1.2.1 氮和氮的氧化物（讲义）—2021-2022学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

氮气及氮的氧化物 考点1：氮气和氮的固定 1、氮气 （1）氮元素在元素周期表中位置和氮原子结构：第二周期，第ⅤA族，氮原子结构示意图为，其有2个电子层，最外层上有个电子，反应中不易得到电子，也不易失去电子，氮气的化学性质不活泼。 （2）氮气 写出有关化学方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 2、氮的固定：将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定，固定氮的方式有自然固氮和人工固氮。 （1）自然固氮 （2）人工固氮：合成氨工业 方法技巧： 1、氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大气中，在空气中占体积分数约为0.78，N2的相对分子质量与空气接近，故N2的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。 2、N2化学性质不活泼，在一般条件下不与氧气反应，经常作为食品包装袋的填充剂隔绝空气，避免食品被氧化变质。在一定条件下能与部分活泼金属、非金属反应，表现出氧化性或还原性。 3、氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态，如NH3转化为NO就不是氮的固定。 例题、（2022·福建三明·高一期末）下列过程属于氮的固定的是（ ） A．氨气和硫酸反应制取铵态氮肥 B．由氨基酸合成人体所需的蛋白质 C．工业上利用氮气和氢气合成氨气 D．硝酸盐在微生物作用下生成氮气 答案：C 【解析】 A．氨气和硫酸反应制取铵态氮肥，氮元素不是由游离态转化为化合态，不属于氮的固定，故不选A； B．氨基酸合成人体所需的蛋白质，氮元素不是由游离态转化为化合态，不属于氮的固定，故不选B； C．工业利用氮气和氢气合成氨气，氮元素由游离态转化为化合态，属于氮的固定，故选C； D．硝酸盐在细菌作用下生成氮气，氮元素由化合态转化为游离态,不属于氮的固定，故不选D； 选C。 变式1、（2022·北京怀柔·高一期末）二十四节是中国独有的传统文化，农谚“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是谷雨节气。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是（ ） A．K B．P C．N D．O 答案：C 【解析】 雷雨肥田是空气中的N2与O2在电火花作用下反应产生NO，NO与O2在室温下反应产生NO2，NO2与水反应产生HNO3，进入土壤溶液，N元素是农作物生长需要的营养元素，因此有雷雨肥田之说，故合理选项是C。 变式2、（2022·四川雅安·高一期末）意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的分子，下列说法正确的是（ ） A．是一种新型化合物 B．转化为属于物理变化 C．的摩尔质量为56g D．和是同素异形体 答案：D 【解析】 A．为单质，故A错误； B．转化成时有化学键的断裂和生成，属于化学变化，故B错误； C．摩尔质量的单位为，故C错误； D．和是由同种元素形成的不同单质，属于同素异形体，故D正确； 故选D。 考点2：氮的氧化物 1、一氧化氮的性质 NO为无色的有毒气体，不溶于水，具有还原性，易被氧气氧化，反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2。故只能用排水法收集。 2、二氧化氮的性质 NO2为红棕色、有刺激性气味的毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，溶于水时与水发生歧化反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故只能用向上排空气法收集，这也是工业生产硝酸的反应原理。 3、氮的氧化物溶于水的计算 （1）相关反应原理 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）氮的氧化物溶于水的三种类型 Ⅰ.NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。 Ⅱ.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，剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量，又发生反应①，只剩余NO Ⅲ.NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④： x＝ 0<x< x＝ x> 反应情况 O2过量，剩余O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，剩余NO 注意：① 实验室里收集NO气体是用排水集气法而不能用排空气法。 ② 检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气)，气体由无色变为红棕色。 例题、（2022·山东·泰安市基础教育教学研究室高一期末）某无色混合气体可能含有NO、NO2、CO2、N2中的几种，将一定量的该气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余。则该气体的组成为（ ） A．NO、N2 B．NO、CO2 C．NO