第04講氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮目標導航目標導航課程標準課標解讀1．了解氮的固定及其類型，認識其在生產(chǎn)中的意義。2．了解氮氣的主要性質，認識合成氨在氮的循環(huán)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要意義。3．了解氮氧化物的主要性質。1．能從物質類別和元素化合價的角度，預測氮氣及氮的氧化物的性質及轉化。2．通過二氧化氮與水反應的實驗探究，認識科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應用的科學實踐活動。知識精講知識精講知識點01氮氣與氮的固定1．氮元素（1）結構①在元素周期表中的位置：第____周期、第____族②氮原子結構示意圖：________________③構成物質：一般通過________與其他原子相互結合構成物質。（2）自然存在：主要以________的形式存在于空氣中。2．氮氣（1）結構：結構式為________，電子式為________。（2）物理性質：____色、____味、____溶于水，密度與空氣相近，約占空氣體積的____。（3）化學性質①穩(wěn)定性：通常情況下很穩(wěn)定，難與其他物質反應，原因是氮氮三鍵鍵能很大。②與氫氣反應：____________________③與氧氣反應：____________________④與金屬鎂反應：____________________3．氮的固定（1）含義：將大氣中________的氮轉化為____________的過程叫做氮的固定。（2）分類：【即學即練1】下列敘述與氮的固定無關的是（）。A．工業(yè)合成氨B．工業(yè)上將氨轉化為硝酸和其他含氮化合物C．豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮氣轉化為含氮化合物D．電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮氣會與氧氣發(fā)生反應并最終轉化為硝酸鹽被植物吸收知識點02NO和NO2的性質1．物理性質及毒性（1）一氧化氮：____色____味氣體，密度比空氣____，____溶于水，____毒。（2）二氧化氮：____色氣體，有________氣味，密度比空氣____，易液化，____溶于水，____毒。2．化學性質（1）實驗探究實驗步驟①在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。②打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象。振蕩注射器，再觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象__________________氣體變?yōu)開_____色，再振蕩后氣體又變?yōu)開_____色，同時注射器的活塞____________。原因解釋__________________NO與O2反應生成______，氣體變?yōu)開_____色；振蕩后NO2溶于水生成_____和______，氣體又變?yōu)開____色，同時氣體的總體積有所_____。（2）NO和NO2的相互轉化①NO→NO2化學方程式：___________________________②NO2→NO化學方程式：_____________________________________________（3）對工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示：向吸收后的廢氣中再通入適量的_________，充分利用原料，并能減少NO的排放以保護環(huán)境?！炯磳W即練2】下列關于NO的說法中，正確的是（）。A．紅棕色氣體B．可用排空氣法收集C．可用排水法收集D．相同狀況下，密度比空氣的小能力拓展能力拓展考法01氮氧化物的性質及應用【典例1】已知：Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O。某學?；瘜W學習小組為探究二氧化氮的性質，按如圖所示裝置進行實驗。請回答下列問題：（1）裝置甲中盛放濃硝酸的儀器A的名稱是__________________。（2）實驗過程中，裝置乙、丙中出現(xiàn)的現(xiàn)象分別是：______、______；裝置丙中的試管內發(fā)生反應的離子方程式為__________________________。（3）為了探究NO的還原性，可以在裝置丁的導氣管C中通入一種氣體，通入的這種氣體的名稱是________。（4）為了探究NO2的氧化性，取下裝置丙中的試管D，在其中滴加FeSO4溶液，溶液變?yōu)開_____色，為了證明鐵元素在該反應中的產(chǎn)物，可以再在溶液中滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)開_____色?！局R拓展】氮氧化物的性質1．NO和NO2性質的對比NONO2色、味、態(tài)無色、無味氣體紅棕色、有刺激性氣味氣體毒性有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一水溶性難溶易溶且與水反應與氧氣反應2NO+O2NO2與水反應3NO2+H2O2HNO3+NO與氧氣、水作用4NO+3O2+2H2O4HNO34NO2+O2+2H2O4HNO3氧化性有氧化性，但通常表現(xiàn)強還原性能氧化S2－、I－、Fe2+等離子，NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍2．二氧化氮與溴蒸氣的鑒別方法（1）水溶法：分別向盛有二氧化氮和溴蒸氣的集氣瓶中倒入適量的蒸餾水，振蕩集氣瓶使氣體溶解，觀察現(xiàn)象。若集氣瓶中形成了無色溶液，被溶解的氣體為NO2。若集氣瓶中形成了橙色溶液，被溶解的氣體為溴蒸氣。（2）硝酸銀溶液試驗法：將兩種氣體分別通入稀AgNO3溶液中，觀察現(xiàn)象。若溶液中無明顯現(xiàn)象，被檢驗的氣體為NO2；若溶液中生成淡黃色沉淀，被檢驗的氣體為溴蒸氣。（3）有機溶劑溶解：分別將兩種氣體通入汽油中，氣體不溶解的為NO2，得到橙色溶液的原氣體為溴蒸氣。【特別提醒】不能用濕潤的KI－淀粉試紙檢驗，因為兩種氣體都能使試紙變藍色。3．氮氧化物的吸收（1）堿液吸收法：利用堿性溶液將氮氧化物轉化為硝酸鹽或亞硝酸鹽①2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O②NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O（2）催化還原法：利用還原劑將氮氧化物還原成無毒的氮氣①6NO+4NH35N2+6H2O②CH4+4NO2N2+CO2+2H2O③4H2+2NO2N2+4H2O④2H2+2NON2+2H2O【誤區(qū)警示】NO、NO2均不屬于酸性氧化物。酸性氧化物是能夠與堿反應生成鹽和水的氧化物，而且生成的鹽是該氧化物同價態(tài)的含氧酸所對應的鹽。NO不能與堿反應，NO2與NaOH溶液的反應為2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O。但由于生成的不是相應的鹽，因此二氧化氮也不是酸性氧化物?？挤?2氮氧化物溶于水的有關計算【典例2】（2022·深圳高一檢測）在一定條件下，將6體積的NO2和一定體積的NO置于試管中，并將試管倒置于水中，當通入4.5體積的O2充分反應后，剩余1.5體積氣體，則原NO體積可能為（）。①3體積②4體積③5體積④5.5體積⑤2體積A．③B．⑤C．④或⑤D．②或⑤【知識拓展】氮的氧化物溶于水的計算1．反應原理（1）基本反應①3NO2+H2O2HNO3+NO②2NO+O22NO2（2）推導反應①反應①×2+②?4NO2+O2+2H2O4HNO3②反應①×2+②×3?4NO+3O2+2H2O4HNO32．計算類型及方法（1）NO2溶于水的計算（2）NO2、O2溶于水的計算（3）NO、O2溶于水的計算（4）NO2、NO、O2溶于水的計算【方法導引】電子守恒法當NOx轉化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。分層提分分層提分題組A基礎過關練1．水體中部分含氮有機物的循環(huán)過程如圖，其中屬于氮的固定的是（）。A．⑤⑥B．①②C．③④D．只有⑤2．為除去混入NO中的少量NO2，應將氣體通過（）。A．Na2CO3溶液B．NaHCO3溶液C．H2OD．濃硫酸3．大家在吃薯條等膨化食品時，會發(fā)現(xiàn)袋子里東西并不多卻鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品級的氮氣而非空氣。主要作用有三個方面：①延長食品的保質期；②可以抵御外界潮氣的侵入；③保護食品不被壓碎。下列關于N2性質的敘述中錯誤的是（）。A．氫氣在氮氣中能燃燒B．氮氣既具有氧化性，又具有還原性C．將空氣中的氮氣轉變成含氮化合物屬于氮的固定D．氮氣與氧氣在一定條件下反應生成一氧化氮4．尾號限行制度是為了緩解城市交通壓力、改善空氣質量而催生的一種交通制度。下列氣體中，主要來自汽車尾氣并能形成“酸雨”的是（）。A．O2B．N2C．CO2D．NO25．已知有如下3個反應：①N2+O22NO；②2NO+O22NO2；③6NO+4NH35N2+6H2O。由此可判斷，在通常情況下N2、NO、NH3的還原性強弱順序是（）。A．NH3＞NO＞N2B．NO＞NH3＞N2C．NO＞N2＞NH3D．NH3＞N2＞NO6．（2022·溫州高一檢測）某研究小組借助如圖裝置收集NO氣體，正確的操作是（）。A．從①口進氣，用排水法集氣B．從①口進氣，用排氣法集氣C．從②口進氣，用排水法集氣D．從②口進氣，用排氣法集氣7．為了有效實現(xiàn)NO和NO2的相互轉化，設計如圖實驗：按圖組裝好實驗裝置，并檢查裝置氣密性，實驗前用排水法收集半瓶NO氣體。（1）打開止水夾，推動針筒活塞，使O2進入燒瓶。關上止水夾，首先觀察到燒瓶中的現(xiàn)象為_______________，產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學方程式為_________________。（2）輕輕搖動燒瓶，觀察到燒瓶中的現(xiàn)象為：①_______________________________________；②________________________________________。產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學方程式為____________________________________。8．氮氧化物會嚴重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應化學方程式如下：①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O②2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O（1）在反應①中，參加反應的氧化劑和還原劑的質量之比為__________________。（2）在反應②中，氧化產(chǎn)物是______，還原產(chǎn)物是______（填化學式）。（3）在反應①②中，參加反應的NaOH均為2mol時，兩個反應轉移電子數(shù)的關系是①______②（填“＞”“＝”或“＜”）。題組B能力提升練1．（2022·福州高一檢測）下列說法正確的是（）。A．實驗室能用排空氣法收集N2、NO和NO2B．NO為紅棕色氣體，NO2為無色氣體C．除去NO中的NO2氣體可以使混合氣體通過蒸餾水D．NO、NO2、N2O4、N2O5都屬于酸性氧化物2．（2022·河北邯鄲高一下期中）氮元素在海洋中的循環(huán)是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵，海洋中無機氮的循環(huán)過程如下圖所示，下列說法正確的是（）。A．①～⑤均發(fā)生了氧化還原反應B．③、④反應均屬于氮的固定C．NH4+、NO2－、NO3－的含量影響海洋生物的生長D．生物死亡后，氮不會參與海洋中的氮循環(huán)3．某無色的混合氣體可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100mL該氣體經(jīng)過如圖實驗的處理，結果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則此氣體的組成為（）。A．NH3、NO2、N2B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N24．將等體積的NO2和N2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應后，剩余氣體的體積約為原總體積的（）。A．B．C．D．5．（2022·湖州高一檢測）近年來，利用半導體光催化實現(xiàn)還原氮氣制備氨氣引起全世界極大關注。如圖是在半導體光催化的作用下，N2被光催化材料捕獲進而被還原實現(xiàn)“N2→NH3”的轉化示意圖。下列說法正確的是（）。A．此方法不屬于人工固氮技術B．由轉化示意圖可知，氮氣化學性質很活潑C．該反應過程中有極性鍵的斷裂和形成D．該反應的化學方程式是N2+3H22NH36．（2021~2022學年甘肅嘉陵關市高一上學期期末）綠水青山是習近平總書記構建美麗中國的偉大構想，某工廠擬綜合處理含NH4+廢水和工業(yè)廢氣（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分），設計了如圖流程。已知：NO+NO2+2OH－2NO2－+H2O，下列說法正確的是（）。A．固體1中主要含有CaCO3、CaSO4B．X可以是空氣，且需過量C．捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD．處理含NH4+廢水時，發(fā)生的反應：NH4++5NO2－+4H+6NO↑+4H2O7．某?；瘜W興趣小組用如圖裝置驗證NO2的氧化性和NO的還原性。已知：①裝置甲中發(fā)生的反應為Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O。②硝酸具有揮發(fā)性，可將I－氧化成I2。請回答下列問題：（1）裝置乙中的現(xiàn)象是_____________________。（2）說明NO具有還原性的操作和現(xiàn)象是_____________________。（3）小組一成員對實驗設計提出了疑問，他認為乙中的現(xiàn)象不足以證明NO2的氧化性，他的理由是_______。（4）小組另一成員為探究NO2的氧化性，進行如下實驗（如圖所示）。由圖B和圖C中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：_____________________。8．（2022·常州高一檢測）汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx（氮氧化物）等物質，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一，根據(jù)NOx的性質特點，已開發(fā)出多種化學治理氮氧化物污染的方法。（1）氮氧化物與環(huán)境問題密切相關，可導致_______、_______等問題（任填兩條）。（2）已知某硝酸廠排放的尾氣中NO、NO2的體積比為1∶1，該廠采用NaOH溶液來處理該尾氣，處理后所得溶液中只有一種含氮的鈉鹽。則該含氮的鈉鹽中，氮元素的化合價為_______。（3）某氮氧化物和CO在催化劑的作用下充分反應，生成N2和CO2，可消除CO與該氮氧化物的污染。若測得N2和CO2的物質的量之比為1∶2，則該氮氧化物的化學式是_____________________。（4）用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體，例如：8NH3+6NO27N2+12H2O。該反應中的氧化劑是_______，還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的質量之比為_______。如果用氨來處理NO，有關反應的化學方程式為_______。題組C培優(yōu)拔尖練1．（2022·延安高一期末檢測）事實上，很多非金屬氧化物在一定條件下都能與Na2O2反應，且反應極有規(guī)律。如：Na2O2+SO2Na2SO4，2Na2O2+2SO32Na2SO4+O2。據(jù)此，你認為下列反應方程式中正確的是（）。①2Na2O2+2N2O54NaNO3+O2↑②Na2O2+2NO22NaNO2+O2③2Na2O2+2N2O34NaNO2+O2④Na2O2+N2O42NaNO3A．①②B．②③C．③④D．①④2．已知Cu（NO3）2在某一溫度下受熱分解的化學方程式為2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑，少量的Cu（NO3）2固體放入試管中加熱，然后用帶火星的木條放入試管中，木條復燃。下列說法正確的是（）。A．NO2能支持燃燒B．NO2不能支持燃燒C．木條復燃是因為硝酸銅分解產(chǎn)生了氧氣的緣故D．以上說明均不正確3．（江蘇省揚州市2021~2022學年高一下學期期中調研）用石灰乳吸收硝酸工業(yè)的尾氣（含NO、NO2）可獲得Ca（NO2）2，其部分工藝流程如下：下列說法不正確的是（）。A．吸收時主要反應的化學方程式為NO+NO2+Ca（OH）2Ca（NO2）2+H2OB．將石灰乳改為澄清石灰水吸收效率將會增大C．采用氣液逆流接觸有利于尾氣中NO、NO2的充分吸收D．若尾氣中n（NO2）∶n（NO）＜1∶1，吸收后排放的氣體中NO含量升高4．（2022·湖南選擇考）科學家發(fā)現(xiàn)某些生物酶體系可以促進H+和e－的轉移（如a、b和c），能將海洋中的NO2－轉化為N2進入大氣層，反應過程如圖所示。下列說法正確的是（）。A．過程Ⅰ中NO2－發(fā)生氧化反應B．a(chǎn)和b中轉移的e－數(shù)目相等C．過程Ⅱ中參與反應的n（NO）∶n（NH4+）＝1∶4D．過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為NO2－+NH4+N2↑+2H2O5．將1.25mol的NO、NO2、N2O4混合物（其中NO的體積分數(shù)為0.60）通入水中，在空氣充足的條件下完全反應后可獲得硝酸的物質的量可能是（）。A．1.25molB．1.50molC．1.75molD．2.00mol6．（2022·吉林白山高一上期末檢測）標準狀況下，分別將充滿下列氣體的容器倒扣于