第五章 第二节 第1课时 氮气和氮氧化物

1、第1课时氮气和氮氧化物1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、 氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知 工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素 养的发展。核心素养发展目标一、氮气与氮的固定随堂演练知识落实课时对点练二、一氧化氮和二氧化氮内容索引 1.氮元素的结构及存在(1)氮元素位于元素周期表的第 周期、第 族。氮原子最外层有 个电子，既不容易 3个电子，也不容易 5个电子。一般通过_ 与其他原子相互结合成物质。(2)氮元素在自然界中的存在氮元素主要以 分子的形式存在于空

2、气中，部分氮元素以化合物的形式存在于动植物体内的 中，还有部分存在于土壤、海洋里的_和 中。一、氮气与氮的固定二A得到失去共用电5子对N2蛋白质硝酸盐铵盐2.氮气(1)N2的物理性质通常情况下，氮气是 、 的气体，密度比空气的 ， 于水。(2)N2的化学性质氮分子内两个氮原子间以 结合，断开该化学键需要_的能量，所以氮气的化学性质很 ，通常情况下 与其他物质发生化学反应，但在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。写出氮气和下列物质反应的化学方程式。无色无味稍小难溶共价三键(NN)较多稳定很难金属镁：_ ，氮气表现 性；氢气：_ ，氮气表现 性；氧气：_ ，氮气表现 性。氧化氧化还原3.氮

3、的固定(1)含义：将大气中 的氮转化为 的过程。(2)分类游离态氮的化合物氮的固定自然固氮高能固氮(N2O22NO) 固氮(豆科植物根瘤菌固氮) 固氮合成氨(N23H22NH3)仿生固氮生物人工(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为5价()(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键()(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气()(4)氮的固定中氮元素一定被氧化()(5)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮()(6)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮()(7)N2和O2在放电条件下会生成NO2()(8)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，

4、又有还原性()判断正误氮在自然界中的循环如图所示。(1)过程称为_，写出合成氨反应的化学方程式：_，该反应中氮气显_性(填“氧化”或“还原”，下同)深度思考人工固氮N2氧化(2)过程中能通过_的作用将空气中的氮气固定下来，写出中固氮反应的化学方程式：_，该反应中氮气显_性。豆科植物根瘤菌还原(3)过程中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是_(填字母)。a.H2O2b.NH4Clc.KNO3d.NaOHacd(1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。

5、(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H2反应)，又有还原性(与O2反应)。归纳总结返回二、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 色气态 味 溶NO2 色气态 气味 溶无红棕无刺激性难易2.一氧化氮、二氧化氮的性质探究操作一：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

6、。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： 。结论：NO和O2反应生成 。操作三：振荡注射器现象：气体红棕色 ，得到 溶液。结论：NO2和H2O反应生成了 。写出下列转化的化学方程式：(1)NONO2：_。(2)NO2NO：3NO2H2O=2HNO3NO，该反应中NO2既表现 ，又表现 。注射器内气体变为红棕色NO2消失无色HNO3和NO2NOO2=2NO2氧化性还原性(1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法()(2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法()(3)NO2易溶于水生成

7、HNO3，故NO2是酸性氧化物()(4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2()(5)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物()判断正误(1)NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。(2)NO不能和碱反应，NO2可以和碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，但NO2不是酸性氧化物。(3)NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。归纳总结1.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。深度思考2.在NO、NO2

8、性质实验中(1)如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是_。(2)上述实验对工业上生产硝酸的启示是_。继续通入过量的在用水吸收NO2制取硝酸的反应空气过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸3.将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。(1)下列图示正确的是_。C(2)如水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为_，最终充入_ mL氧气，才能使水全部充满。红棕色，液面逐渐上升无色气体变为3解析向试管中缓缓充入O2，发生反应2NOO2=2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，故液面逐渐上升，将和两式相组合

9、得4NO3O22H2O=4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。熟记NOx与O2混合气体被吸收关系(1)4NO2O22H2O=4HNO3练后反思返回(2)4NO3O22H2O=4HNO31.(2019浙江宁波期末)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C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与1235随堂演练知识落实412354海洋中的氮循环属于固氮作用的是，B项错误；反硝化作用中N元素化合价降低，被还原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O

10、2参与，C项错误；2.(2019湖南湘潭一中期中)氮气能大量存在于空气中的根本原因是A.氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应B.氮气比空气轻且不溶于水C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定D.氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应12354解析N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且难溶于水，并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。3.(2019保定一中检测)下列反应中属于氮的固定的是12354B.2NOO2=2NO2D.NH3H2OC

11、O2=NH4HCO3解析固氮过程是把N2转化为含氮化合物的过程，只有A项符合。4.(2019天津耀华中学期中)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N2与NO2的混合气体B.可能是N2O气体C.可能是NO与NO2的混合气体D.只可能是NO2一种气体1235412354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NO2、NO2和O2(少量)、NO2和NO等。5.

12、NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。(1)NO极易与氧气反应表现_性，化学方程式为_；在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_。(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为_，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为_。12354返回还原2NOO2=2NO24NH36NO2HNO3NO3NO2H2O=12=NaNO2NaNO3H2O2NO22NaOH课时对点练123456789题组一氮气和氮的固定1.(2019黑龙江大庆一中月考)下列关于N2的说法中错误

13、的是A.通常情况下N2的化学性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气A组基础对点练2.(2020咸阳高一期末)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123456789B.过程“固氮作用”中，氮气被还原123456789过程“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；题组二一氧化氮、二氧化氮的性质3.(2019菏泽一中月考)最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS、新型冠状病毒都有直接抑制作用。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

14、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123456789解析NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。4.(2020湖南岳阳高一检测)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、降低血压以及提高性能力的作用。下列关于NO的说法中正确的是A.NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物B.NO在人体内可做“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

15、为NO2，二者都是大气污染物D.NO在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂123456789解析NO是无色难溶于水的气体，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O2发生反应2NOO2=2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO分子中N元素价态为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。1234567895.(2020贵州独山期末)在NO2与水的反应中A.氮元素的化合价不发生变化B.NO2只是氧化剂C.NO2只是还原剂D.NO2既是氧化剂又是还原剂123456789解析NO2和水反应的方程式为

16、3NO2H2O=2HNO3NO，在反应中 2 mol被氧化生成2 mol硝酸，1 mol被还原，生成NO，即NO2既是氧化剂又是还原剂。答案选D。1234567896.(2019山东菏泽一中检测)运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是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色烟雾。产生红色烟雾的原因是A.高温下N2遇空气生成NO2B.NO遇空气生成NO2C.CO2和NO反应生成CO和NO2D.NO和H2O反应生成H2和NO2解析根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。题组三氮的氧化物与水反应的简单计算7.(2

17、019河北张家口第一中学检测)将装有50 mL NO2、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NO2和NO的体积比是A.53 B.35C.32 D.23123456789123456789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NO2的体积为x。3NO2H2O=2HNO3NOV3 mL 1 mL 3 mL1 mL2 mLx 50 mL30 mL20 mLx30 mL则原混合气体中NO体积为50 mL30 mL20 mL，所以V(NO2)V(NO)30 mL20 mL32。8.(2020山东临沂一中高一段考

18、)对3NO2H2O=2HNO3NO反应的下列说法正确的是A.氧化剂与还原剂的质量比为12B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为12C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移123456789解析该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为21，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为21。若有6 mol NO2参与反应，则转移电子4 mol。9.(2019郑州高一检测)以下是氮循环的一部分：123456789(1)反应的化学方程式是_。2NOO2=2NO2解析反应是NO与氧

19、气化合生成NO2，反应的化学方程式是2NOO2=2NO2。(2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为_。12345678912解析NO2易溶于水，并和水发生化学反应：3NO2H2O=2HNO3NO，NO2中氮元素化合价部分升高，部分降低，NO2既是氧化剂，也是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为12。(3)实验室收集NO的方法为_。123456789(4)化合物A的化学式是_。排水法收集HNO3解析NO易被氧气氧化，实验室常用排水法收集NO。解析根据以上分析可知化合物A的化学式是HNO3。(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO2C

20、O=2CO2N2，当生成1 mol N2时，被还原的NO为_mol。1234567892解析根据方程式2NO2CO=2CO2N2可知，NO中氮元素化合价从2价降低到0价，NO是氧化剂，被还原，当生成1 mol N2时，被还原的NO为2 mol。1.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2NH3A. B. C. D.B组综合强化练12345678解析N2NO2不能一步完成，NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，N2NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。2.(2020河南平顶山一中期中)实验室以空气和

21、镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：12345678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C，通入一段时间空气后再加热DD.E中碱石灰的作用是吸收尾气解析A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2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C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热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。123456783.(2020山东淄博月考)科学的假设与

22、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SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成B.探究NO和N2O可能化合生成NO2C.探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D.探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，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12345678解析NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价的降低。4.(2019山东日照一中检测)为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理(反应方程式：2NO22NaOH=NaNO3NaN

23、O2H2O；NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O)。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无气体剩余)，则此NaOH溶液的物质的量浓度为1234567812345678123456785.(2019甘肃武威第六中学段考)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通入边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为A.11 B.57C.75 D.43解析因为NO2和NO的体积相等，在同温

24、同压下两者的物质的量相等，根据反应：2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，生成的HNO3的物质的量也相等，因此两试管内HNO3的物质的量浓度相等，故选A。6.(2020北京东城区校级检测)现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是A.1.3 mL B.2.4 mLC.3 mL D.4 mL或1.2 mL1234567812345678解析(总反应式法)根据有关的反应：4NO2O22H2O=4HNO33NO2H2O=2HNO3NO设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。1

25、23456787.(2019济南一中期末)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，发生反应的化学方程式为NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，在该反应中，氧化剂是_，还原剂是_。NO2NO解析NO2中氮元素的化合价降低，NO2作氧化剂，NO中氮元素的化合价升高，NO作还原剂。12345678(2)在一定条件下氨可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_，反应中氧化剂是_，还原剂是_。NO2NH3解析氨和二氧化氮反应后生成的无污染的物质是氮气和水。123456788.(2019北京昌平高一检测)(1)某化学学习小组为探究NO2和S