氮的氧化物 大气污染
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．已知NO2和溴蒸气都是红棕色气体，且都有强氧化性，则下列试剂或方法中不能将NO2和溴蒸气区别开的是( )
A．向两种气体中加入适量水，振荡
B．将两种气体分别通入到AgNO3溶液中
C．用湿润的淀粉KI试纸检验
D．将两种气体加压、冷却
2．试管中盛有红棕色气体(可能是混合物)，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柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的气体不可能为( )
A．N2和NO2的混合气体
B．O2和NO2的混合气体
C．NO和NO2的混合气体
D．NO2一种气体
3．同温同压下，将NO2、NO、O2按一定的体积比充满一容器，再倒置于盛有水的水槽中，片刻液体充满了容器，则反应的NO2、NO、O2的体积比可能是( )
A．1∶1∶1 B．4∶3∶1
C．4∶24∶19 D．4∶14∶7
4．将盛有N2和NO2(无N2O4)混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
5．[双选题]某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种．现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色．对于原混合气体成分的判断中正确的是( )
A．肯定有SO2和NO
B．肯定没有Cl2、O2和NO2
C．可能有Cl2和O2
D．肯定只有NO
6．把3体积的NO2气体，依次通过下列3个分别装有①NaHCO3饱和溶液，②浓H2SO4，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是(同温同压下测定)( )
A．1体积NO
B．2体积NO2和0.5体积O2
C．2体积O2
D．0.25体积O2
7．标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似为( )
A．1.0 mol·L－1 B．0.045 mol·L－1
C．0.020 mol·L－1 D．0.12 mol·L－1
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(10分)在元旦联欢会上，某同学给同学们表演了一段魔术：首先收集一集气瓶红棕色的气体，用玻璃片盖好，然后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻轻移动玻璃片使少量空气进入集气瓶，气体又变为红棕色，振荡，又变为无色……学完本节课，你就能揭示该同学表演的魔术的秘密：
(1)集气瓶中红棕色的气体是__________；
(2)气体颜色变化的原因是__________；写出有关反应的化学方程式为__________；
(3)做魔术时操作者需注意的问题是__________________________________________
________________________________________________________________________.
原因是__________________________________________________________________．
9．(7分)汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源．治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化剂转换器”(用铂、钯合金作催化剂)．它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体．
①写出CO与NO反应的化学方程式．______________________________________
________________________________________________________________________.
②“催化剂转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是________________________________________________________________________．
③控制城市空气污染源的方法可以有__________．
a．开发氢能源 b．使用电动车
c．植树造林 d．戴上呼吸面具
10．(9分)我国农业因遭受酸雨而造成每年损失高达15亿多元．为了有效控制酸雨，目前国务院已批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规．
(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下表：
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.62
4.56
4.55
4.55
分析数据，回答下列问题：(已知Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl)
①雨水样品的pH变化的原因是(用化学反应方程式表示)________________________．
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变__________(填“大”或“小”)．
(2)你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是________．
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
(3)在英国进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面SO2浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由于建筑高烟囱的结果，地面SO2浓度降低了30%之多．请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？简述其理由．
11．(13分)某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？”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，方案一如图甲所示，方案二如图乙所示．请回答下列问题(本题不考虑N2O4)．已知浓HNO3受热分解与金属和浓HNO3反应的方程式分别为：
4HNO3(浓)△,Ｆ4NO2↑＋O2↑＋2H2O
Cu＋4HNO3(浓)△,ＦCu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑
(1)方案一实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论．你认为这一结论是否正确？________(填“正确”或“不正确”)，理由是______________________________________．
(2)硝酸铜固体加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____________________________________________；将生成的气体通入水中的现象____________________________________________．
(3)方案二实验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能支持木条的燃烧”的结论．你认为这一结论是否正确？________________(填“正确”或“不正确”)，理由是________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(4)为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
详解答案
1．选C NO2与水反应生成硝酸和无色气体NO，溴蒸气溶于水形成橙色溶液，A项能区别；将两种气体分别通入AgNO3溶液中，前者无沉淀生成，后者有浅黄色AgBr沉淀生成，B项能区别；NO2和溴蒸气都有强氧化性，都能将I－氧化成I2，使淀粉变蓝，C项不能区别；将两种气体冷却、加压，NO2转变为N2O4而颜色变浅，溴蒸气颜色更深的液体，D项能区别．
2．选A 如果有N2，试管不能最终充满水；可能是O2、NO2的混合气体且O2的量相对较少(不足NO2体积的1/4)；也可能是NO、NO2的混合气体或只有NO2一种气体．
3．选AC 反应后液体充满了容器，说明NO、NO2、O2全部转化为HNO3，所以容器中n(N)∶n(O)＝2∶5，将选项代入即得答案．
另解：NO、NO2、O2恰好转化为HNO3，在转化过程中1个NO分子失去3个电子，1个NO2分子失去1个电子，1个O2分子得4个电子，根据得失电子守恒有：n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)，把选项代入验证，故正确答案为A、C.
4．选C 将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体．设原气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 2
x
解得：x＝.
故V(N2)＝V－＝，＝.
5．选AB 由题意可知，混合气体无色，故无Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色) ，能使品红溶液褪色，说明有SO2，剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，说明产生了NO2，进而说明原混合气体中有NO，故无O2.综上A、B项正确．
6．选D 为计算方便可先假设3体积的NO2的物质的量为3 mol.则①3体积的NO2通入NaHCO3溶液中发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO后，生成HNO32 mol，NO 1体积；2 molHNO3和2 mol NaHCO3发生反应：NaHCO3＋HNO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑，生成2体积的CO2；②1体积NO和2体积CO2和水蒸气通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，余下1体积NO和2体积CO2；③2体积CO2与Na2O2发生反应：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，生成1体积O2，1体积NO与1体积的O2反应：2NO＋O2===2NO2，生成1体积NO2，剩余0.5体积O2，这两种气体通入水中，发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，NO2完全反应，剩余0.25体积的O2.
7．选B 设NO2的体积为V，根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成硝酸的物质的量为× mol，反应后HNO3溶液的体积为 V，所以c(HNO3)＝＝0.045 mol/L.
8．解析：红棕色溶于水变为无色，可能为NO2，剩余气体遇空气又变成红棕色．原红棕色气体一定是NO2.注意NO2和NO都有毒，生成的HNO3也具有腐蚀性．
答案：(1)NO2
(2)红棕色气体NO2与水反应后生成无色气体NO；NO与空气接触时又可被氧化成NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；2NO＋O2===2NO2
(3)防止气体逸出和溶液撒出 因为NO和NO2均有毒，HNO3具有腐蚀性
9．解析：CO与NO反应，可以生成参与大气生态循环的无毒气体，并促使二氧化硫的转化，可知CO与NO反应生成的是氮气和二氧化碳．联想到SO2可以转化为SO3，SO3与水形成酸雾．
答案：①2CO＋2NON2＋2CO2
②SO2转化为SO3，SO3在空气中生成硫酸酸雾，硫酸具有强酸性
③a、b
10．解析：酸雨放置时pH变化，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致．雨水和自来水混合，根据题干信息Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，可知pH变小．
答案：(1)①2H2SO3＋O2===2H2SO4 ②小 (2)C (3)不可取．因SO2的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害．
11．解析：(1)浓硝酸受热时产生大量水蒸气，所以带火星的木条熄灭可能为水蒸气所致．(2)由题目信息，可得Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为：2Cu(NO3)2△,Ｆ2CuO＋4NO2↑＋O2↑，生成的NO2和O2通入水中，恰好反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以将生成气体通入水中无气体剩余．(3)由(2)知Cu(NO3)2分解产物n(O2)∶n(NO2)＝1∶4，产物中O2所占体积分数与空气中O2所占体积分数基本相同，而带火星的木条能够复燃，说明NO2能支持燃烧．
(4)要想直接证明“NO2能否支持燃烧”，则必须将NO2中混有的其他气体除去，观察带火星的木条在纯净的二氧化氮中燃烧情况再下结论．
答案：(1)不正确 带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生大量水蒸气所致
(2)2Cu(NO3)2△,Ｆ2CuO＋4NO2↑＋O2↑ 无气泡冒出
(3)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
(4)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二氧化氮中观察现象
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