓶颜色深。 

(2)图2中反应的现象是　。 

(3)图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有　　,NO2在该反应中显　　　　性。 

(4)根据图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式:　                      。 

题组三　大气污染与防治

7.下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。

(1)下列气体容易形成酸雨的是　　　　。 

A.CO2 B.SO2 

C.N2 D.NO2

(2)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:

分析数据,回答下列问题:

①雨水样品的pH变化的原因是 　                                                           (用化学方程式表示)。 

②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合,pH将变　　　　,原因是　               

(用化学方程式表示)。

(3)下列措施中,可减少酸雨产生的途径有　　　　(填字母)。 

①少用煤作燃料

②把工厂烟囱造高

③燃料脱硫

④在已酸化的土壤中加石灰

⑤开发新能源

A.①②③  B.②③④⑤      C.①③⑤ D.①③④⑤

能力提升练

1.(2020山东省实验中学高三上月考,★★☆)下列说法正确的是(　　)

A.氮的氧化物和碳的氧化物的排放是酸雨形成的主要原因

B.汽车尾气中的NO主要是由空气中的氮气在内燃机的高温环境下参与反应生成的

C.硫的氧化物的排放是光化学烟雾形成的主要原因

D.ClO2因为具有强还原性可用于杀菌消毒

2.(2020宁夏银川一中高一上期末,★★☆)在一定条件下,将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积为原混合气体体积的,则原混合气体中NO2和O2的体积之比是(　　)

A.8∶1 B.7∶3 C.1∶7 D.4∶1

3.(2019重庆江津中学、合川中学七校高一上期末联考,★★☆)在同温同压下,将等体积混合而成的四组气体:①NO2+O2;②NO2+NO;③HCl+N2;④SO2+O2,分别通入体积相同的试管中,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(　　)

A.V1 B.V2 C.V3 D.V4

4.(2019北京昌平高一上期末,★★☆)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:

下列说法不正确的是(　　)

A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化

B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应

C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2

D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2

5.(2020湖南长沙一中高三上月考,★★☆)空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成,我国科学家用下列实验研究其成因:将SO2和NO2按一定比例混合,以N2或空气为载气通入反应室,反应室底部盛有不同吸收液,相同时间后,检测吸收液中S的含量。数据如下表所示,下列说法正确的是(　　)

A.实验表明:酸性环境下更有利于硫酸盐的形成

B.反应室①中可能发生反应:SO2+2NO2+2H2O H2SO4+2HNO2

C.本研究表明:硫酸盐的形成主要与空气中的O2有关

D.燃煤产生的气体盲目排放只会引起酸雨而不会加剧雾霾形成

6.(★★★)某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持燃烧”,由于实验室中没有现成的NO2气体,该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在,图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知浓硝酸受热分解、金属和浓硝酸反应的方程式分别为4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O、Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑。

Ⅰ.实验装置如图1所示。

实验开始后木条上的火星逐渐熄灭,有的同学得出“NO2不能支持燃烧”的结论。你认为这一结论　　　　(填“正确”或“错误”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

Ⅱ.实验装置如图2所示。

(1)硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)当集气瓶中充满红棕色气体时,木条复燃了,有的同学得出“NO2能支持燃烧”的结论。你认为这一结论　　　　(填“正确”或“错误”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

Ⅲ.为了更直接说明“NO2能否支持燃烧”这一问题,请重新设计一个简单的实验方案,并简述实验原理和主要操作:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.C　氮气占空气体积的左右。

2.B　通常情况下氮气的化学性质很不活泼,A、C正确;氮气不能在氧气中燃烧,氮气与氧气在放电(或高温)条件下会反应生成一氧化氮,B错误;氮气与氢气在高温、高压、催化剂存在的条件下反应生成氨气,N元素化合价降低,氮气是氧化剂,D正确。

3.A　常温常压下,一氧化氮能够与氧气反应生成二氧化氮,A正确;一氧化氮的摩尔质量为30 g/mol,B错误;一氧化氮是一种无色气体,C错误;一氧化氮难溶于水,可以用排水法收集,D错误。

4.A　一氧化氮易和氧气反应生成二氧化氮,B错误;一氧化氮难溶于水,C错误;一氧化氮不能与水反应,D错误。

5.B　①当剩下的气体为O2时,说明10 mL NO2和10 mL NO完全反应,生成硝酸,则:

4NO2　+　O2+2H2O 4HNO3

4          1

10 mL       2.5 mL

4NO　+　3O2+2H2O 4HNO3

4         3

10 mL      7.5 mL

所以通入的氧气体积为2.5 mL+7.5 mL+2 mL=12 mL;

②当剩余的气体为NO时,可以认为10 mL NO2完全反应生成硝酸,10 mL NO中剩余2 mL,有8 mL NO转化成硝酸,则:

4NO2　+　O2+2H2O 4HNO3

4         1

10 mL       2.5 mL

4NO　+　3O2+2H2O 4HNO3

4         3

8 mL        6 mL

所以通入氧气的体积为2.5 mL+6 mL=8.5 mL,故选B。

6.答案　(1)下　(2)两气体混合后,颜色消失　(3)NO　氧化　(4)NO2+SO2 NO+SO3

解析　图3中反应生成的气体遇空气显红棕色,说明图2中反应生成了NO,即NO2和SO2反应,NO2转化为NO,表现氧化性,则SO2表现还原性,被氧化,S元素化合价升高,只能变成+6价,应转化为SO3。

7.答案　(1)BD　(2)①SO2+H2O H2SO3,2H2SO3+O2 2H2SO4　②小　Cl2+2H2O+SO2 H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO H2SO4+HCl)　(3)C

解析　(1)SO2、NO2易形成酸雨。(2)①酸雨放置时pH变小,其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化成H2SO4。②雨水和自来水混合,应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应,反应后生成H2SO4和HCl,因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。

能力提升练

1.B　氮的氧化物和二氧化硫的排放是酸雨形成的主要原因,A错误;空气中的氮气在内燃机的高温环境下可与氧气反应生成NO,B正确;氮的氧化物和碳氢化合物的排放是光化学烟雾形成的主要原因,C错误;ClO2因为具有强氧化性可用于杀菌消毒,D错误。

2.B　发生的反应为:4NO2+O2+2H2O 4HNO3、3NO2+H2O 2HNO3+NO,剩余气体为NO或O2,剩余气体的体积为原混合气体的,设NO2和O2的总体积为V,当剩余气体为NO时,说明氧气不足,生成V体积的NO消耗二氧化氮的体积为V×3=;则反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3中总共消耗二氧化氮和氧气的体积为,原混合气体中氧气的体积为×=V,原混合气体中二氧化氮的体积为,原混合气体中NO2和O2的体积之比为∶V=7∶1;当氧气过量时,剩余的V体积为O2,说明NO2不足量,则反应4NO2+O2+2H2O 4HNO3中总共消耗NO2和O2的体积为,混合气体中二氧化氮的总体积为×=,O2的总体积为,故原混合气体中NO2和O2的体积之比为∶=7∶3。

3.B　假设各种气体的体积都是a,试管容积为2a,气体减少的体积等于试管内液体体积。①根据4NO2+O2+2H2O 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-=;②根据3NO2+H2O 2HNO3+NO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,原混合气体中NO的体积为a,所以反应后NO总的体积为;③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;④SO2易溶于水,能和水反应,该反应是可逆反应,O2难溶于水也不和水反应,剩余气体的体积比a略大。剩余气体体积最多的是②,故选B。

4.B　由题图可以看出发生的反应为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,该转化过程中N、O、C 3种元素的化合价发生了变化,A、C、D正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,B错误。

5.B　依据实验可知在碱性环境下更有利于硫酸盐的形成,A错误;依据题意可知二氧化硫、二氧化氮、水发生反应生成亚硝酸和硫酸,所以反应室①中可能发生的反应为SO2+2NO2+2H2O H2SO4+2HNO2,B正确;依据数据b≈d>a≈c可知,硫酸盐的形成与空气中的氨有关,C错误;燃煤产生的SO2和氮氧化物会引起酸雨,进而与空气中的氨反应生成硫酸铵等,空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成,D错误。

6.答案　Ⅰ.错误　带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的

Ⅱ.(1)2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2↑+O2↑

(2)正确　硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同,若NO2不支持燃烧,则木条不会复燃

Ⅲ.用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体,并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥,再将带火星的木条伸入NO2中观察现象

解析　Ⅰ.由浓硝酸受热分解的产物和实验开始后木条上的火星逐渐熄灭得出“NO2不能支持燃烧”的结论是错误的,因为带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的。Ⅱ.(1)根据硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,可知该反应的化学方程式为2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2↑+O2↑。(2)由于硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同,若NO2不支持燃烧,则木条不会复燃,因此“NO2能支持燃烧”的结论正确。Ⅲ.验证NO2能否支持燃烧,需要制取NO2气体,因此,选用金属铜和浓硝酸反应制取NO2气体,而且要将NO2气体净化。