课时1 氮气与氮的氧化物

氮气分子中存在稳定的氮氮三键，通常情况下，氮气性质很不活泼，不易与其他物质发生化学反应， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；氮气与氧气需要在高温或放电条件下才会反应生成一氧化氮，氮气本身不会在氧气中“燃烧”， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；氮气在水中的溶解度极低，属于难溶气体， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气过程中，氮元素化合价从0降至 $ -3 $ ，氮气被还原，故作为氧化剂， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

$ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 在空气中约占空气总体积的 $ \dfrac{4}{5} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 均为氮的化合物，二者之间的转化不是氮的固定， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；氮气是一种无色无味的无毒气体， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 中 $ {\rm \mathrm{N}} $ 元素的化合价处于中间价态，既可以升高，又可以降低，故 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 既可作氧化剂又可作还原剂， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

氮肥可以是铵盐、硝酸盐、尿素等， $ {\rm \mathrm{A}} $ 符合题意；雷电作用下的固氮过程中氮气被氧气氧化为 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ ，氮元素的化合价升高，被氧化， $ {\rm \mathrm{B}} $ 不符合题意；人工固氮主要是通过控制条件将氮气转化为含氮化合物， $ {\rm \mathrm{C}} $ 不符合题意；动物排泄物中的含氮化合物可被细菌分解，转化为氮气进入大气， $ {\rm \mathrm{D}} $ 不符合题意。

$ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 是无色气体，不溶于水，不能和碱反应生成盐和水，所以不是酸性氧化物， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 在空气中可以转化为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}：2\mathrm{N}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}2{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ ，二者都是大气污染物， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；微量 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 在人体内能扩张血管，提高免疫力等，但大气中的 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 浓度高、转化产物毒性强，对人体有害， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；自然界中， $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 能在放电条件下反应生成 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

汽车尾气中含有的氮氧化物，主要是由空气中的氮气和氧气在高温条件下化合生成的， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；加快气体流速后，气体与石灰乳不能充分接触，不能提高氮氧化物的吸收率， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 和水可发生反应生成硝酸和 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ ，不能采用排水法收集 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；用 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})_{2}} $ 将 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 的过程中， $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})_{2}} $ 中 $ {\rm \mathrm{N}} $ 元素化合价由 $ -3 $ 升高到0，所以 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})_{2}} $ 作还原剂，体现其还原性， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

$ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 在放电或高温的条件下只能生成 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；根据题图可知该过程实现了太阳能向化学能的转化， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；催化剂可以加快反应速率， $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{d}/\mathrm{H}-{\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{2}} $ 起到提高反应速率的作用， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 反应生成 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ 的化学方程式为 $ {\rm 3{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}2{\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}+\mathrm{N}\mathrm{O}} $ ，反应过程中 $ {\rm \mathrm{N}} $ 元素化合价部分升高、部分降低，所以 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 既作氧化剂，也作还原剂， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

混合气体甲无色，则不含 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ ，混合气体甲通过 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 后显红棕色，则有 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 生成，说明原混合气体甲中含有 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ ，最后所得溶液呈酸性，且几乎无气体剩余，说明混合气体甲中不含 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确。

$ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 混合气体与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 发生反应： $ {\rm 4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}4{\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ ，充分反应后剩余 $ {\rm 5\mathrm{m}\mathrm{L}} $ 气体，若剩余气体为氧气（ $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 过量），则 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 的体积为 $ {\rm (25\mathrm{m}\mathrm{L}-5\mathrm{m}\mathrm{L})×\dfrac{4}{5}=16\mathrm{m}\mathrm{L}} $ ， $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的体积为 $ {\rm 5\mathrm{m}\mathrm{L}+(25\mathrm{m}\mathrm{L}-5\mathrm{m}\mathrm{L})×\dfrac{1}{5}=9\mathrm{m}\mathrm{L}} $ ，故二者体积比为 $ 16:9 $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误。若剩余气体为一氧化氮（ $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 过量），则先发生反应①： $ {\rm 4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}4{\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}} $ ，后发生反应②： $ {\rm 3{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}2{\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}+\mathrm{N}\mathrm{O}} $ ，参与反应②的二氧化氮体积为 $ {\rm 5\mathrm{m}\mathrm{L}×3=15\mathrm{m}\mathrm{L}} $ ，则氧气的体积为 $ {\rm (25\mathrm{m}\mathrm{L}-15\mathrm{m}\mathrm{L})×\dfrac{1}{5}=2\mathrm{m}\mathrm{L}} $ ，故原混合气体中 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的体积比为 $ {\rm (25\mathrm{m}\mathrm{L}-2\mathrm{m}\mathrm{L}):2\mathrm{m}\mathrm{L}=23:2} $ ，故选 $ {\rm \mathrm{D}} $ 。