第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣與氮的固定一氧化氮和二氧化氮學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)通過分析氮氣分子的結(jié)構(gòu)，了解氮氣的化學(xué)穩(wěn)定性宏觀辨識與微觀探析1．復(fù)習(xí)初中所學(xué)氮氣的化學(xué)穩(wěn)定性，結(jié)合氮氣分子中的氮氮三鍵，鞏固對氮氣穩(wěn)定性的理解2．比較法學(xué)習(xí)一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)3．通過氮氧化物溶于水的原理，認(rèn)識、理解并能計算氮氧化物與氧氣混合通入水中最終所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度結(jié)合生產(chǎn)、生活實例，了解氮的固定的概念及意義科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任掌握氮氧化物的重要化學(xué)性質(zhì)—課前·

新知導(dǎo)學(xué)1．自然界中的氮元素(1)游離態(tài)：以氮分子的形式存在于空氣中。(2)化合態(tài)：存在于動植物體內(nèi)的__________中，土壤、海洋里的________和________中。氮氣與氮的固定蛋白質(zhì)硝酸鹽銨鹽2．氮氣的化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性：通常情況下，氮氣難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無法被大多數(shù)生物體直接吸收。(2)氮氣與金屬或非金屬單質(zhì)的反應(yīng)。①與金屬鎂反應(yīng)：________________________。②與氧氣反應(yīng)：________________________。③與氫氣反應(yīng)：________________________。3．氮的固定(1)定義：將大氣中______態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為____________的過程。(2)分類。游離氮的化合物雷電為何氮氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定？【答案】氮氣分子內(nèi)的兩個氮原子間以共價三鍵結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量。微思考下列關(guān)于N2的說法中錯誤的是 (

)A．N2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是因為分子中的氮氮三鍵很強(qiáng)B．N2分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而N2不能支持任何物質(zhì)的燃燒C．N2在反應(yīng)中既能作氧化劑又能作還原劑D．實驗室可用排水法收集氮氣【答案】B【解析】Mg可在N2中燃燒，B錯誤。1．物理性質(zhì)一氧化氮和二氧化氮不物質(zhì)顏色、狀態(tài)氣味毒性水溶性NO無色氣體無味有毒_____溶于水NO2_____色氣體_____________

_____________溶于水紅棕有刺激性氣味有毒易2．化學(xué)性質(zhì)(1)在常溫下，NO很容易與O2反應(yīng)，化學(xué)方程式為_____________________。(2)NO2溶于水時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO3．二氧化氮溶于水的實驗——教材【實驗5－5】(1)實驗過程。實驗裝置

實驗操作在如上圖注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾振蕩注射器(2)對工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示。工業(yè)上生產(chǎn)硝酸時，向吸收后的廢氣中再通入適量的氧氣或空氣，能充分利用原料，并能減少NO的排放以保護(hù)環(huán)境。實驗現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象無色氣體變?yōu)榧t棕色紅棕色氣體變淺至消失，有無色氣體生成，注射器活塞向內(nèi)滑動化學(xué)方程式___________________，___________________________。思考與討論如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可再吸入足量的空氣2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO實驗室能否用排空氣法收集NO氣體？能否用排水法收集NO2？為什么？【答案】不能。NO與空氣的密度十分接近且易與空氣中的O2反應(yīng)，故不能用排空氣法收集，一般用排水法收集；NO2易與H2O發(fā)生反應(yīng)，故不能用排水法收集，一般用向上排空氣法收集。微思考(2022·廣東茂名期中)下列關(guān)于NO、NO2性質(zhì)的說法，正確的是 (

)A．都是無色無味氣體B．都不溶于水C．都可以用向上排空氣法收集D．NO2與水能夠發(fā)生反應(yīng)，而NO不能【答案】D課堂·

重難探究[重難理解]1．氮的氧化物溶于水的相關(guān)反應(yīng)原理3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④重難點氮的氧化物溶于水的有關(guān)計算【名師點撥】氮的氧化物或氮的氧化物與O2的混合氣體溶于水時，剩余的氣體可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2，因為NO2會與水反應(yīng)生成NO。(2023·廣東順德李兆基中學(xué)段考)將盛12mL一氧化氮和36mL二氧化氮混合氣體的燒瓶倒置于水中，通入一定量的氧氣，完全反應(yīng)后，剩余氣體體積為4mL，且該氣體不支持燃燒，則充入的氧氣的體積為 (

)A．15mL B．18mLC．20mL D．22mL[典例精練]【答案】A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，把22.4LNO、NO2的混合氣體通入裝有1L水的密閉容器中，再向該容器中充入足量的O2，完全反應(yīng)后(假設(shè)反應(yīng)過程中液體體積不變)，容器中所得的溶液的物質(zhì)的量濃度為 (

)A．無法計算 B．1mol·L-1C．0.5mol·L-1 D．1.5mol·L-1【答案】B【解析】錯選A的原因在于對本題的解題思路不明確，錯誤地認(rèn)為因為不知道混合氣體中NO、NO2的具體量，所以也就無法計算出兩者反應(yīng)后生成的HNO3的物質(zhì)的量濃度。NO、NO2在足量的氧氣條件下會全部生成HNO3，根據(jù)N元素守恒，就可以很簡單地算出HNO3溶液的物質(zhì)的量濃度為1mol·L-1。(2023·寧夏銀川一中期中)將盛有12mLNO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，還剩余2mL無色氣體，則原混合氣體中NO2的體積可能是 (

)A．6mL B．9.6mLC．10.8mL D．4mL【答案】C如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管；當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升。經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，對原試管中盛裝氣體的說法正確的是 (

)A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是NO2氣體C．只可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體【答案】B【解析】N2與水不反應(yīng)，且不溶于水，試管內(nèi)不能完全被水充滿，A錯誤；試管中裝有紅棕色氣體，一定有NO2存在，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可發(fā)生反應(yīng)，試管內(nèi)能完全被水充滿，則可能是NO2氣體，或者是NO和NO2的混合氣體，B正確，C、D錯誤。[課堂小結(jié)]小練·素養(yǎng)達(dá)成1．(2022·北京懷柔期末)二十四節(jié)氣是中國獨有的傳統(tǒng)文化，農(nóng)諺“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是谷雨節(jié)氣。下列元素在自然界中的轉(zhuǎn)化與“雷雨肥田”有關(guān)的是 (

)A．K B．PC．N D．O【答案】C2．(2023·湖南長沙一中一模)植物對氮元素的吸收過程如下，下列說法錯誤的是 (

)【答案】D【答案】C4．下列關(guān)于NO和NO2的敘述正確的是 (

)A．NO是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，NO不能與空氣中的氧氣直接化合C．含等質(zhì)量氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等D．NO2可用排水法收集【答案】C【解析】解答本題要抓住NO易被氧化、NO2易與水反應(yīng)的特點。NO是無色的氣體，A錯誤；常溫常壓下，NO易與空氣中的氧氣直接化合生成NO2，B錯誤；NO2能與水反應(yīng)，不能用排水法收集，D錯誤。5．下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成的是 (

)①N2→NO2

②NO2→NO

③NO2→HNO3

④N2→NOA．① B．②C．③ D．④【答案】D【解析】該題有兩個要求：(1)必須加入氧化劑；(2)通過一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)①、③、④從化合價角度來看都是升高，但反應(yīng)①N2→NO2不能通過一步反應(yīng)完成；而反應(yīng)③NO2→HNO3雖然氮的化合價升高，但不加氧化劑也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在該反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應(yīng)④N2→NO必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成。6．(2023·甘肅民勤一中聯(lián)考)如圖所示，在注射器里吸入20mLNO，然后吸入5mL水。若再吸入6mLO2，夾住彈簧夾，讓內(nèi)外大氣壓相同，觀察。下列敘述正確的是 (

)A．可觀察到注射器內(nèi)氣體由無色變成紅棕色，最后變成無色B．可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動C．最終剩余氣體體積約為19mLD．所得硝酸溶液的濃度約為0.07mol/L【答案】A【解析】NO遇空氣中氧氣生成NO2，NO2為紅棕色氣體，NO2溶于水生成NO，氣體由紅棕色變?yōu)闊o色，A正確；可觀察到注射器活塞緩緩向左移動，B錯誤；由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，O2消耗完，NO有剩余，剩余氣體體積為20mL－8mL＝12mL，C錯誤；沒有注明狀態(tài)，無法計算，D錯誤。7．利用如圖所示裝置收集以下7種氣體(圖中燒瓶的位置不得變化)。①H2

②Cl2

③CH4

④HCl

⑤NH3

⑥NO

⑦SO2(1)若燒瓶是干燥的，則由B口進(jìn)氣，可收集的氣體有______