考点6 氮的固定（核心考点归纳）-2021-2022学年高一化学核心考点归纳与测试（苏教版2019必修第二册）

考点6 氮的固定 【核心考点梳理】 一、氮气的结构与物理性质 1．氮元素及其存在 (1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族 氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N⋮⋮N∶，结构式为N≡N。 破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。 氮元素在自然界中的存在形态 ①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。 ②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 2．氮气物理性质 色态 气味 密度 溶解性 毒性 无色气体 无味 比空气 的略小 难溶 无毒 3．氮的固定 (1)概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物。 (2)分类： 氮的固定 自然固氮 生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90% 高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10% 高能固氮的实例——“雷雨发庄稼” (1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理： N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。 【核心归纳】氮气的结构与性质 【典型例题】例1．氮气能大量存在于空气中的根本原因是(　　) A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应 B．氮气比空气轻且不溶于水 C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定 D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应 例2．下列关于氮气的说法中错误的是(　　) A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气 B．N2＋O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C．N2在空气中约占的质量比为 D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2作氧化剂 例3．下列反应属于氮的固定的是(　　) ①N2和H2在一定条件下合成NH3 ②NO2和H2O反应生成HNO3和NO ③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2 ④NO被空气氧化为NO2 A．①②　　　　　 B．②③ C．①③ D．①④ 二、一氧化氮和二氧化氮的性质 1．不同价态的氮的氧化物 氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 对应氮的化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5 N2O俗称笑气，具有麻醉作用 2．NO和NO2 (1)物理性质 NO NO2 颜色 无色 红棕色 状态 气态 气态 气味 无味 刺激性气味 毒性 有毒 有毒 水溶性 难溶 易溶 (2)相互转化 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2　NO接触空气就会变红棕色 ②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 ③2NO2N2O4　存在NO2时就存在N2O4 3．危害及处理： ①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 (4)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。 4．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。 【核心归纳】1．相互转化的反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ① 2NO＋O2===2NO2 ② 由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③ 由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④ 2．计算类型 (1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。 (2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③。 x＝ 0＜x＜ x＝ x＞ 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO2过量又发生反应①，剩余NO (3)NO和O2