5.2.1 氮气和氮的氧化物-【固本强基】2023-2024学年高一化学同步精品讲与练（人教版2019必修第二册）

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 第1课时 氮气和氮的氧化物 [学习目标]　 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的化合价认识氮氧化物的性质与转化。 [核心知识梳理]　 一、氮气与氮的固定 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 。 二、一氧化氮与二氧化氮 1．一氧化氮是无色、不溶于水的有毒气体，常温下很容易与氧气化合，化学方程式为2NO＋O2===2NO2。 2．二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易液化，易溶于水，与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，工业上利用这一原理生产硝酸。 【知识拓展】 (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。 (3)氮的氧化物都是大气污染物，NO2是造成光化学烟雾的主要物质，实验中产生的NO2尾气可用NaOH溶液吸收，发生反应：2NaOH＋2NO2===NaNO2＋NaNO3＋H2O。 (4)氮的氧化物中属于酸性氧化物的只有N2O3、N2O5；N2O、NO、NO2、N2O4都是不成盐氧化物，不是酸性氧化物。 (5)NO2和N2O4是两种不同的氧化物，通常情况下，NO2能进行自身二聚：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，故NO2中总混有N2O4。 三、氮的氧化物与水反应的计算规律 1．NO2单独溶于水(按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算) 剩余气体是NO，V(NO)＝V(NO2)。 2．NO2与O2的混合气体溶于水(按反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3计算) 3．NO与O2的混合气体溶于水(按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算) [典例分析] [典例1]下列关于氮元素说法中，不正确的是 A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮 B．非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂 C．氮元素在自然界有游离态和化合态 D．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定 [典例2]下列对NO和NO2的描述正确的是 A．NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂 B．NO是无色气体，可用向上排空气法收集 C．NO2可由N2和O2直接化合得到 D．从元素化合价角度看，NO只有还原性 [典例3]下图是自然界中的氮循环过程，下列有关叙述错误的是 A．反应①、②及工业合成氨均属于氮的固定 B．反应③的反应方程式为 C．反应④中，生成，至少需要提供 D．过程中参与循环的元素有氮元素，还有氢和氧元素 [典例4]某化学研究小组设计利用硝酸工业尾气(只含NO、NO2)制备亚硝酸钠(NaNO2)的工艺流程如下。已知：。 下列说法错误的是 A．NO2为非电解质 B．用硝酸尾气制备的NaNO2中可能含有NaNO3 C．尾气中NO2的含量越高，NaNO2的纯度越高 D．标准状态下，aL的硝酸尾气用NaOH溶液完全吸收，至少消耗a/22.4molNaOH [典例5]有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是 A．1∶1∶2 B．4∶3∶2 C．4∶16∶13 D．4∶3∶4 [同步练习] 一、单选题 1．下列变化过程属于氮的固定的是 A．由NH3制碳酸氢铵 B．生物从土壤中吸收含氮养料 C．将含氮化合物转变为植物蛋白质 D．雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO 2．下列关于