5.2.1 氮气 氮的氧化物-2020-2021学年高一化学同步课堂帮帮帮（2019人教版必修第二册）

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1课时 氮气 氮的氧化物 1.原子结构 氮元素位于第二周期、第VA族。氮原子最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此氮原子一般通过共用电子对与其它原子相互结合构成物质。 氮的原子结构 常见的化合价有 ＋1 、 ＋2 、 ＋3 、 ＋4 、 ＋5 、 －3 ， 其氧化物有 N2O 、 NO 、 N2O3 、 NO2 、 N2O4 、 N2O5 共有六种， 其中 N2O5 是HNO3的酸酐， N2O3 是HNO2的酸酐（氮的氧化物都有毒）。 2.自然界中的存在形态 a.游离态:以氮分子的形式存在于空气中。  b.化合态:存在于动植物体内的蛋白质中,以及土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 一.氮气 1.物理性质 纯净的N2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。 2.化学性质 （1）常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。 原因：氮分子内两个氮原子间以共价三键结合，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。 （2）在放电条件或高温下 氮气 跟氧气化合生成 一氧化氮 N2＋O2eq \o(=====,\s\up7(放电或高温))2NO （3）镁在氮气中燃烧：3Mg＋N2eq \o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2； （4）人工合成氨：N2＋3H2eq \o(((((,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3； 二．氮的固定和循环 1．氮的固定 将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定。 （1）自然固氮eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(雷雨天产生NO气体,豆科植物根瘤菌固氮)) （2）人工固氮：工业合成氨。 2．氮的循环 三.二氧化氮和一氧化氮 氮的氧化物 NO NO2 物理 性质 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 不溶于水 易溶于水 化学 性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 与H2O 反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 1.NO和NO2的化学性质 (1)在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为　2NO+O2 === 2NO2　。  (2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为　3NO2+H2O === 2HNO3+NO　。  2.二氧化氮溶于水的实验 (1)实验过程 实验 装置 实验 操作 在如图注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器 打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 振荡注射器 实验 现象 无明显现象 无色气体变为红棕色 红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动 化学 方程式 　2NO+O2 === 2NO2　、  　3NO2+H2O === 2HNO3+NO　  (2)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NO的排放以保护环境。 【规律总结】 1.常见的NOx尾气处理方法 ①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。 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(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 2.有关氮氧化物溶于水计算的两种方法 无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，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，不可能是NO2。 (1)关系式法： ①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 ②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 (2)电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 【例题1】（2021·广西玉林市·高一期末）某化学反应在催化剂条件下的转化过程的微观示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．该反应中，氧化性：NO＞CO2 B．该反应可表示为2NO+2CO N2+2CO2 C．该反应中，被氧化与被还原的元素的