《氮氣和氮氧化物》教案[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.能從分子結(jié)構(gòu)的角度認識氮氣的化學(xué)穩(wěn)定性，熟知氮氣與鎂、氧氣、氫氣的化學(xué)反應(yīng)及其條件。了解氮的固定和自然界中氮的循環(huán)。2.能從物質(zhì)類別和氮元素的化合價認識氮氧化物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化，熟知工業(yè)制硝酸的反應(yīng)原理，促進“證據(jù)推理與模型認知”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。一、氮氣與氮的固定1．氮元素的結(jié)構(gòu)及存在(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子最外層有5個電子，既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。一般通過共用電子對與其他原子相互結(jié)合成物質(zhì)。(2)氮元素在自然界中的存在氮元素主要以N2分子的形式存在于空氣中，部分氮元素以化合物的形式存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，還有部分存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。2．氮氣(1)N2的物理性質(zhì)通常情況下，氮氣是無色、無味的氣體，密度比空氣的稍小，難溶于水。(2)N2的化學(xué)性質(zhì)氮分子內(nèi)兩個氮原子間以共價三鍵(N≡N)結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量，所以氮氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，通常情況下很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在一定條件下氮氣也可以和一些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。寫出氮氣和下列物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式。①金屬鎂：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2，氮氣表現(xiàn)氧化性；②氫氣：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do7(催化劑))2NH3，氮氣表現(xiàn)氧化性；③氧氣：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO，氮氣表現(xiàn)還原性。3．氮的固定(1)含義：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。(2)分類氮的固定eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能固氮N2＋O2\o(=,\s\up7(放電))2NO,生物固氮豆科植物根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨N2＋3H2\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do7(催化劑))2NH3,仿生固氮))))(1)氮元素有多種化合價，其最高正價為＋5價(√)(2)氮原子與其他原子只能形成共價鍵，不能形成離子鍵(×)(3)氮氣常用作焊接金屬、填充燈泡、保存食品的保護氣(√)(4)氮的固定中氮元素一定被氧化(×)(5)豆科植物的根瘤菌固氮屬于自然固氮中的高能固氮(×)(6)工業(yè)上將NH3轉(zhuǎn)化為其他銨態(tài)化肥屬于人工固氮(×)(7)N2和O2在放電條件下會生成NO2(×)(8)N2中N元素價態(tài)為0價，處于中間價態(tài)，因此既有氧化性，又有還原性(√)氮在自然界中的循環(huán)如下圖所示。(1)過程①稱為________，寫出合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________，該反應(yīng)中氮氣顯________性(填“氧化”或“還原”，下同)(2)過程②中能通過________的作用將空氣中的氮氣固定下來，寫出③中固氮反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________，該反應(yīng)中氮氣顯________性。(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業(yè)上若直接排放將造成對環(huán)境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的NHeq\o\al(＋,4)會被還原為N2，在廢液中加入下列物質(zhì)不能使NaNO2無害化排放的是________(填字母)。a．H2O2b．NH4Clc．KNO3d．NaOH答案(1)人工固氮N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do7(催化劑))2NH3氧化(2)豆科植物根瘤菌N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO還原(3)acd解析(3)據(jù)題給信息，NaNO2可以被NHeq\o\al(＋,4)還原為N2，因此NH4Cl可以處理廢水中的NOeq\o\al(－,2)，而H2O2，KNO3都為氧化劑，不能將NaNO2還原為無毒的N2，NaOH和NaNO2不反應(yīng)，故acd符合題意。1氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過程，為氧化還原反應(yīng)。2氮氣性質(zhì)的“一惰性、兩反應(yīng)”。氮氣化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，通常狀況下，很難與其他物質(zhì)反應(yīng)，但是在一定條件下，也能與氫氣、氧氣等反應(yīng)。3氮元素是多價態(tài)元素，氮氣中氮元素呈0價，處于中間價態(tài)，故氮氣既有氧化性與H2反應(yīng)，又有還原性與O2反應(yīng)。二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性質(zhì)氧化物顏色狀態(tài)氣味水溶性NO無色氣態(tài)無味難溶NO2紅棕色氣態(tài)刺激性氣味易溶2.一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)探究操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。現(xiàn)象：一氧化氮為無色氣體，注射器內(nèi)無明顯變化。結(jié)論：NO難溶于水操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾。現(xiàn)象：注射器內(nèi)氣體變?yōu)榧t棕色。結(jié)論：NO和O2反應(yīng)生成NO2。操作三：振蕩注射器現(xiàn)象：氣體紅棕色消失，得到無色溶液。結(jié)論：NO2和H2O反應(yīng)生成了HNO3和NO。寫出下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：(1)NO→NO2：2NO＋O2=2NO2。(2)NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，該反應(yīng)中NO2既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)還原性。(1)由于NO極易與O2反應(yīng)，并且其密度與空氣相差不多，因此收集NO只能用排水法(√)(2)由于NO2極易與水反應(yīng)且密度比空氣大，因此收集NO2只能用向上排空氣法(√)(3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物(×)(4)N2與O2反應(yīng)時，不論O2是否足量，其一步反應(yīng)都只能得到NO，不能生成NO2(√)(5)NO和NO2都是有刺激性氣味的有毒氣體，它們都是大氣污染物(×)1NO和O2反應(yīng)，不能用排空氣法收集，可以用排水法收集，NO2和水反應(yīng)，不能用排水法收集，可用向上排空氣法收集。3NO2可以使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色，不能用濕潤的淀粉碘化鉀試紙鑒別NO2氣體和溴蒸氣。1．俗話說“雷雨發(fā)莊稼”，試說出其中的原理，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示雷電發(fā)生時，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化為NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸鹽，NOeq\o\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。2．在NO、NO2性質(zhì)實驗中(1)如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，應(yīng)采取的措施是_______________________________。(2)上述實驗對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的啟示是____________________________________________。提示(1)繼續(xù)通入過量的空氣(2)在用水吸收NO2制取硝酸的反應(yīng)過程中，要不斷地補充一些空氣，使NO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為硝酸3．將一支充有12mLNO2氣體的試管倒置于水槽中，充分反應(yīng)。(1)下列圖示正確的是________。(2)如水不能充滿試管，需再向試管中緩緩充入O2，現(xiàn)象為________________，最終充入________mL氧氣，才能使水全部充滿。答案(1)C(2)無色氣體變?yōu)榧t棕色，液面逐漸上升3解析(1)NO2溶于水發(fā)生反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,12mLNO2參與反應(yīng)，生成的NO為4mL，生成NO的體積占氣體的eq\f(1,3)，故選C。(2)向試管中緩緩充入O2，發(fā)生反應(yīng)①2NO＋O2=2NO2，故氣體顏色由無色變?yōu)榧t棕色，然后發(fā)生反應(yīng)②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故液面逐漸上升，將①和②兩式相組合得4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，要使水全部充滿試管，需充入3mL氧氣。熟記NOx與O2混合氣體被吸收關(guān)系(1)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余氣體為O2,>4∶1剩余氣體為NO))(2)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余氣體為O2,>4∶3剩余氣體為NO))1．(2019·浙江寧波期末)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(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機氮的循環(huán)過程可用如圖表示。下列關(guān)于海洋氮循環(huán)的說法正確的是()A．海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氧化B．海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量答案D解析海洋中的氮循環(huán)起始于N2→NHeq\o\al(＋,4)，即起始于氮的還原，A項錯誤；海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是②，B項錯誤；反硝化作用中N元素化合價降低，被還原，而O2是常見的氧化劑，不需要有O2參與，C項錯誤；根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知，若向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會使NOeq\o\al(－,3)增多，反硝化作用增強，海洋中N2增多，從而影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量，D項正確。2．(2019·湖南湘潭一中期中)氮氣能大量存在于空氣中的根本原因是()A．氮氣性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)B．氮氣比空氣輕且不溶于水C．氮氣分子中兩個氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定D．氮氣既無氧化性，也無還原性，不與其他物質(zhì)反應(yīng)答案C解析N2性質(zhì)穩(wěn)定，但在高溫下可與O2等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性或還原性；氮氣比空氣輕且難溶于水，并不是N2能大量存在于空氣中的根本原因；N2能大量存在于空氣中的根本原因是氮氣分子中兩個氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定?？键c氮氣的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題點氮氣的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3．(2019·保定一中檢測)下列反應(yīng)中屬于氮的固定的是()A．N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do7(催化劑))2NH3B．2NO＋O2=2NO2C．4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2OD．NH3＋H2O＋CO2=NH4HCO3答案A解析固氮過程是把N2轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，只有A項符合?？键c氮氣的化學(xué)性質(zhì)題點氮的固定4.(2019·天津耀華中學(xué)期中)如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當?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，當向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水面繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管被水充滿，對原試管中盛裝的氣體說法正確的是()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是N2O氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體答案C解析試管中盛裝的氣體呈紅棕色，那么一定有二氧化氮存在。根據(jù)題述現(xiàn)象可知，原試管中盛裝的氣體的成分可能為①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等?？键c氮的氧化物題點NO、NO2的性質(zhì)5．NO與NO2中氮元素的價態(tài)均處于中間價態(tài)，則NO與NO2均既有氧化性又有還原性。(1)NO極易與氧氣反應(yīng)表現(xiàn)________性，化學(xué)方程式為_______________________________；在一定條件下與氨氣發(fā)生歸中反應(yīng)生成N2，其化學(xué)方程式為__________________________。(2)NO2可發(fā)生自身歧化反應(yīng)，NO2與H2O的化學(xué)方程式為____________________，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________，NO2與NaOH溶液反應(yīng)可生成兩種鹽，其中一種是NaNO3，化學(xué)方程式為___________________________________________。答案(1)還原2NO＋O2=2NO24NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定條件))5N2＋6H2O(2)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO1∶22NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O考點氮氧化物的性質(zhì)題點NO、NO2的性質(zhì)A組基礎(chǔ)對點練題組一氮氣和氮的固定1．(2019·黑龍江大慶一中月考)下列關(guān)于N2的說法中錯誤的是()A．通常情況下N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可在電焊時做保護氣B．N2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C．N2在空氣中約占空氣總質(zhì)量的eq\f(4,5)D．在反應(yīng)：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2中，N2做氧化劑答案C解析N2在空氣中約占空氣總體積的eq\f(4,5)，C項錯誤?？键c氮氣的性質(zhì)題點氮氣的性質(zhì)及其應(yīng)用2．(2020·咸陽高一期末)氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環(huán)過程，下列說法不正確的是()A．過程①“雷電作用”中發(fā)生的反應(yīng)是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NOB．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原C．⑤中涉及的反應(yīng)可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D．⑥中涉及的反應(yīng)可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O答案D解析過程①“雷電作用”中氮氣與氧氣化合生成NO，即發(fā)生的反應(yīng)是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，A正確；過程③“固氮作用”中氮元素化合價降低，氮氣被還原，B正確；⑤中NOeq\o\al(－,2)被氧化為NOeq\o\al(－,3)，涉及的反應(yīng)可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)，C正確；⑥中氮元素化合價降低，NOeq\o\al(－,3)被還原，涉及的反應(yīng)不可能為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O，因為此反應(yīng)中只有元素化合價降低，沒有元素化合價升高，且電荷不守恒，故D錯誤?？键c自然界中氮的循環(huán)題點氮的固定及其轉(zhuǎn)化題組二一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)3．(2019·菏澤一中月考)最新的病毒學(xué)研究證實，一氧化氮對SARS、新型冠狀病毒都有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是()A．一氧化氮是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集答案C解析NO是一種無色難溶于水的氣體，可以用排水法收集；常溫常壓下，NO容易與氧氣直接化合生成NO2?？键cNO的性質(zhì)題點NO的性質(zhì)4．(2020·湖南岳陽高一檢測)眾所周知，一氧化氮是一種大氣污染物，是吸煙、汽車尾氣及垃圾燃燒等釋放出的有害氣體，但是這種最常見、最簡單的氣體小分子在生物體內(nèi)卻是一種重要的信使分子，具有保護心血管、降低血壓以及提高性能力的作用。下列關(guān)于NO的說法中正確的是()A．NO是無色氣體，易溶于水，是酸性氧化物B．NO在人體內(nèi)可做“信使分子”能擴張血管，提高免疫力等，因此大氣中的NO對人體無害C．NO在空氣中可以轉(zhuǎn)為NO2，二者都是大氣污染物D．NO在化學(xué)反應(yīng)中，只能作還原劑，不能作氧化劑答案C解析NO是無色難溶于水的氣體，NO不與堿反應(yīng)，不是酸性氧化物，故A項錯誤；NO有毒，為大氣污染物，對人體有害，故B項錯誤；NO和O2發(fā)生反應(yīng)2NO＋O2=2NO2，NO、NO2都是大氣污染物，C項正確；NO分子中N元素價態(tài)為＋2價，為中間價態(tài)，在一定條件的反應(yīng)中既可作氧化劑，又可作還原劑，D項錯誤。考點NO性質(zhì)題點NO性質(zhì)及應(yīng)用5．(2020·貴州獨山期末)在NO2與水的反應(yīng)中()A．氮元素的化合價不發(fā)生變化B．NO2只是氧化劑C．NO2只是還原劑D．NO2既是氧化劑又是還原劑答案D解析NO2和水反應(yīng)的方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，在反應(yīng)中2mol被氧化生成2mol硝酸，1mol被還原，生成NO，即NO2既是氧化劑又是還原劑。答案選D?？键c氮的氧化物的性質(zhì)題點二氧化氮與水的反應(yīng)6．(2019·山東菏澤一中檢測)運載火箭的推進劑引燃后產(chǎn)生的氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴出大量紅色煙霧。產(chǎn)生紅色煙霧的原因是()A．高溫下N2遇空氣生成NO2B．NO遇空氣生成NO2C．CO2和NO反應(yīng)生成CO和NO2D．NO和H2O反應(yīng)生成H2和NO2答案B解析根據(jù)火箭噴出大量紅色煙霧可推知其中含有NO2，引燃后產(chǎn)生的氣體中NO遇空氣生成NO2?？键c氮的氧化物的性質(zhì)題點NO、NO2的性質(zhì)題組三氮的氧化物與水反應(yīng)的簡單計算7．(2019·河北張家口第一中學(xué)檢測)將裝有50mLNO2、NO混合氣體的量筒倒立在水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是()A．5∶3 B．3∶5C．3∶2 D．2∶3答案C解析解答此題可根據(jù)化學(xué)方程式，運用差量法進行計算，由所得結(jié)果來確定正確的選項。設(shè)混合氣體中NO2的體積為x。3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV3mL1mL3mL－1mL＝2mLx50mL－30mL＝20mLeq\f(3mL,x)＝eq\f(2mL,20mL)x＝30mL則原混合氣體中NO體積為50mL－30mL＝20mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶20mL＝3∶2?？键c氮的氧化物題點NO2溶于水的相關(guān)計算8．(2020·山東臨沂一中高一段考)對3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反應(yīng)的下列說法正確的是()A．氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為1∶2B．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑D．在反應(yīng)中若有6molNO2參與反應(yīng)時，有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移答案A解析該反應(yīng)中NO2既是氧化劑又是還原劑，硝酸為氧化產(chǎn)物，NO為還原產(chǎn)物。硝酸與NO的物質(zhì)的量之比為2∶1，還原劑(NO2)與氧化劑(NO2)的物質(zhì)的量之比為2∶1。若有6molNO2參與反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子4mol。考點二氧化氮的性質(zhì)題點二氧化氮和水反應(yīng)的相關(guān)計算9．(2019·鄭州高一檢測)以下是氮循環(huán)的一部分：(1)反應(yīng)②的化學(xué)方程式是________________________________________________________。(2)NO2易溶于水并和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為________。(3)實驗室收集NO的方法為________。(4)化合物A的化學(xué)式是________。(5)治理汽車尾氣的一種方法是用催化劑使NO與CO發(fā)生反應(yīng)：2NO＋2CO=2CO2＋N2，當生成1molN2時，被還原的NO為________mol。答案(1)2NO＋O2=2NO2(2)1∶2(3)排水法收集(4)HNO3(5)2解析(1)反應(yīng)②是NO與氧氣化合生成NO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NO＋O2=2NO2。(2)NO2易溶于水，并和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，NO2中氮元素化合價部分升高，部分降低，NO2既是氧化劑，也是還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2。(3)NO易被氧氣氧化，實驗室常用排水法收集NO。(4)根據(jù)以上分析可知化合物A的化學(xué)式是HNO3。(5)根據(jù)方程式2NO＋2CO=2CO2＋N2可知，NO中氮元素化合價從＋2價降低到0價，NO是氧化劑，被還原，當生成1molN2時，被還原的NO為2mol。考點氮氣及其氧化物題點氮氣及其氧化物轉(zhuǎn)化及相關(guān)計算B組綜合強化練1．下列反應(yīng)必須加入氧化劑且一步反應(yīng)就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④答案C解析①N2→NO2不能一步完成，②③NO2與H2O反應(yīng)即可，但H2O不是氧化劑，④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化劑，⑤N2與H2反應(yīng)生成NH3，加入的H2是還原劑?？键c氮及其氧化物的性質(zhì)題點氮及其氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用2．(2020·河南平頂山一中期中)實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)：下列說法正確的是()A．裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液B．若去掉裝置C，對產(chǎn)品純度無影響C．實驗時應(yīng)先加熱C，通入一段時間空氣后再加熱DD．E中堿石灰的作用是吸收尾氣答案C解析A錯，要制備氮化鎂，需要除去空氣中的氧氣、CO2和水蒸氣，則裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸；B錯，若去掉裝置C，鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，對產(chǎn)品純度有影響；C對，實驗時，應(yīng)先加熱C，通入一段時間空氣除去氧氣，然后再加熱D；D錯，裝置E中堿石灰的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳。考點氮氣的性質(zhì)題點氮氣的性質(zhì)及其應(yīng)用3．(2020·山東淄博月考)科學(xué)的假設(shè)與猜想是科學(xué)探究的先導(dǎo)和價值所在。在下列假設(shè)或猜想引導(dǎo)下的探究肯定沒有意義的是()A．探究SO2和Na2O2反應(yīng)可能有Na2SO4生成B．探究NO和N2O可能化合生成NO2C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞紅色褪去的原因是溶液的酸堿性改變還是HClO的漂白作用答案B解析NO和N2O反應(yīng)不可能生成NO2，因為氮元素的化合價均升高，沒有元素化合價的降低?？键c氮的氧化物題點NO、NO2的性質(zhì)及應(yīng)用4．(2019·山東日照一中檢測)為了避免NO、NO2、N2O4對大氣的污染，常采用NaOH溶液進行吸收處理(反應(yīng)方程式：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O)?，F(xiàn)有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4組成的混合氣體恰好被VLNaOH溶液吸收(無氣體剩余)，則此NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為()A.eq\f(a＋b＋c,V)mol·L－1 B.eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1C.eq\f(2a＋b＋c,V)mol·L－1 D.eq\f(b＋2c,V)mol·L－1答案B解析恰好反應(yīng)時，由鈉離子守恒可得n(NaOH)＝n(NaNO3)＋n(NaNO2)，根據(jù)N原子守恒可知n(NaNO3)＋n(NaNO2)＝n(NO)＋n(NO2)＋2n(N2O4)，n(NaOH)＝n(NO)＋n(NO2)＋2n(N2O4)＝amol＋bmol＋2cmol＝(a＋b＋2c)mol，故氫氧化鈉溶液的濃度＝eq\f(a＋b＋2cmol,VL)＝eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1?？键c氮的氧化物題點NO、NO2、N2O4溶于NaOH溶液的相關(guān)計算5．(2019·甘肅武威第六中學(xué)段考)如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導(dǎo)管緩慢通入氧氣，邊通入邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內(nèi)充滿液體。假設(shè)試管內(nèi)的溶質(zhì)不向水槽中擴散，則兩個試管內(nèi)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度之比為()A．1∶1 B．5∶7C．7∶5 D．4∶3答案A解析因為NO2和NO的體積相等，在同溫同壓下兩者的物質(zhì)的量相等，根據(jù)反應(yīng)：2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，生成的HNO3的物質(zhì)的量也相等，因此兩試管內(nèi)HNO3的物質(zhì)的量濃度相等，故選A?？键c氮的氧化物題點NO、NO2和O2溶于水的相關(guān)計算6．(2020·北京東城區(qū)校級檢測)現(xiàn)有NO2、O2的混合氣體12mL，通入足量水中，充分反應(yīng)后剩余氣體2mL(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積是()A．1.3mL B．2.4mLC．3mL D．4mL或1.2mL答案D解析(總反應(yīng)式法)根據(jù)有關(guān)的反應(yīng)：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO33NO2＋H2O=2HNO3＋NO設(shè)原混合氣體中O2的體積為V(O2)，剩余氣體可能是O2，也可能是NO。①若剩余O2，則V剩＝V(O2)－eq\f(1,4)[12mL－V(O2)]＝2mL。解得V(O2)＝4mL。②若剩余NO，則V剩＝eq\f(1,3)[12mL－V(O2)－4V(O2)]＝2mL。解得V(O2)＝1.2mL?？键c氮的氧化物的性質(zhì)題點二氧化氮與氧氣溶于水的計算7．(2019·濟南一中期末)氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧。因此必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，在該反應(yīng)中，氧化劑是________，還原劑是______。(2)在一定條件下氨可用來將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)。寫出氨和二氧化氮在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________，反應(yīng)中氧化劑是________，還原劑是________。答案(1)NO2NO(2)6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定條件))7N2＋12H2ONO2NH3解析(1)NO2中氮元素的化合價降低，NO2作氧化劑，NO中氮元素的化合價升高，NO作還原劑。(2)氨和二氧化氮反應(yīng)后生成的無污染的物質(zhì)是氮氣和水?？键c氮的氧化物題點NO、NO2性質(zhì)及應(yīng)用8．(2019·北京昌平高一檢測)(1)某化學(xué)學(xué)習小組為探究NO2和SO2的反應(yīng)，進行如下實驗(如圖所示)。①圖甲兩集氣瓶中________(填“上”或“下”)瓶顏色深。②圖乙中反應(yīng)的現(xiàn)象是_______________________________________________。③圖丙中“有紅棕色氣體產(chǎn)生”說明SO2和NO2反應(yīng)的產(chǎn)物中有________，說明NO2在該反應(yīng)中表現(xiàn)________性。④由圖乙和圖丙中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。(2)某課外活動小組探究鎂與NO2的反應(yīng)。已知鎂與CO2反應(yīng)如下：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C。①該小組采用類比Mg與CO2反應(yīng)的思路對Mg與NO2的反應(yīng)進行預(yù)測，寫出Mg與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________。②設(shè)計實驗驗證猜測(用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫紙)。資料信息：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。Ⅰ.裝置A中的試劑是____________________。Ⅱ.干燥管和裝置B的作用分別是_______________________、________________________。Ⅲ.實驗開始時正確的操作步驟順序是________(填字母)。a．通入NO2b．打開彈簧夾c．點燃酒精燈d．當硬質(zhì)玻璃管充滿紅棕色氣體后，關(guān)閉彈簧夾答案(1)①下②兩氣體混合后，顏色由紅棕色變?yōu)闊o色③NO氧化④NO2＋SO2=NO＋SO3(2)①4Mg＋2NO2eq\o(=,\s\up7(點燃))4MgO＋N2②Ⅰ.NaOH溶液Ⅱ.吸收NO2，避免污染環(huán)境收集N2Ⅲ.badc解析(1)①NO2呈紅棕色，SO2為無色，故下瓶顏色深。②NO2有強氧化性，能被SO2還原成NO，故現(xiàn)象為兩氣體混合后，顏色由紅棕色變?yōu)闊o色。③NO遇空氣被氧化成NO2：2NO＋O2=2NO2，“有紅棕色氣體產(chǎn)生”說明SO2和NO2反應(yīng)的產(chǎn)物中有NO，體現(xiàn)了NO2的氧化性。④由題給現(xiàn)象可知，NO2和SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO2＋SO2=NO＋SO3。(2)①由題意可知，Mg與NO2發(fā)生置換反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Mg＋2NO2eq\o(=,\s\up7(點燃))4MgO＋N2。②由資料信息：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，裝置A中的試劑是NaOH溶液，作用是除去未反應(yīng)的NO2。干燥管是尾氣處理裝置，作用是吸收NO2以避免污染環(huán)境。裝置B的作用是利用排水法收集N2。實驗開始時正確的操作步驟：b(打開彈簧夾)→a(通入NO2，排盡反應(yīng)裝置中的空氣)→d(當硬質(zhì)玻璃管充滿紅棕色氣體后，關(guān)閉彈簧夾)→c(點燃酒精燈，確認充滿NO2后才開始加熱)?？键cNO2的性質(zhì)題點NO2的氧化性及實驗探究合格考達標練1.下列反應(yīng)起到了固氮作用的是()A.工業(yè)上N2與H2在一定條件下合成NH3B.NO與O2反應(yīng)生成NO2C.NH3被O2氧化成NO和H2OD.由NH3制備化肥NH4HCO3答案A解析由定義知,氮的固定是將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物。2.(原創(chuàng)題)6月17日9時22分,搭載“神舟十二號”載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射,將三位宇航員順利送入空間站?；鸺械娜剂显谝己蟀l(fā)生劇烈反應(yīng),產(chǎn)生大量含CO2、H2O、N2、NO等高溫氣體,這些氣體均為無色,但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場看到火箭噴射出大量“紅煙”,產(chǎn)生“紅煙”的原因是()A.“紅煙”的主要成分是Fe2O3B.NO與H2O反應(yīng)生成NO2C.CO2與NO反應(yīng)生成NO2D.NO遇空氣生成NO2答案D解析氣體中不含鐵元素,“紅煙”不可能是Fe2O3,A錯誤;NO與H2O不反應(yīng),B錯誤;CO2與NO不反應(yīng),C錯誤;高溫氣體的成分有CO2、H2O、N2、NO等,其中NO能與空氣中的O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2而產(chǎn)生“紅煙”,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+O22NO2,D正確。3.(湖南長郡中學(xué)高一檢測)汽車發(fā)動機稀燃控制系統(tǒng)主要工作原理是發(fā)動機在稀燃和富燃條件下交替進行,尾氣中的NOx在催化劑上反應(yīng)脫除。其工作原理示意圖如下:下列說法不正確的是()A.稀燃過程中,NO發(fā)生的主要反應(yīng)為:2NO+O22NO2B.稀燃過程中,NO2被吸收的反應(yīng)為:BaO+2NO2Ba(NO3)2C.富燃過程中,NO2被CO還原的反應(yīng)為:2NO2+4CON2+4CO2D.富燃過程中,CxHy被O2氧化的反應(yīng)為:CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2答案B解析由圖可知,稀燃過程中NO和O2在Pt催化下生成NO2,化學(xué)方程式為2NO+O22NO2,A正確;稀燃過程中NO2被BaO吸收生成Ba(NO3)2,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律推知,+4價氮元素應(yīng)發(fā)生“歧化反應(yīng)”變?yōu)?5價和+2價,化學(xué)方程式為BaO+3NO2Ba(NO3)2+NO,B錯誤;由圖可知,富燃過程中NO2與CO在Pt催化作用下生成N2和CO2,化學(xué)方程式為2NO2+4CON2+4CO2,C正確;富燃過程中CxHy被氧化生成CO2和H2O,化學(xué)方程式為CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O,D正確。4.某集氣瓶中的氣體呈紅棕色,加入足量水,蓋上玻璃片振蕩,得橙色溶液,氣體顏色消失。再拿走玻璃片后,瓶中氣體又變?yōu)榧t棕色,則該氣體可能是下列混合氣體中的()A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2答案A解析氣體呈紅棕色說明含有NO2和Br2中的至少一種,溶于水得橙色溶液說明氣體中必定含有溴蒸氣,所得無色氣體遇空氣重新變?yōu)榧t棕色說明無色氣體含NO。由于NO2溶于水時生成HNO3和NO,原氣體可能既有NO2也有Br2,A項正確。5.在一定溫度和壓強下,將裝有N2和NO2混合氣體的試管倒立在水中,經(jīng)足夠長時間后,試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的35,則原混合氣體中N2與NO2的體積比是()A.2∶3 B.3∶2 C.3∶5 D.5∶3答案A解析NO2與水反應(yīng)使氣體的體積減小,設(shè)原混合氣體的體積為5mL,則:3NO2+H2O2HNO3+NOΔV 3 1 2 V(NO2) 5mL×(1-35V(NO2)=3mLV(N2)∶V(NO2)=(5mL-3mL)∶3mL=2∶3。6.某同學(xué)收集了一集氣瓶紅棕色氣體,用玻璃片蓋好,然后向其中加入少量水,振蕩后變?yōu)闊o色,然后輕輕移開玻璃片使少量空氣進入瓶內(nèi),氣體又變?yōu)榧t棕色。(1)集氣瓶內(nèi)紅棕色氣體是。

(2)氣體顏色變化的原因是,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(3)在收集該紅棕色氣體時采用的方法是。

答案(1)NO2(2)NO2與H2O反應(yīng)生成無色的NO;NO遇空氣中的O2,與之發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色的NO23NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2(3)向上排空氣法解析(1)NO2為紅棕色氣體;(2)NO2與H2O反應(yīng)生成無色的NO,NO遇空氣中的O2,與之發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色的NO2;(3)密度大于空氣的氣體可采用向上排空氣法收集。等級考提升練7.(湖南師大附中高一檢測)常溫常壓下,向盛有3.0mLNO的試管中緩緩?fù)ㄈ?.5mLO2,最終試管中剩余的氣體成分和體積為()A.NO,1.0mL B.O2,0.5mLC.NO2,1.0mL D.無法確定答案A解析NO、O2及水發(fā)生反應(yīng):4NO+3O2+2H2O4HNO3,根據(jù)化學(xué)方程式可知,1.5mLO2與NO反應(yīng)時消耗2.0mLNO,故NO有剩余,剩余NO的體積為3.0mL-2.0mL=1.0mL。8.(雙選)(山東泰安高一期末)將盛有25mLNO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水槽中,一段時間后,氣體體積減小到5mL且不再變化(同溫同壓下)。則原混合氣體中NO2和O2的體積比可能是()A.1∶1 B.18∶7 C.16∶9 D.23∶2答案CD解析NO2和O2的混合氣體與水發(fā)生反應(yīng):4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反應(yīng)后剩余5mL氣體,討論:①若剩余氣體為O2,結(jié)合反應(yīng)可知,反應(yīng)消耗16mLNO2和4mLO2,則原混合氣體中NO2和O2的體積比為16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C符合題意。②若剩余氣體為NO,結(jié)合反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO,則參與該反應(yīng)的NO2為15mL;結(jié)合反應(yīng)4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,參與該反應(yīng)的NO2為8mL,O2為2mL,則原混合氣體中NO2和O2的體積比為(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D符合題意。9.(雙選)如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當?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.可能是NO2和NO的混合氣體D.只能是NO2一種氣體答案BC解析由題意可知,試管最終完全被水充滿,說明氣體中沒有N2。原試管中盛有的是紅棕色氣體,則一定含有NO2。若為純凈物,則只有NO2;若為混合物,則可能含有NO2和NO。10.(黑龍江哈爾濱六中高一期末)為了消除NO、NO2、N2O4對大氣的污染,常采用氫氧化鈉溶液進行吸收處理(反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O)?，F(xiàn)有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液吸收(無氣體剩余),則此氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度最小為()A.a+b+cVmol·L-1 B.C.a+b+2cVmol·L-1 D.答案C解析反應(yīng)生成物有NaNO3、NaNO2,根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)組成可知,n(Na)=n(N),再根據(jù)鈉原子和氮原子的物質(zhì)的量的關(guān)系可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol,故該氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度最小為(a+b+2c)11.某無色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種?，F(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液,品紅溶液褪色;然后向剩余氣體中通入空氣,很快變?yōu)榧t棕色。則下列對原混合氣體成分的判斷中正確的是()A.肯定含有SO2和NOB.肯定沒有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NO答案A解析因該混合氣體無色,故可排除紅棕色的NO2和黃綠色的Cl2;混合氣體通過品紅溶液,品紅溶液褪色,說明含有SO2;向剩余氣體中通入空氣,很快變?yōu)榧t棕色,說明存在NO,則可推知一定不存在O2。故原混合氣體中一定存在SO2和NO,肯定沒有O2、NO2和Cl2。12.同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充滿等體積混合的兩種氣體,它們是①NO和NO2、②NO2和O2、③NO和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中,充分反應(yīng)后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3,則下列關(guān)系正確的是()A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2答案D解析可假設(shè)試管體積均為2V,則每種氣體的體積均為V。當?shù)怪糜谒壑袝r:①中發(fā)生反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO,則剩余氣體的體積V1=43V;②中發(fā)生反應(yīng)4NO2+O2+2H2O4HNO3,則剩余氣體(O2)的體積V2=34V;③中氣體與水不反應(yīng),故試管中氣體體積V3=2V。綜上所述:V3>V1>V2。13.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為。

(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收,主要反應(yīng)為NO+NO2+2OH-2NO2-+H22NO2+2OH-NO2-+NO3-①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有(填字母)。

A.加快通入尾氣的速率B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣C.吸收尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質(zhì)是(填化學(xué)式);吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是(填化學(xué)式)。

答案(1)2NH3+2O2N2O+3H2O(2)①BC②NaNO3NO解析(1)NH3與O2反應(yīng)生成N2O和H2O。(2)①加速通入尾氣會導(dǎo)致尾氣吸收不完全,去除率降低,A錯誤;氣、液逆流的目的是將氣體與液體充分接觸,提高尾氣的去除率,B正確;定期補加適量NaOH溶液,可吸收更多的尾氣,C正確。②NO2與NaOH反應(yīng)生成NaNO2和NaNO3,則主要雜質(zhì)為NaNO3;根據(jù)題給方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1時,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1時,多余的NO不能被NaOH溶液吸