考点6氮的固定（核心考点归纳）-2021-2022学年高一化学核心考点归纳与测试（2020）（原卷版）

考点6氮的固定【核心考点梳理】一、氮气的结构与物理性质1．氮元素及其存在(1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N。破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。氮元素在自然界中的存在形态①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。2．氮气物理性质色态气味密度溶解性毒性无色气体无味比空气的略小难溶无毒3．氮的固定(1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。(2)分类：氮的固定eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(高能固氮,生物固氮))\a\vs4\al(→占10%,→占90%),人工固氮\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(合成氨,仿生固氮))))自然固氮生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90%高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10%高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”(1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放电))2NO、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。【核心归纳】氮气的结构与性质【典型例题】例1．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，不与其他物质反应例2．下列关于氮气的说法中错误的是()A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气B．N2＋O2eq\o(=,\s\up10(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一C．N2在空气中约占的质量比为eq\f(4,5)D．在反应3Mg＋N2eq\o(=,\s\up10(高温))Mg3N2中，N2作氧化剂例3．下列反应属于氮的固定的是()①N2和H2在一定条件下合成NH3②NO2和H2O反应生成HNO3和NO③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2④NO被空气氧化为NO2A．①② B．②③C．①③ D．①④二、一氧化氮和二氧化氮的性质1．不同价态的氮的氧化物氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5对应氮的化合价＋1＋2＋3＋4＋4＋5N2O俗称笑气，具有麻醉作用2．NO和NO2(1)物理性质NONO2颜色无色红棕色状态气态气态气味无味刺激性气味毒性有毒有毒水溶性难溶易溶(2)相互转化①NO→NO2：2NO＋O2=2NO2NO接触空气就会变红棕色②NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。③2NO2N2O4存在NO2时就存在N2O43．危害及处理：①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。②酸雨：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。④NO与血红蛋白结合使人中毒。(4)常见的NOx尾气处理方法①碱液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。②催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。4．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。【核心归纳】1．相互转化的反应原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO＋O2=2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④2．计算类型(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③。x＝eq\f(VNO2,VO2)0＜x＜eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x＞eq\f(4,1)反应情况O2过量并剩余恰好完全反应NO2过量又发生反应①，剩余NO(3)NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④。x＝eq\f(VNO,VO2)0＜x＜eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x＞eq\f(4,3)反应情况O2过量并剩余恰好完全反应NO过量并剩余二氧化氮被水吸收的实验总结实验步骤实验现象实验结论试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收水面不断上升，最后试管全部充满液体NO2可被NaOH溶液全部吸收3.利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成，也就是N、O的原子个数比符合2∶5时，氮的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中N、O的原子个数比来分析：N(N)∶N(O)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＜2∶5，O2剩余,＝2∶5，恰好完全反应,＞2∶5，NO剩余))【典型例题】例1．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(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，试管完全被水充满。原来试管中盛装的()A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是O2与NO2的混合气体C．不可能是NO与NO2的混合气体D．只能是NO2一种气体例2．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④【考点达标随堂练】1．（2021·福建宁德市·高一期末）油炸虾条、薯片等容易挤碎的食品，一般用充气袋包装。充气袋中适宜填充的气体是()A． B． C． D．2．（2021·甘肃白银市·高一期末）下列关于NO的说法一定正确的是()A．NO是一种红棕色且难溶于水的气体B．NO易与人体血红蛋白结合，使人中毒C．NO只有氧化性，无还原性D．等物质的量的NO和CO所含电子数相等3．下列用途中应用了氮气的稳定性的是：（）A．以氮气为原料之一制造硝酸 B．合成氨气后，制氮肥C．金属焊接时的保护气 D．镁可以和氮气反应4．（2020·湖北武汉·高一期中）汽车尾气中的含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等，直接排放容易形成“雾霾”。因此，不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述错误的是()A．尾气形成“雾霾”与汽油(属于碳氢化合物)未充分燃烧有关B．尾气处理过程中，氮氧化物(NOx)被还原C．PtRh催化剂在处理尾气的反应前后质量未变化，说明它并没有参与化学反应D．使用新能源电动汽车能有效控制雾霾5．三容器内分别装有相同压强下的NO、NO2、O2，设三容器容积依次为V1、V2、V3，若将三气体混合于一个容积为V1+V2+V3的容器中后，倒立于水槽中，最终容器内充满水。则V1、V2、V3之比不可能是（）A．3∶7∶4 B．5∶7∶6 C．7∶3∶6 D．1∶1∶16．某化学反应在催化剂条件下的转化过程的微观示意图如图所示。下列有关说法不正确的是

A．该反应中，氧化性：NO＞CO2B．该反应可表示为2NO+2CON2+2CO2C．该反应中，被氧化与被还原的元素的质量之比为7：6D．每生成标准状况下2.24LN2，转移的电子数为0.4NA7．在标准状况下，将50mlNO2和O2的混合气体通入水中，最终得到10ml无色气体，则NO2和O2的体积之比可能是()A．4：1 B．4：3 C．16：9 D．16：198．下列关于物质的制备、性质、收集说法正确的是（）A．汽车尾气中有NOx，主要是汽车打火时氮气和氧气反应引起的B．可以用图1所示装置收集到干燥的NO气体C．根据图2装置收集到的气体为无色能够验证铜和稀硝酸反应的产物中气态物质只有NOD．可以用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别红棕色气体NO2和溴蒸气9．三支体积相等的试管分别充满相同状态下气体：①氨气；②体积比为4：l的NO2和O2气体；③NO2气体；将他们分别倒立于盛有足量水的水槽中，液面恒定后(假设试管内液体不扩散)，则下列结论正确的是()A．①和③试管内溶液体积不等，溶质物质的量浓度也不相等B．因为它们都可溶于水，所以液面都上升到试管顶部C．三支试管中，试管②中溶液中溶质的物质的量浓度最小D．试管②和试管③中溶液的溶质的物质的量浓度一定相等10．已知NO2、NO的混合气体可与NaOH溶液发生化学反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，将224mL(标准状况下)NO和NO2的混合气体溶于20mLNaOH溶液中，恰好完全反应并无气体逸出。则NaOH溶液的物质的量浓度为()A．1mol/L B．0.5mol/L C．0.25mol/L D．0.2mol/L11．氮元素是生命的基础。自然界中氨的循环过程如下图所示，请分析此图并回答问题：(1)大气中的氮以___________(填化学式)形式存在，图中共表示了___________种固氮的途径。(2)由图可知，动植物体内的氮主要存在于蛋白质中，当动植物尸体发生了腐败时，往往会产生一种含氮的气体，其电子式为___________。(3)土壤中的硝酸盐会被细菌分解。有一种脱氧硫杆菌能够利用土壤中的硫化物来分解硝酸盐，其主要化学原理如下：，配平上述反应方程式，并标出电子转移的方向和数目。___________(4)某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转换的关系(未配平)：a．NO+HNO3→N2O3+H2Ob．NH3+NO→HNO2+H2Oc．N2O4+H2O→HNO3+HNO2其中你认为一定不可能实现的是___________(填编号)。12．气候条件独特、空气质量优良的新疆阿勒泰市已成为我国第8个国家大气背景监测点。监测点安装的监测设备可监测日常二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等污染物。NO分子因污染空气而臭名昭著，近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，成为当前生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题：（1）NO对环境和人体的危害在于____（填序号）。A破坏臭氧层B高温下能使一些金属氧化C造成酸雨D与人体血红蛋白结合（2）在含的酶的活化中心，亚硝酸根离子（）可转化为NO，写出和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：_______。（3）NO破坏臭氧层的机理可简单表示为、，这两个反应反复循环，下列叙述正确的是_____（填序号）。ANO在破坏臭氧层过程中起催化作用BNO在破坏臭氧层过程中作反应物C破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为D破坏臭氧层的过程可用化学方程式表示为13．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是________________________________________________________________________________________________