第五章 第二节 第1课时 氮气和氮的氧化物-【高考领航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气和氮的氧化物 [课标解读]　1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素化合价的角度认识氮氧化物的性质与转化。 知识点一　氮气与氮的固定 1．氮元素原子结构与存在形态 (1)氮原子的结构 氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族。氮原子最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。 (2)氮元素的存在形态 2．氮气的化学性质 (1)稳定性：通常情况下氮气难与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。 (2)氮气与金属或非金属单质的反应 ①与金属镁反应：N2＋3MgMg3N2。 ②与氧气反应：N2＋O22NO。 ③与氢气反应：N2＋3H22NH3。 3．氮的固定 (1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 (2)分类 [问题探究] 日常生活中氮气有广泛的用途。我们将它充灌在电灯泡里，可防止钨丝的氧化，延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气？ 提示：氮气化学性质很稳定，常温下不与氧气反应，可以作保护气。 　下列关于氮气的说法正确的是(　　) A．自然界中，氮元素只以氮气的形式存在 B．氮的固定包括各种含氮物质的相互转化 C．氮气的氧化能力不强的原因仅仅与氮原子的最外层电子数有关 D．氮气在一定条件下既能被氧化生成NO，又能被还原生成氨气或金属氮化物 解析：D　自然界中，氮元素既有游离态又有化合态，A项错误；氮的固定是指游离态的氮转化为含氮化合物，B项错误；氮气的氧化能力不强与N原子之间形成的N≡N不易断裂有关，C项错误；氮气中元素的化合价处于中间价态既有氧化性又有还原性，D项正确。 [对点训练1]　下列关于N2的叙述错误的是(　　) A．N2既可作氧化剂又可作还原剂 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮的固定是将N2转化成含氮的化合物 D．氮气性质稳定，不能和金属发生反应 解析：D　N2中N元素的化合价可以降低变成NH3，也可以升高生成NO等，故N2既可作氧化剂又可作还原剂，故A正确；雷雨天时，发生自然固氮，空气中N2和O2可反应生成NO，故B正确；氮的固定是将空气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程，故C正确；氮气也能和金属发生反应，例如氮气和镁点燃生成氮化镁，故D错误。 [归纳总结] (1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。 (2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等反应。 (3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。 　知识点二　一氧化氮和二氧化氮 1．物理性质 物质 颜色、状态 气味 水溶性 NO 无色气体 无味 不溶于水 NO2 红棕色气体 有刺激性气味 易溶于水 2.化学性质 (1)实验探究 实验装置 实验操作 在一支50 mL的注射器里充入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，观察现象，然后再振荡注射器 现象 无明显现象 无色气体变为红棕色，振荡后气体由红棕色变为无色 (2)结论 在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，反应的化学方程式为 ①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2； ②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(工业制取硝酸)。 [链接教材]——教材思考与讨论 实验5-5中发生了哪些化学反应？如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ 提示：2NO＋O2===2NO2；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。要将注射器中NO充分转化，可以通入足量空气。工业上生产硝酸通入足量空气使NO完全变成硝酸，总反应式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。 　如图所示，在一支50 mL注射器中吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口。下列实验操作不能达到预期目的的是(　　) 选项 实验操作 目的 A 振荡注射器，无明显现象 验证NO不溶于水 B 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后，夹上弹簧夹，无色气体变为红棕色 证明可发生反应：2NO＋O2===2NO2 C 再次振荡注射器，气体颜色逐渐变浅至无色，注射器活塞向内移动 证明可发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO D 再打开弹