2024年人教版高中化学同步精品讲义(必修二)第04讲 5.4氮气和氮氧化物(含答案解析)

第1课时 氮气和氮氧化物
1．了解氮的固定和自然界中氮的循环。

2．了解氮气的主要化学性质。

3．认识氮氧化物的性质与转化。

一、氮气与氮的固定 1．氮元素的原子结构和性质
(1)氮元素的原子结构
氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA 族，氮原子最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。

氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。

(2)氮元素在自然界中的存在
①游离态：主要以氮气分子的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）。

②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中。

2．氮气的性质
(1)物理性质
通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。

(2)化学性质
氮分子内两个氮原子间以共价三键(N ≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应，但在高温、放电等条件下，氮气也可以与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。

写出氮气与下列物质反应的化学方程式。

①金属镁：N 2＋3Mg=====点燃
Mg 3N 2，氮气表现氧化性； ②氢气：N 2＋3H 2
高温、高压催化剂2NH 3，氮气表现氧化性；
③氧气：N 2＋O 2=======放电或高温
2NO ，氮气表现还原性。

(3)用途
①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。

②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。

③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。

3．氮的固定
(1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。

(2)分类：
①自然固氮：大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的化合物（高能固氮），或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨（生物固氮）。

②人工固氮：工业合成氨。

二、一氧化氮和二氧化氮
1．一氧化氮、二氧化氮的物理性质
氧化物颜色状态气味水溶性
NO无色气态无味难溶
NO2红棕色气态刺激性气味与水反应
2．一氧化氮、二氧化氮的相互转化
操作一：在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，观察颜色，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。

现象：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显变化。

结论：NO难溶于水
操作二：打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气，夹上弹簧夹。

现象：注射器内气体变为红棕色。

结论：NO和O2反应生成NO2。

操作三：振荡注射器
现象：气体红棕色消失，得到无色溶液。

结论：NO2和H2O反应生成了HNO3和NO。

写出下列转化的化学方程式：
(1)NO―→NO2：2NO＋O2===2NO2。

(2)NO2―→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应中NO2既表现氧化性，又表现还原性。

►问题一氮气的性质和氮的固定
【典例1】氮在自然界中的循环如下图所示。

(1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：_____________________________，该反应中氮气
显__________(填“氧化”或“还原”，下同)性。

(2)过程②中能通过______的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：
___________________________________，该反应中氮气显________性。

(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。

已知NaNO 2遇到还原性较强的NH ＋
4
会被还原为N 2，在废液中加入下列物质不能使NaNO 2无害化排放的是______(填字母)。

a ．H 2O 2 b ．NH 4Cl c ．KNO 3 d ．NaOH 答案：(1)人工固氮 N 2＋3H 2
高温、高压催化剂2NH 3 氧化
(2)豆科植物的根瘤菌 N 2＋O 2=====放电
2NO 还原 (3)acd
解析：(3)据题给信息，NaNO 2可以被NH ＋
4还原为N 2，因此NH 4Cl 可以处理废水中的NO －
2，而H 2O 2、KNO 3都为氧化剂，不能将NaNO 2还原为无毒的N 2，NaOH 和NaNO 2不反应，故acd 符合题意。

【归纳小结】
(1)氮的固定必须为将游离态的N 2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。

(2)氮气性质的“一惰性、两反应”。

氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等反应。

(3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H 2等反应)，又有还原性(与O 2等反应)。

【变式练1-1】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。

海洋中无机氮的循环过程可用
如图表示。

下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A ．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B ．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C ．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D ．向海洋排放含NO －
3的废水，会影响海洋中NH ＋
4的含量 答案：D
解析：海洋中的氮循环起始于N 2―→NH ＋
4，即起始于氮的还原，A 项错误；海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B 项错误；反硝化作用中N 化合价降低，被还原，而O 2是常见的氧化剂，不需要有O 2参与，C 项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排放含NO －
3的废水，会使NO －
3增多，反硝化作用增强，海洋中N 2增多，从而影响海洋中NH ＋
4的含量，D 项正确。

【变式练1-2】下列关于氮气的说法中，正确的是( )
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 ．1 mol N 2与3 mol H 2完全反应生成2 mol NH 3
D ．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 答案：A
解析：氮气分子中含有氮氮三键，性质比较稳定，A 项正确；N 2不能在O 2中燃烧，N 2与O 2在放电或高温条件下反应生成NO ，B 项错误；N 2与H 2的反应是可逆反应，1 mol N 2与3 mol H 2不可能完全反应生成2 mol NH 3，C 项错误；氮气中氮元素的化合价为0价，在化学反应中既可以升高也可以降低，既可作氧化剂，也可作还原剂，D 项错误。

►问题二 氮氧化物的性质
【典例2】俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。

答案：雷电发生时，N 2和O 2化合生成NO ，NO 迅速被氧化为NO 2，NO 2溶于水生成HNO 3，HNO 3跟土壤作用生成硝酸盐，NO －
3可被植物吸收。

N 2＋O 2=====放电
2NO,2NO ＋O 2===2NO 2,3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。

【归纳小结】
(1)NO 易与O 2反应、不溶于水、不与水反应，因此收集NO 用排水法，不可用排空气法。

NO 2易与水反应，但很难被O 2氧化，因此收集NO 2用向上排空气法，不可用排水法。

(2)NO 2和N 2O 4是两种不同的氧化物，通常情况下，NO 2能进行自身二聚：2NO 2(红棕色)N 2O 4(无
色)，故NO 2中总混有N 2O 4。

【变式练2-1】最新病毒学研究证实，一氧化氮对SARS 病毒有直接的抑制作用。

下列关于一氧化氮的叙述
正确的是( )
A ．一氧化氮是一种红棕色的气体
B ．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C ．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D ．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集 答案：C
解析：NO 是无色气体，不溶于水，易与O 2化合生成NO 2，在放电的条件下N 2与O 2化合生成NO 。

【变式练2-2】下列有关NO 2的说法中正确的是( )
A ．NO 2能与水反应生成硝酸，在反应中NO 2只是还原剂
B ．除去O 2中混有的NO 2，可将混合气体通过水，将NO 2溶解
C ．NO 2与溴蒸气的鉴别可用NaOH 溶液，溶于NaOH 溶液得无色溶液的是NO 2，得橙色溶液的为溴蒸气
D ．在NO 2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2 答案：D
解析：除去O 2中混有的NO 2，将混合气体通过水，NO 2溶解的同时又生成新的杂质NO ，且NO 又能与O 2反应，故B 项错误；NO 2、溴蒸气分别与NaOH 溶液反应均得无色溶液，所以NaOH 溶液无法鉴别NO 2与溴蒸气，故C 项错误。

►问题三 氮氧化物溶于水的计算
【典例3】工业生产硝酸时，由于NO 2与H 2O 反应会生成HNO 3和NO ，NO 又可与O 2反应生成NO 2，因
此通入适量的氧气可使NO 或NO 2恰好完全溶于水。

(1)试根据反应
①3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ②2NO ＋O 2===2NO 2
推出NO 2与O 2的混合气体、NO 与O 2的混合气体被水完全吸收转化为HNO 3的化学方程式： __________________________________、_________________________________。

(2)将一支充有12 mL NO 2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。

①下列图示正确的是________(填字母)。

②若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O 2，现象为___________________________________，最终充入________ mL 氧气，才能使水全部充满。

答案：(1)①×2＋②得：4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3 ①×2＋②×3得：4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 (2)①C ②无色气体变为红棕色，液面逐渐上升 3
解析：(2)①NO 2溶于水发生反应：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO,12 mL NO 2参与反应，生成的NO 为4 mL ，生成NO 的体积占试管体积的1
3，故选C 。

②向试管中缓缓充入O 2，发生反应②2NO ＋O 2===2NO 2，故气体
颜色由无色变为红棕色，然后发生反应①3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3，要使水全部充满试管，需充入3 mL 氧气。

【归纳小结】
(1)NO 2溶于水或NO 2(混有NO)通入水，由3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 可知：
剩余气体是NO ，气体减少的体积是NO 2体积的2
3 。

(2)NO 和O 2通入水中由4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3可知： V (NO)∶V (O 2)⎩⎪⎨⎪
⎧
＝4∶3 恰好完全吸收<4∶3 剩余气体为O 2
>4∶3 剩余气体为NO
(3)NO 2和O 2混合气体通入水中由4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3可知： V (NO 2)∶V (O 2)⎩⎪⎨⎪
⎧
＝4∶1 恰好完全吸收<4∶1 剩余气体为O 2
>4∶1 剩余气体为NO
(4)NO 、NO 2和O 2三种气体通入水中
先按3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 计算出生成的NO 体积，然后加上原来混合气体中NO 体积，再按2计算。

【变式练3-1】将盛有1 mol NO 和NO 2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O 2，充分反
应后，整个试管充满水。

则原混合气体中NO 与NO 2体积比为( ) A ．1∶2 B ．2∶5 C ．3∶7 D ．无法确定 答案：C
解析：设1 mol NO 和NO 2的混合气体中有a mol NO 和(1－a ) mol NO 2，根据4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3和4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3可得：3
4 a ＋1－a 4
＝0.4，所以a ＝0.3，V (NO)∶V (NO 2)＝3∶7。

【变式练3-2】将装有50 mL NO 2、NO 混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL ，则
原混合气体中NO 2和NO 的体积比是( )
A ．5∶3
B ．3∶5
C ．3∶2
D ．2∶3 答案：C
解析：解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。

设混合气体中NO 2的体积为x ，
3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ΔV
3 mL 1 mL 3 mL －1 mL ＝2 mL x 50 mL －30 mL ＝20 mL
3 mL x ＝2 mL
20 mL ，x ＝30 mL ，则原混合气体中NO 的体积为50 mL －30 mL ＝20 mL ，所以V (NO 2)∶V (NO)＝30 mL ∶20 mL ＝3∶2。

【基础强化】
1．下列反应中，属于氮的固定的是( )
A ．由氨制成碳酸氢铵或硫酸铵
B ．NO 2与H 2O 反应生成HNO 3
C ．NO 和O 2反应生成NO 2
D ．N 2和H 2在一定条件下合成氨 答案：D
2．氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。

自然界中存在如图所示的氮元素的
循环过程，下列说法不正确的是( )
A ．过程①“雷电作用”中发生的反应是N 2＋O 2=====放电
2NO B ．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C ．⑤中涉及的反应可能有2NO －
2＋O 2===2NO －
3 D ．⑥中涉及的反应可能有2NO －
3＋12H ＋
===N 2↑＋6H 2O 答案：D
解析：过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO ，即发生的反应是N 2＋O 2=====放电
2NO ，A 正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B 正确；⑤中NO －
2被氧化为NO －
3，涉及的反应可能有2NO －
2
＋O 2===2NO －
3，C 正确；⑥中氮元素化合价降低，NO －
3被还原，涉及的反应不可能为2NO －
3＋12H ＋
===N 2↑＋6H 2O ，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，且电荷不守恒，故D 错误。

3．众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种
最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。

下列关于NO 的说法正确的是( ) A ．NO 是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物
B ．NO 在人体内可作“信使分子”，能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO 对人体无害
C ．NO 在空气中可以转为NO 2，二者都是大气污染物
D ．NO 在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂 答案：C
解析：NO 是无色、不溶于水的气体，NO 不与碱反应，不是酸性氧化物，故A 项错误；NO 有毒，为大气污染物，对人体有害，故B 项错误；NO 和O 2发生反应：2NO ＋O 2===2NO 2，NO 、NO 2都是大气污染物，C 项正确；NO 分子中氮元素化合价为＋2价，为中间价态，在一定条件的反应中既可作氧化剂，又可作还
原剂，D 项错误。

4．下列有关NO 2的说法正确的是( )
A ．NO 2可由N 2与O 2反应直接制备
B ．NO 2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物
C ．NO 2既有氧化性也有还原性
D ．NO 2为红棕色气体，因此将NO 2通入水中，溶液显红棕色 答案：C
解析：N 2与O 2在放电或高温条件下反应生成NO ，不能直接生成NO 2，A 项错误；NO 2属于大气污染物，B 项错误；NO 2与H 2O 反应生成HNO 3和NO ，说明NO 2既有氧化性也有还原性，C 项正确；NO 2通入水中，生成NO 和HNO 3，溶液呈无色，D 项错误。

5．德国滤清专家曼胡默尔推出一项新技术，用于降低污染严重地区的二氧化氮(NO 2)浓度。

下列关于氮的氧
化物的说法中正确的是( )
A ．氮的氧化物都是酸性氧化物，都是大气污染物
B ．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性
C ．NO 2与H 2O 反应生成HNO 3，所以NO 2是酸性氧化物
D ．可以用排空气法收集NO 2 答案：D
解析：氮的氧化物均会对大气产生污染，NO 、NO 2不是酸性氧化物，A 项错误；N 2O 5中氮元素为最高价，只有氧化性，B 项错误；酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物，有些酸性氧化物可与水化合生成酸，反应中中心元素化合价不变，HNO 3对应的酸性氧化物是N 2O 5，C 项错误；收集NO 2能用排空气法，因为NO 2不与空气成分反应，且密度比空气大，D 项正确。

6．在汽车尾气净化装置中，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O 2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CO 2和N 2
D ．该催化转化的总反应的化学方程式为2NO ＋O 2＋4CO =====催化剂
4CO 2＋N 2 答案：B
解析：由图可知发生反应的化学方程式为2NO ＋O 2＋4CO =====催化剂
4CO 2＋N 2，该转化过程中有N 、O 、C 3种元素的化合价发生变化，A 、D 正确；NO 不稳定，与氧气反应生成NO 2，该反应不需要催化剂，B 错误；由化学方程式可知该装置将有毒的NO 和CO 转化为无毒的CO 2和N 2，C 正确。

7．如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，当倒扣在盛有水的水槽中时，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面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是( )
A ．可能是N 2与NO 2的混合气体
B ．可能是N 2O 气体
C ．可能是NO 与NO 2的混合气体
D ．只可能是NO 2一种气体 答案：C
解析：试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。

根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为①NO 2、②NO 2和O 2(少量)、③NO 2和NO 等。

8．在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：
①NO 2＋O 2、②NO 2＋NO 、③HCl ＋N 2、④SO 2＋O 2，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，剩余气体的体积依次为V 1、V 2、V 3、V 4，则剩余气体的体积最小的是( )
A ．V 1
B ．V 2
C ．V 3
D ．V 4 答案：A
解析：假设每种气体的体积都是a ，试管的容积为2a ，气体减少的体积等于试管内液体的体积。

①根据反应4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3可知，NO 2完全反应，剩余气体是O 2，剩余O 2的体积为a －a 4＝3a
4；②根
据反应3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 可知，生成NO 的体积为a 3，所以剩余气体是NO ，其体积为4a
3；③氮
气和水不反应，氯化氢极易溶于水，所以剩余气体的体积为a ；④SO 2溶于水时，可与水反应生成H 2SO 3，H 2SO 3不稳定，易分解，该反应是可逆反应，O 2和水不反应，故剩余气体的体积大于a 。

综上所述，剩余气体的体积最小的是①。

9．已知A 、B 、C 为化合物，X 为单质。

其中，A 是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；X 为双原子
分子，其原子的最外层电子数为内层的3倍。

A 、B 、C 、X 之间存在如下转化关系：
A ――→X
B ――→X
C
(1)X 的化学式为____________。

(2)B 转化为C 的化学方程式为______________________________，C 是一种_______色气体。

(3)工业上以NH 3、空气、水为原料生产硝酸：
①NH 3→NO 化学方程式为___________________________________________； ②NO→NO 2实验现象是_____________________________________________。

答案：(1)O 2 (2)2NO ＋O 2===2NO 2 红棕
(3)①4NH 3＋5O 2=====催化剂
△ 4NO ＋6H 2O ②气体由无色变成红棕色
10．某化学学习小组为探究NO 2和SO 2的反应，特进行如下实验(如图所示)。

(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SO 2和NO 2反应的产物中有__________，说明NO 2在该反应中表现
________性。

(4)由图2和图3中的现象写出NO 2和SO 2反应的化学方程式：_________________________________。

答案：(1)下 (2)下瓶中的红棕色逐渐消失，最终变为无色 (3)NO 氧化 (4)NO 2＋SO 2===NO ＋SO 3 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NO 2和SO 2反应，NO 2转化为NO ，表现氧化性，而SO 2则表现还原性，被氧化，硫元素化合价升高，只能变成＋6价，应转化为SO 3。

【能力提升】
1．实验室以空气和镁为原料制备Mg 3N 2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)。

下列说法正确的是( )
A ．装置A 、
B 中可依次加入浓硫酸、NaOH 溶液 B ．若去掉装置
C ，对产品纯度无影响
C ．实验时应先加热装置C ，通入一段时间空气后再加热装置
D D ．装置
E 中碱石灰的作用是吸收尾气 答案：C
解析：A 错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO 2和水蒸气，则装置A 、B 中可依次加入NaOH 溶液、浓硫酸；B 错，若去掉装置C ，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响；C 对，实验时，应先加热装置C ，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置D ；D 错，装置E 中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。

2．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。

在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是( )
A ．探究SO 2和Na 2O 2反应可能有Na 2SO 4生成
B ．探究NO 和N 2O 可能化合生成NO 2
C ．探究NO 2可能被NaOH 溶液完全吸收生成NaNO 2和NaNO 3
D ．探究向滴有酚酞溶液的NaOH 溶液中通入Cl 2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO 的漂白作用
答案：B
解析：NO 和N 2O 反应不可能生成NO 2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价的降低。

3．如图所示，在注射器里吸入20 mL NO(标准状况下)，然后吸入5 mL 水。

若再吸入30 mL 空气(标准状
况，按O 2占空气总体积15
计算)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。

下列叙述不正确的是( )
A ．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
B ．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C ．最终剩余气体体积约为36 mL
D ．所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L －1(假设所得硝酸的体积与吸入水的体积相同)
答案：B
解析：一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮，二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮，反应的化学方程式分别为2NO ＋O 2===2NO 2和3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，总反应的化学方程式为4NO ＋3O 2＋
2H 2O===4HNO 3。

注射器中一氧化氮的体积为20 mL ，氧气的体积为30 mL×15
＝6 mL ，标准状况下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3可知氧气完全参与反应，消耗的氧气为6 mL ，参与反应的一氧化氮为8 mL ，最终剩余12 mL NO 。

注射器内气体先由无色变成红棕色，然后慢慢变浅，最终气体为无色，A 项正确；反应后气体体积为12 mL ＋(30 mL －6 mL)＝36 mL ，体积减小，故反应过程中注
射器的活塞缓缓向左移动，B 项错误、C 项正确；生成硝酸的物质的量为8×10－3 L 22.4 L·mol －1
，故硝酸的浓度为8×10－3 L 22.4 L·mol －1×5×10－3 L
≈0.07 mol·L －1，D 项正确。

4．氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。

用NaOH 溶液可以吸收废
气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
①NO ＋NO 2＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O
②2NO 2＋2NaOH===NaNO 2＋NaNO 3＋H 2O
(1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。

(2)下列措施能提高尾气中NO 和NO 2去除率的是________(填字母)。

A ．加快通入尾气的速率
B ．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C ．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH 溶液
(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO 2晶体，该晶体中的主要杂质是__________________(填化
学式，下同)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是______________。

(4)NO 的氧化吸收。

用NaClO 溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO 的去除率。

在酸性NaClO 溶液中，
HClO 氧化NO 生成Cl －和NO －
3，反应的离子方程式为__________________________________。

答案：(1)1∶1 (2)BC (3)NaNO 3 NO (4)3HClO ＋2NO ＋H 2O===3Cl －＋2NO －3＋5H ＋ 5．前几年我国多地发生了严重的雾霾天气，这种天气的形成与汽车尾气排放有关。

汽车尾气中常含有CO 、
NO x 等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。

某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。

(1)装置Ⅲ的主要作用为___________________________________________________。

(2)停止加热，打开活塞K ，放入适量氧气时，装置Ⅲ中可观察到的现象是_________________________。

(3)该套装置的不完善之处是________________________________。

(4)汽车尾气中含有CO 和NO x ，消除它们对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种
无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为____________________________。

(5)工业上常用纯碱液来吸收NO x ，有关反应的化学方程式为2NO 2＋Na 2CO 3===NaNO 2＋NaNO 3＋CO 2、NO 2
＋NO ＋Na 2CO 3===2NaNO 2＋CO 2。

现有标准状况下a L NO 2和b L NO 的混合气体恰好被200 mL Na 2CO 3溶液完全吸收，则a 、b 应满足的关系为________________。

Na 2CO 3溶液的物质的量浓度为____________ mol·L －
1。

答案：(1)检验CO 是否转化为CO 2 (2)出现红棕色气体 (3)无尾气处理装置 (4)2x CO ＋2NO x =====催化剂N 2＋2x CO 2 (5)a ∶b ≥1∶1或a ≥b a ＋b 8.96 解析：(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂和加热的条件下转化为氮气和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以装置Ⅲ的主要作用是检验CO 是否转化为CO 2。

(2)由于有部分一氧化氮没有转化为氮气，向装置中通入氧气时，装置Ⅲ中一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，因此装置Ⅲ中的现象为出现红棕色气体。

(3)由于尾气中仍残留未反应的一氧化氮和一氧化碳，所以该装置的不完善之处是无尾气处理装置。

(4)依据题意和元素守恒可知，该反应的化学方程式为2x CO ＋2NO x =====催化剂N 2＋2x CO 2。

(5)依据反应2NO 2＋Na 2CO 3===NaNO 2＋NaNO 3＋CO 2、NO 2＋NO ＋Na 2CO 3===2NaNO 2＋CO 2可知，二氧化氮和一氧化氮的物质
的量之比应大于或等于1∶1，气体才会反应完全。

与二氧化氮和一氧化氮反应的碳酸钠的物质的量为b 22.4
mol ，与二氧化氮单独反应的碳酸钠的物质的量为a －b 44.8 mol ，所以碳酸钠的物质的量浓度为a ＋b 44.8 mol 0.2 L ＝a ＋b 8.96
mol·L －1。