5.2 氮及其化合物（知识解读）- 2023-2024学年高一化学同步知识点解读与能力训练（人教版2019必修第二册）

5.2 氮及其化合物（知识解读） •知识点1 氮气与氮的固定 •知识点2 一氧化氮与二氧化氮 •知识点3 氨和铵盐 •知识点4 氨气的实验室制法 •知识点5 硝酸 •知识点6 酸雨及防治 知识点1 氮气与氮的固定 1．氮元素的原子结构和性质 (1)氮元素的原子结构 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)氮元素在自然界中的存在 ①游离态：主要以氮气分子的形式存在于空气中，约占78%（体积分数）。 ②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋的硝酸盐和铵盐中。 2．氮气的性质 (1)结构：A.分子式：N2 B.电子式： C.结构式：N≡N (2)物理性质 通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水（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 氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应，但在高温、放电等条件下，氮气也可以与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应。 ①金属镁：N2＋3MgMg3N2，氮气表现氧化性；Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。 ②氢气：N2＋3H22NH3，氮气表现氧化性； ③氧气：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），氮气表现还原性。 (3)用途 ①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品、文物馆将贵重文物保存在氮气中等。 ②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。 ③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。 (4)工业制法： 1）分离液态空气： 2）耗氧法： 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： ①自然固氮：大自然通过闪电释放能量将氮气转化为含氮的化合物（高能固氮-雷电固氮：将N2转化NO），或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨（生物固氮-根瘤菌固氮将N2转化NH4+）。 ②人工固氮：工业合成氨。 【易错提醒】氮的化合物之间的转化不能称为氮的固定。 (3)氮在自然界中的循环 【典例1-1】氮是各种生物体生命活动不可缺少的重要元素。将游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。自然界中存在的下列过程属于氮的固定的是 A．雷电作用下N2和O2反应生成NO B．蛋白质被分解为氨基酸 C．水体中的铵盐被氧化为硝酸盐 D．硝酸盐在细菌作用下生成氮气 【典例1-2】下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A．通常情况下，氮气性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 【变式1-1】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是(　　) A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③ C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 D．向海洋排放含NO的废水，会影响海洋中NH的含量 【变式1-2】氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　) A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O22NO B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C．⑤中涉及的反应可能有2NO＋O2===2NO D．⑥中涉及的反应可能有2NO＋12H＋===N2↑＋6H2O 知识点2 一氧化氮与二氧化氮 1.氮的氧化物的种类 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。 2.NO和NO2的比较 　 NO NO2 物 理 性 质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化 学 性质 毒性 有毒 有毒 与水 　不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 　不反应 2NO2+2Na