氮气--氮的氧化物学案练人教版2019必修第二册

学年高一化学同步学习高效学与练精品学案202L2022第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物第课时氮气氮的氧化物1课程学习目标了解氮元素的存在和结构，了解氮气的物理性质和化学性质；

1..通过了解氮的固定，认识化学对社会和工农业生产的重要作用；

2.了解一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质3学科核心素养宏观辨识与微观探析能从物质类别和元素化合价的角度，预测氮气及氮的氧化物的性质及转化科学探究与创新意识能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题，根据假设提出多种探究方案，评价和优化方案，能用数据、图表、符号等处理实验信息【新知学习】氮的原子结构

1.氮元素位于第二周期、第族氮原子最外电子层有个电子，既不容易得到个电子，也不容易失去个电子VA535氮的原子结构因此氮原子一般通过共用虹对与其它原子相互结合构成物质常见的化合价有、、+1+2+3+4+5-3其氧化物有、、共有六种,N2NO N2O3NO2N2O4N2O5其中是的酸酊,」是的酸酊氮的氧化物都有毒N2O5HNO3N HNCh氮元素的存在游离态:以氮分子的形式存在于空气中

2.a.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中，以及土壤、海洋里的硝酸盐和镂盐中b.一.氮气.物理性质1纯净的是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占五分之四左右N

2.化学性质2常温下，用的化学性质丕活泼，可代替稀有气体作保护气体1原因氮分子内两个氮原个间以共价三键结合，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，通常难以与其它物质反应在放电条件或高温下氮气跟氧气化合生成一氧化氮2O ArCON222-196℃-183℃-186℃-78℃现将空气深度冷却液化，然后缓慢升温，则最先分离出来的气体是2雷雨时空气中的N2转化为NO,生成物NO是__________色的气体，填“易”或“难”溶于水；NO在空气中很容易被氧化成能与水发生化学反应与水反应的化学方程式为Nth,NCh NO2【答案】氮气无难N3NO+H O=2HNO+NO2223【分析】逐渐升温的过程中，沸点低的物质先分离，据此解答；1为无色气体；难溶于水；与反应生成硝酸和据此解答；2NO NCh H2O NO,【详解】1逐渐升温的过程中，沸点低的物质先分离，由表可知，最先分离出来的气体时N2；故答案为氮气；N2为无色气体；难溶于水；与反应生成硝酸和且反应方程式为故答2NO NCh H2O NO,3NO2+H2O2HNO3+NO案为无；难；3NO2+H2O2HNO3+NO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

11.理⑴用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下©NO+NO4-2NaOH=2NaNO+H O,222

②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2在反应

①中，氧化剂是____________,还原剂是_______；在反应

②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为o⑵在一定条件下，氨气也可将氮氧化物转化为无污染的物质写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式o一定条件【答案】NO NO1:18NH3+6NO27%+12402八【详解】⑴在反应

①中，中氮元素的化合价降低，作氧化剂，中氮元素化合价升高，作还原剂；在反应

②中,NO2NO氧化剂和还原剂都是NO2,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:1故答案为NO；NO；1:1；2⑵根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应生成无污染的物质为氮气和水故答案为:8NH+6N0一定条件7N+12H.

09.,c放电或高温T CRTCN2+O2^^^~2NO占妹t3镁在氮气中燃烧3Mg+N2=^Mg3N2；j4人工合成氨N2+3H2高化，压2NH3；二.氮的固定和循环含义将大气中.游离态的氮转化为含氮化合物一的过程叫做氮的固定

1..分类2高能固氮放磐亘温N2+022N0自然固氮生物固氮豆科植物的根瘤菌固氮氮的合成氨吃压N2+3H22NH3＜固〈【隹化剂人工固氮定【仿生固氮氮的循环

3.自然固氮大气中的短动物摄食宙电作用豆科植物的根瘤固氮动物排泄物被细菌植物遗体化肥生产等及遗体分解气亚硝酸盐I硝酸盐」三,二氧化氮和一氧化氮氮的氧化物NONO2颜色无色红棕色物理性毒性有毒有毒质溶解性不溶于水易溶于水与反应不反应22N0+0z—2N02化学与H2性质不反应比3NO2+0——2HNO3+NO反应和的化学性质

1.N0N02⑴在常温下，很容易与反应，化学方程式为N0022NO+O22NO2溶于水时发生反应的化学方程式为2NCh3NO2+H2O=2HNO3+NO.二氧化氮溶于水的实验2实验过程1实验八cup ii|iin|iiii|20304050ml装置V-J在如图注射器里充入然后吸入20mL NO,实验打开弹簧夹，快速吸入10振荡注射器水，用乳胶管和弹簧夹封住管口,振5mL操作空气后夹上弹簧夹mL荡注射器实验红棕色气体变浅至消失,有无色无明显现象无色气体变为红棕色现象气体生成,注射器活塞向内滑动化学、2NO+O2——2NO2方程式3NO2+H2O——2HNO3+NO⑵对工业生产硝酸的启示工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气，能充分利用原料，并能减少的排放以保护环境NO【知识进阶】氮的氧化物的性质及有关计算【问题探究】要使充满和混合气体的试管倒扣水槽中，让水充满试管，必须按什么样的体积比混合？

1.NO202由和即当和的体积比为3NO+H O=2HNO+NO2NO+O=2NO4NO2+O+2H O=4HNO,NCh O22322223241时可完全溶于水.将充满和的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余的无色气体，则原混合210mL Nth22mL气体中为多少毫升？2

①若剩余的是由反应得体积为则原有体积为NO,3NO2+H2O=2HNO3+NO,NCh2mLx3=6mL O210mL—6mLx*j=

0.8mL

②若剩余的是O2，则有1mL—2mL=8mLNCh和的混合气体按反应4一进行所以的体积为体积为4NO2+O2+2H2O=4HNO3NO8mLx^y=

6.4mL,O210mL-

6.4mL=

3.6mL2【知识归纳总结】和性质的对比

1.NO NChNONO2色、态、无色、无味红棕色、刺激性气味味、毒性有毒气体水溶性不溶易溶且与水反应与反应02NO+O——2NO222与反应3NO+H0——2HNO+NOH2O223与、共同反应02H O24N0+3O2+2H2O——4HNO4NO+0+2H O——4HNO32223催什齐I|6NO2+8NH3-_-7N+12H O,NO2+SO2-S0223氧化性6N0+4NH tt^5N+6H O322能使湿润的淀粉试纸变蓝+N0,NO KI

2.常见的尾气处理方法2NO.

①碱液吸收法2NO+2NaOH=NaNO+NaNO+H O2322NO+NO+2NaOH=2NaNO+H O

222、的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是〃心〃一般适合工业尾气中处理NCh NO NO2NO NOx

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或』在一定温度下催化转化为无毒气体和2NO CON2C02一般适用于汽车尾气的处理氮的氧化物溶于水的计算

3.⑴原理解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体还是、、中的两者或三者的混合气NO*,NO NO202体，反应的实质是3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2,不能是NO O2方法——加合式法2

①NO2和2混合气体溶于水的计算由可知4NO2+O2+2H2D=4HNO3412过量，剩余气体为2VNO:V01=41恰好完全反应2241N02过量，剩余气体为NO

③NO与0同时通入水中22NO+O=2NO3NO+H O=2HNO+NO22223总的化学方程式为4N0+30+2H O=4HNO223可知剩余4:32恰好完全反应VNO V01=4:32乘余43IJ NO

③NO

2、NO、O2三种混合气体通入水中:a.可先将NO和Ch转化为NO2,再按上述各种情况分别处理也可先将和反应转化为再按情况处理b.NO2H2ONO,4NO+3O2+2H2O=4HNO3【典例】将盛有和混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入充分反应后，整个试管1mol NO NO

20.4mol0,2充满水则原混合气体中与体积比为多少？—1NO NO2o和混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体则与体积比为多少？21mol NO NO

20.4mol,NO NCh31mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为11，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少2o【答案】

37190.5mol【解析】1设1mol NO和NO的混合气体中有a molNO和l-amolNO2，根据4NO+3O+2H O=4HNO222331-ci和4NC2+O2+2H2O=4HNO3可得平=0・4，所以=.3,VNOVNO=372设〃2NC2=a mol气体减少3NO+H O=2HNO+NO2233mol1mol2mola mol1—

0.4molQ=

0.9故NO与NO2体积比为19o一305通入的氧气的物质的量为

320.5mol+—mol=

0.5mol变式训练在一定条件下，将和的混合气体通入足量水中，充分反应后剩余气体同温同压下，1NCh0212mL2mL则原混合气体中氧气的体积为

①

1.2mL@

2.4mL

③3mL

④4mLA.

①②B.

②③C.

③④D.

①④【答案】D【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有

①4NO2+O2+2H2O=4HNO3，@3NO+H O=2HNO+NO0若223全部为发生反应

②，剩余气体大于实际剩余气体故剩余气体为或若剩余的12mL NCh,4mL2mL,NO O24气体是则若剩余的气体是VNO=7X12-2mL=8mL,VO=12mL—8mL=4mL NO2mLn6mL22NCh，则VO2=1x12—6mL=L2mL变式训练下歹对、的描述，不正确的是2U NO NO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物A.NCh可以用排水法收集，但不能由和直接化合而得到B.NO N

202、在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物C.NO NO

2、都有毒，且是汽车尾气的有害成分之一D.NO NO2NO【答案】B【解析】是红棕色气体，易溶于水，与水发生反应由于反应前后元素的化合价发生了变化，因N023NO2+H O=2HNO+NO,23此不是酸性氧化物，正确；不溶于水，可以用排水法收集，由于性质稳定，室温下不容易反应，但在放N02A NON2电时可由N2和02直接化合而得到，B错误；NO与氧气发生反应会产生N02；N02溶于水反应产生硝酸和NO,因此二者在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物，正确；、都有毒，且在汽车发动时，C NO NO2在电火花作用下和化合产生是汽车尾气的有害成分之一，正确N202NO,NO D【效果检测】（.江苏南通市•高一期末）氮气性质稳定的原因是

1.2021氮原子半径小氮气密度小A.B.氮气沸点低三键不易断裂C.D.N N【答案】D【详解】的稳定性属于化学性质，由于在发生化学反应时需要断裂三而三键能大，不易断裂，所以性质稳定，N2N N,N NN2故答案选D下列关于的叙述错误的是（）

2.N2冲既可作氧化剂又可作还原剂A.雷雨天，空气中的和可反应生成B.N22NO氮的固定是将转化成含氮化合物的过程C.N2氮气的化学性质比较活泼，通常情况下可以与很多物质发生反应D.【答案】D【详解】、用中的化合价可以降低生成也可以升高生成等，故既可作氧化剂又可作还原剂，正确；、雷雨A NNH3,NON2A B天时，空气中和可反应生成正确；N22NO,BC、氮的固定是将大气中游离态的氮（N2）转化为含氮化合物的过程，C正确；、氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，错误；答案选D D D下列关于氮气的说法错误的是

3.氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸A.液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境B.利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气C.在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂D.【答案】D【详解】氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，项正确；A.A液氨汽化吸热，可用于制造低温环境，项正确；B.B氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，项正确；C.C氮气与氢气生成氨气的反应中，的化合价从降低到作氧化剂，项错误；D.N0-3,D答案选D

4.（2021•四川南充市•高一期末）下列说法正确的是（）氮的固定只有在高温、高压、催化剂存在的条件下才能实现A.和均有毒B.NO NCh与反应生成所以是酸性氧化物C.NChH2O HNO3,NCh可用排空气法收集D.NO【答案】B【详解】氮的固定是指是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，包括雷雨固氮、人工固氮和生物固氮，不一定是在A.高温、高压、催化剂存在的条件下实现，错误；A和属于空气污染物，均有毒，正确；B.NONO2B与反应生成和化合价有变化，所以不是酸性氧化物，错误；C.NChH2O HNO3NO,NCh C的密度与空气的相差不大，难溶于水，应该用排水法收集，不能用排空气法收集，错误；D.NO D故选Bo

5.（2021・石嘴山市第三中学高一期末）下列说法正确的是实验室能用排空气法收集、和A.N2NO NCh合成氨反应属于高能固氮B.除去中的气体可以使混合气体通过蒸馆水C.NO NCh、、、都属于酸性氧化物D.NONO2N2O3N2O5【答案】C【详解】相对分子质量和空气接近，不能用排空气法收集；能和氧气反应，不能用排空气法收集，故错误；A.4NO A工业合成氨反应属于人工固氮，故错误；B.B能和水反应生成和硝酸，故正确；C.NCh NOC酸性氧化物是能和碱反应生成盐和水，所以、不属于酸性氧化物，故错误；D.NONO2D故答案Co（.江苏南通市.高一期末）氮气性质稳定，常用作保护气将游离态的氮转变为化合态氮的过程叫做氮的固定

6.2021下列是自然界或生产生活中存在的一些氮元素的转化钱盐＜一®——＜一®——一＞＞——®一＞硝酸盐上述转化中，属于氮的固定NH N2-NO——®NO2THNC33的是A.

①B.

②C.

③D.4【答案】C【详解】氮的固定指将转化为含氮化合物，符合要求的是反应

③，而反应

①②④均是含氮化合物之间的转化，不属于氮的固N2定，故答案选C（.贵州贵阳市.高一期末）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的氮循环起始

7.2021于氮的固定，循环过程可用下图表示下列关于海洋氮循环的说法正确的是海洋中不存在游离的氮A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化

8.海洋中的氮循环属于固氮作用的一步是

②C.D.向海洋排放含NO；的废水不会影响海洋中NH的含量【答案】C【详解】在海洋表面水中溶解了少量的氮气，因此海洋中存在游离态的氮，故错误；A.AB.图上可以看出海洋中氮的循环起始于氮气转化为NH；,过程中N的化合价降低，被还原，故B错误；氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮，因此海洋中的氮循环属于固氮作用的一步是

②，故正确；C.CD.根据转化关系，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，因此向海洋排放含NO；的废水会影响海洋中NH；的含量，故D错误；故选C（.河南郑州市.郑州外国语学校高一月考）氮元素是空气中含量最多的元素，在自然界中的分布十分广泛,在生

8.2020物体内亦有极大作用一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化下列说法正确的是表示循环中发生非氧化还原反应的过程只有B.a若反应是在与的作用下实现，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为C.h NO2H2O2:1D.若反应i是在酸性条件下由NO3-与Fe2+的作用实现,则该反应的离子方程式为3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NOT+2H O2【答案】D【详解】氮的固定是指氮由游离态转化为化合态，图中属于“氮的固定”的是和不正确；A.k c,A表示循环中发生非氧化还原反应的过程有和不正确；

8.a1,B若反应是在与的作用下实现，反应为则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量C.h NO2H2O3NO2+H2O==2HNO3+NO,之比为不正确；1:2,CD.若反应i是在酸性条件下由NO3-与Fe2+的作用实现，则产物为NO、Fe3+和水，离子方程式为3Fe2++NO-+4H+=3Fe3+3正确；故选+NOT+2H O,D Do

2.宁夏银川市.银川一中高一期末将和的混合气体通过水吸收后，得到无色气体将此无色气

9.2021VmLNO NO2A体与等体积的通入水中充分吸收后，得到无色气体下列说法不正确的是A025mL B,气体是气体是A.A NO,B O2气体的体积是B.A20mL的取值范围是C.V20mLVVV60mL将盛有体积比为和的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应后，烧瓶中所得溶液的物质的量浓度D.4:1NO2O2为一--mol/L

22.4【答案】D【详解】A.因NO不与水反应，NO2能与水反应3NO+H O=2HNO+NO,所以无色气体A为NO；无色气体A与等体积的2223混合通过水后发生反应可知过量，则无色气体为正确；4NO+3O+2H O=4HNO3,O2B O2,A22由于过量的氧气为而开始反应时与的体积相等，根据反应剩余B.5mL,NO O24NO+3O2+2H2O=4HNC3,2I5mL体积占反应的O2总体积的可知NO的体积为VNO=VO2=1=20mL,B正确；4zC.由B可知NO2与水反应产生的NO和原来的NO共20mL,若NO气体全部来源于原气体，则丫=20mL；若NO气体全部是由与水反应产生，根据反应可知所以气体的取值范围是NO23NO2+H O=2HNO+NO V=3x20mL=60mL,VmL23正确；20mLVV60mL,C将盛有体积比为和的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应，发生反应为恰好D.4:1NCh024NO2+O2+2H2O=4HNO3,完全转化为硝酸，但由于未指明气体所处的外界条件，不能确定气体摩尔体积，就不能计算气体的物质的量及其形成的硝酸溶液的浓度，错误；故合理选项是DD氮元素的单质和常见的化合物在工、农业生产中用途广泛.

10.工业上利用分离空气的方法得到氮气.空气各主要成分的沸点如下1。