(讲义)第5章 第2节 基础课时3 氮与氮的氧化物-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(人教版2019)

第二节　氮及其化合物 基础课时3　氮与氮的氧化物 1．结合氮元素在周期表中的位置和原子结构，理解N2的主要性质和氮的固定，培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。 2．根据实验认识NO与NO2的主要性质，培养“科学探究与科学态度”的核心素养。 知识点一　氮气及氮的固定 1．氮元素的位置、结构与存在 (1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外电子层有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他原子相互结合构成物质。 (2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 2．氮气的物理性质 N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。 3．氮气的结构与化学性质 (1)N2的结构 N2的结构式为N≡N，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。 (2)化学性质 N2在高温、放电等条件下，N2获得足够的能量，使N≡N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。 ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 4．氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 (1)自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。 (2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是工业合成氨。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)在自然界中只有氮的化合态。 (×) (2)N2在化学反应时只能作氧化剂。 (×) (3)NO在空气中易被氧化为NO2，此过程属于氮的固定。 (×) (4)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气属于氮的固定，是化学变化。 (√) 知识点二　一氧化氮和二氧化氮 1．物理性质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO 无色 气态 无味 有毒 不溶 NO2 红棕色 气态 有刺激性气味 有毒 易溶 2．化学性质 (1)NO在空气中易转化为红棕色的NO2，反应方程式为2NO＋O2===2NO2。 (2)NO2与H2O反应生成HNO3和NO，反应方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 　对于3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应，氧化剂、还原剂是什么物质？二者物质的量之比为多少？ 提示：氧化剂、还原剂均为NO2。氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。 N2的性质及氮的循环 1．在国民经济和日常生活中，氮气有广泛的用途。首先，利用它“性格孤独”的特点，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：N2的化学性质很稳定，常温下不与O2反应，可作保护气。 2．根据教材“氮气的熔点：－210 ℃，沸点：－196 ℃，密度：1.25 g·L－1”数据，分析医生为什么可以利用液氮给手术刀降温即被称为“冷刀”？ 提示：液氮沸点低，汽化时吸收热量，造成环境温度降低。 3．打雷放电时，N2如何反应？写出化学方程式。 提示：N2＋O22NO。 1．N2的性质与氮的固定 2．自然界中氮循环的主要形式 游离态→ 化合态 (1)豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。 (2)在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随降水进入土壤和水体。 (3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮气转化为化合态的氮 化合态→ 游离态 硝酸盐在某些细菌作用下转化为氮气 化合态→ 化合态 化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环 1．下列关于N2性质的叙述中错误的是(　　) A．任何物质在氮气中都不能燃烧 B．氮气既具有氧化性，又具有还原性 C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定 D．氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮 A　[镁能在氮气中燃烧生成氮化镁，A错误。] 2．下列说法不正确的是(　　) A．豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮是化学变化 B．汽车尾气中排放的氮氧化合物是由游离态氮转化来的 C．化石燃料燃烧通常不释放出氮氧化合物 D．植物秸秆燃烧时放出氮氧化合物，参与了氮的循环 [答案]　C NO、NO2的化学性质及其转化 NO2、NO溶于水的实验探究，根据探究填下表中的空白。 实验操作 实验现象 实验结论 如图所示，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 无明显现象 NO不溶于水 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹