氮气与氮的固定-讲义

高中化学人教版（2019）必修第二册

【5.2.1氮气与氮的固定】【学习要点】自然界中氮的循环及性质、氮的氧化物的性质、氮的氧化物溶于水的计算。

【知识梳理】

1.（1）一氧化氮的化学性质与：与、：毒性：结合红蛋白的能力比强，更容易造成人体缺氧。尾气吸收：（2）二氧化氮的性质与：与、：尾气吸收：

2.氮气与氮的固定①与：②与：③与：氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，分为人工固氮（主要途径是工业合成氮）、自然固氮（雷电固氮和生物固氮）。

【典例分析】

例1.在氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷六种物质中：（用化学式表示）

（A）混有空气后点火能爆炸的是

________

（B）天然气和沼气的主要成分是

________

（C）有剧毒的是

________

（D）能用于发射宇宙火箭的是

________

（E）空气中含量最多的气体是

________

（F）使燃着的木条熄灭，还能使澄清的石灰水变浑浊的是

________．

【答案】H2、CO、CH4；CH4；CO；O2；N2；CO2【解析】（A）可燃性气体混有空气后点火能爆炸，则H2、CO、CH4均符合，故答案为：H2、CO、CH4；

（B）天然气和沼气的主要成分是甲烷，其化学式为CH4，故答案为：CH4；

（C）上述物质中，有剧毒的是CO，故答案为：CO；

（D）宇宙火箭发动机里使用液氧是支持燃料的燃烧，则O2能用于发射宇宙火箭，故答案为：O2；

（E）空气中含量最多的气体是氮气，其化学式为N2，故答案为：N2；

（F）使燃着的木条熄灭，还能使澄清的石灰水变浑浊的是CO2，故答案为：CO2．

例2.实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下，气体混合的装置如图甲所示，合成氨的装置如图乙所示，氨吸收和氨氧化的装置如图丙所示．（1）已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气．则制取氮气的装置为________

（从图A、B、C中选择，下同），制取氢气的装置为________

．（2）甲装置的作用除了使气体充分混合外，还有①________

、②________

．（3）乙装置发生反应的化学方程式为________

．其中催化剂为Fe粉，它能否用Fe2O3代替？________

．说明理由________

．（4）丙装置吸收一段时间氨气后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入到锥形瓶内，可观察到：有红棕色气体和白烟生成，请用化学方程式说明催化氧化后，产生以上现象的原因：________

；________

，________

．【答案】C；A；干燥气体；通过观察气泡控制气体比例和气流速度；N2+3H22NH3；能；因为H2能还原Fe2O3成Fe；2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO；HNO3+NH3=NH4NO3【解析】解：（1）实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气，是溶液与溶液反应，应选择C装置，制取氢气不需要加热，应选用A装置；故答案为：C；A；（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置中的浓硫酸可以将氮气和氢气干燥，同时可以根据甲装置中冒气泡的速率来控制气体流量，混合气体，故答案为：干燥气体；通过观察气泡控制气体比例和气流速度；（3）合成氨的化学方程式为：N2+3H22NH3，H2能还原Fe2O3成Fe，照样起到催化作用，故答案为：N2+3H22NH3；能；因为H2能还原Fe2O3成Fe；（4）氨的催化氧化反应产物是一氧化氮和水，一氧化氮极易与空气中的氧气变为二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸会和氨水反应生成硝酸铵（白烟），涉及的反应为2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、HNO3+NH3=NH4NO3，故答案为：2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO、HNO3+NH3=NH4NO3．

【能力提升】

1.关于氮气的性质的说法中，错误的是(

)A.

通常情况下，氮气性质很不活泼

B.

可在氧气中燃烧生成一氧化氮

C.

氮气的化学性质比较稳定，其原因是两原子间的结合比较牢固

D.

跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂2.氮气进入超导试验、麻醉等领域，是应用了氮气性质中的（

）A.

能与氢气反应

B.

高温下能与金属反应

C.

沸点低

D.

密度与空气接近3.关于氮气的性质的说法中，错误的是

(

)A.

氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在

B.

通常情况下，氮气性质很不活泼

C.

可在氧气中燃烧生成一氧化氮

D.

在反应3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化剂4.氮气化学性质稳定的原因是（

）A.

氮的非金属性弱

B.

氮气的熔沸点低

C.

氮气难溶于水

D.

氮分子中原子间共价键不易断裂5.氮气能大量存在于空气中的根本原因是（

）A.

氮气性质稳定，即使在高温下也很难跟其他物质发生反应

B.

氮气比空气轻，且不溶于水

C.

氮分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定

D.

氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应

【参考答案】

1.【答案】B【解析】A.因为N≡N键能大，通常情况下氮气的性质很不活泼，选项A不符合题意；B.氮气不能在氧气中燃烧，氮气与氧气在放电（或高温）下会反应生成一氧化氮，选项B符合题意；C.氮气的化学性质比较稳定，其原因是两原子间存在N≡N，N≡N键能大，即结合比较牢固，选项C不符合题意；D.跟氢气在高温高压催化剂存在的条件下会发生反应生成氨气，N元素化合价降低，所以氮气是氧化剂，选项D不符合题意。故答案为：B。2.【答案】C【解析】氮气沸点低，气化时吸热，可用于超导试验、麻醉等领域，C项符合题意；故答案为：C。3.【答案】C【解析】A.氮在自然界中以游离态（N2）和化合态（硝酸盐、铵盐）的形式存在，选项正确，A不符合题意；

B.通常情况下，N2的化学性质稳定，选项正确，B不符合题意；

C.N2不能燃烧，也不支持燃烧，故N2与O2不反应，选项错误，C符合题意；

D.在该反应中，氮元素的化合价由0价变为-3价，化合价降低，被还原，为氧化剂，选项正确，D不符合题意；

故答案为：C

4.【答案】D【解析】A．氮的原子半径小，最外层电子数多，非金属性强，不符合题意；B．氮气虽然熔沸点低，但与化学稳定性无关，不符合题意；C．氮气难溶于水，与化学稳定性无关，不符合题意；D．氮分子中原子间共价键不易断裂，化学性质稳定，符合题意。故答案为：D。5.【答案】C【解析】解：A．氮气的性质稳定，但高温下和氧气反应生成一氧化氮，镁在氮气中燃烧生成氮化镁，故A