专题02 氮及其化合物的性质及转化（知识串讲）-2022-2023学年高一化学下学期期中期末考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题02 氮及其化合物的性质与转化 【知识串讲】 一、氮的存在及氮的固定 1.自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+） 2.人工固氮：合成氨工业 二、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)结构： A.分子式：N2 B.电子式： C.结构式：N≡N (2)物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在—195.8℃时变成无色液体，氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体，N2空气中N2的体积分数红为0.78。 (3)化学性质 1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应 2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应 ①与H2反应：N2＋3H22NH3；　　 ②与某些金属反应：3Mg+N2Mg3N2 Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑ ③与O2反应：在通常情况下，与O2不发生反应，但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。 N2+O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应） (4)用途： ①文物馆将贵重文物保存在氮气中。 ②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。 ③雷电是自然界重要的固氮方式。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。 (5)工业制法： 1）分离液态空气： 2）耗氧法： 三、氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5，分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。 【注意】①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②验证某无色气体为NO的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。 (2)NO和NO2的比较 NO NO2 色、态、 味、毒性 无色、无味 红棕色、刺激性气味 有毒气体 水溶性 不溶 易溶且与水反应 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 与H2O反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与O2、H2O 共同反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O，NO2＋SO2===SO3＋NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 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。 【知识归纳总结】 1．NO和NO2性质的对比 NO NO2 色、态、 味、毒性 无色、无味 红棕色、刺激性气味 有毒气体 水溶性 不溶 易溶且与水反应 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 与H2O反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与O2、H2O 共同反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O，NO2＋SO2===SO3＋NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 2.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。 四、氨的性质与用途 1. 氨的物理性质 通常状况下，氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（常温常压下，体积比为1∶700），氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度急