第二十讲 氮气、氮的氧化物-2024-2025学年高一化学期中复习讲义（鲁科版2019必修第一册）

第二十讲 氮气、氮的氧化物 考点精编 一、氮气 1．氮气的物、化性质 物理性质：无色无味气体，密度比空气小，在空气中约占总体积的 4/5，难溶于水。液氮可 以做制冷剂 化学性质：通常情况下，N2 化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生 一些化学反应点燃 Mg 反应：N2＋3Mg=====Mg3N2 ②与 H2 反应：N2＋3H22NH3 ③与 O2 反应：N2＋O22NO 氮的固定：使空气中 的氮转化为 氮的过程。以上都属于人工固氮。 例题： 1.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化 ( ) 2.汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的 ( ) 3.氮元素有负化合价，正化合价和零价，因而常温下，N2 既能与氧气反应，又能与 H2 反 应( ) 二、氮有多种价态的氧化物 氮的氧化物都是大气污染物，如喷气式飞机产生的 NO 是破坏臭氧层的物质之一。它及氟氯 代烃（如氟利昂 CCl2F2 等）分解产生的 Cl 原子是产生“臭氧空洞”的罪魁祸首。空气中 NO2是造成光化学烟雾的主要因素，也是产生“酸雨” 的气体之一。空气中 NO、NO2 主要来源于 煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等 化学式 N 的化合价 颜色状态 水溶解性 主要性质，用途及转化 N2O +1 无色有甜味气体 可溶 麻醉作用 NO +2 无色气体 不溶 有毒，2NO+O2＝2NO2 N2O3 +3 暗蓝色气体 可溶 N2O3+H2O=2HNO2 NO2 +4 红棕色气体 可溶 3NO2+H2O=2HNO3+NO N2O4 +4 无色气体 可溶 N2O4 2NO2 N2O5 +5 白色固体 可溶 N2O5+2H2O=2HNO3 （1） 一氧化氮 ①物理性质： 一氧化氮是无色、无味气体，难溶于水。密度与空气的密度相差很小，难溶于水。有毒，人 吸入 NO 后，会与血红蛋白结合，引起人体缺氧中毒致死 ②化学性质： a. 极易与氧气反应，生成红棕色的 NO2 气体： b.能与强还原剂反应：6NO＋4NH3=5N2＋6H2O、2NO＋2CO=N2＋2CO2 （2）二氧化氮 ①物理性质：二氧化氮是 的有毒气体，比空气的密度 ，易溶于水，NO2 易液化 ②化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2 能使湿润的淀粉－KI试纸变蓝 a.与水反应 b.强氧化性 6NO2＋8NH3=7N2＋ 12H2O、2NO2＋4CO=N2＋4CO2 、NO2＋SO2=NO＋SO3 c. 二氧化氮与二氧化氮反应，生成四氧化二氮：NO2＋NO2N2O4 例 1.NO 在人体内有独特的功能，关于 NO 的叙述正确的是( ) ①NO 可以是某些含低价氮物质氧化的产物 ②NO 是亚硝酸的酸酐 ③NO 可以是某些含高 价氮物质还原的产物 ④NO 是无色气体，在空气中可变为红棕色 A．全部 B.①③④ C . ②③④ D . ①④ 3.氮氧化物对环境的污染及防治 （ 1）常见的污染类型 ①光化学烟雾：NOx 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒 的烟雾 ②酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成 HNO3 和 HNO2，随雨雪降到地面 ③破坏臭氧层：NO2 可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加 （ 2）常见的 NOx 尾气处理方法 ①碱液吸收法 NO2 、NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是： ②催化转化： 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 例题： 1.(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。 已知：4NH3＋6NO 5N2＋6H2O,8NH3+6NO2 7N2＋ 12H2O。 同温同压下，3.5 L NH3 恰好将 3.0 L NO 和 NO2 的混合气体完全 转化为 N2，则原混合气体中 NO 和 NO2 的体积之比是 (2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理 ①NO2 被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比 1: 1，写出该反应的化学方程式： ②NO与NO2 按物质的量之比 1: 1被足量 NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是 4．氮的氧化物与 O2 、H2O 反应的计算方法 （ 1）关系式法 ①NO 和 O2 混合气体通入水中 由 2NO＋O2===2NO2 和 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 得总反应为 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ②NO2 和 O2 混合气体通入水中 由3NO2 ＋H2O===2HNO3 ＋NO和2NO＋O2===2NO2 得总反应为4NO2 ＋O2 +2H2O===4HNO3 可知当体积比 ③NO、NO2 和 O2 三种混合气体通入水中 先按 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 计算出生成的 NO 的体积，再加上原来混合气体中 NO 体 积，再按①计算 例题: 1.在一定条件下，将 NO2 和 O2 的混合气体 12 mL 通入足量水中，充分反应后剩余 2 mL 气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为( ) ①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL A.①② B.②③ C. ③④ D. ①④ 2.室温时，在容积为 a mL 的试管中充满 NO2 气体，然后倒置在水中到管内水面不再上升 时为止；再通入 bmLO2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为 c mL，且该 气体不支持燃烧。则 a、b、c 的关系是( ) A．a＝4b＋3c B．a＝4b＋c C．a∶ b＝4∶ 1 D．a∶ b＝4∶ 3 题型突破 题型一 氮气的性质 1．下列用于食品包装中防腐的气体是 A．氧气 B．一氧化氮 C．二氧化碳 D．氮气 2．氮气是一种不活泼的气体，其根本原因是 A．氮气有还原性 B．氮原子的半径较小 C．氮气是双原子分子 D．使氮气分子中的氮氮三键断裂需要吸收很高的能量 题型二 一氧化氮、二氧化氮的性质 1．硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是 A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．向煤中加入石灰石可以减少二氧化硫和二氧化碳的排放 C．接触法制硫酸时，煅烧黄铁矿以得到三氧化硫 D．汽车尾气中的主要大气污染物为NOx 2．下列关于性质的描述错误的是 A．有毒 B．通常情况下，是红棕色气体 C．溶于水生成亚硝酸 D．会形成光化学烟雾 3．洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是 A．氮气 B．一氧化碳 C．二氧化硫 D．二氧化氮 4．习近平总书记在二十大报告中指出：“持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战”。国产电动汽车的发展，体现了这一理念，减少了氮氧化物的排放。NO2是典型的氮氧化物。下列关于NO2叙述正确的是 A．有毒气体 B．氮元素的化合价为+5价 C．N2与O2可化合生成NO2 D．属于酸性氧化物 题型三 含氮氧化物之间的转化 1．现将少量的缓慢通入溶液中（如图所示）发生反应，下列说法正确的是 A．可采用向上排空气法收集气体a B．反应结束后，可直接滴入溶液检测反应后的生成物中是否含有 C．该实验发生的反应： D．溶液能导电，故溶液为电解质 2．某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为，则该氮的氧化物是 A． B． C． D． 3．将盛8mL一氧化氮和18mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．6mL B．9mL C．10mL D．12mL 4．室温下，将充满红棕色的试管倒立在水中，时试管中只剩余无色气体，实验现象如图所示。下列分析正确的是 A．易溶于水，时试管中液体为红棕色 B．试管中剩余的无色气体是，占试管体积的 C．向试管中通入一定量的，最终试管中的气体占试管体积的 D．取试管中的溶液，向其中加入少量粉末，溶液显蓝色 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二十讲 氮气、氮的氧化物 考点精编 一、氮气 1．氮气的物、化性质 物理性质：无色无味气体，密度比空气小，在空气中约占总体积的 4/5，难溶于水。液氮可 以做制冷剂 化学性质：通常情况下，N2 化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生 一些化学反应点燃 Mg 反应：N2＋3Mg=====Mg3N2 ②与 H2 反应：N2＋3H22NH3 ③与 O2 反应：N2＋O22NO 氮的固定：使空气中 的氮转化为 氮的过程。以上都属于人工固氮。 【答案】 游离态 化合态 例题： 1.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化 ( ) 2.汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的 ( ) 3.氮元素有负化合价，正化合价和零价，因而常温下，N2 既能与氧气反应，又能与 H2 反 应( ) 【答案】 1.√ 2.√ 3.× 二、氮有多种价态的氧化物 氮的氧化物都是大气污染物，如喷气式飞机产生的 NO 是破坏臭氧层的物质之一。它及氟氯 代烃（如氟利昂 CCl2F2 等）分解产生的 Cl 原子是产生“臭氧空洞”的罪魁祸首。空气中 NO2是造成光化学烟雾的主要因素，也是产生“酸雨” 的气体之一。空气中 NO、NO2 主要来源于 煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等 化学式 N 的化合价 颜色状态 水溶解性 主要性质，用途及转化 N2O +1 无色有甜味气体 可溶 麻醉作用 NO +2 无色气体 不溶 有毒，2NO+O2＝2NO2 N2O3 +3 暗蓝色气体 可溶 N2O3+H2O=2HNO2 NO2 +4 红棕色气体 可溶 3NO2+H2O=2HNO3+NO N2O4 +4 无色气体 可溶 N2O4 2NO2 N2O5 +5 白色固体 可溶 N2O5+2H2O=2HNO3 （1） 一氧化氮 ①物理性质： 一氧化氮是无色、无味气体，难溶于水。密度与空气的密度相差很小，难溶于水。有毒，人 吸入 NO 后，会与血红蛋白结合，引起人体缺氧中毒致死 ②化学性质： a. 极易与氧气反应，生成红棕色的 NO2 气体： b.能与强还原剂反应：6NO＋4NH3=5N2＋6H2O、2NO＋2CO=N2＋2CO2 【答案】2NO＋O2=2NO2 （2）二氧化氮 ①物理性质：二氧化氮是 的有毒气体，比空气的密度 ，易溶于水，NO2 易液化 ②化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2 能使湿润的淀粉－KI试纸变蓝 a.与水反应 b.强氧化性 6NO2＋8NH3=7N2＋ 12H2O、2NO2＋4CO=N2＋4CO2 、NO2＋SO2=NO＋SO3 c. 二氧化氮与二氧化氮反应，生成四氧化二氮：NO2＋NO2N2O4 【答案】红棕色、有刺激性气味 大 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 例 1.NO 在人体内有独特的功能，关于 NO 的叙述正确的是( ) ①NO 可以是某些含低价氮物质氧化的产物 ②NO 是亚硝酸的酸酐 ③NO 可以是某些含高 价氮物质还原的产物 ④NO 是无色气体，在空气中可变为红棕色 A．全部 B.①③④ C . ②③④ D . ①④ 【答案】B 3.氮氧化物对环境的污染及防治 （ 1）常见的污染类型 ①光化学烟雾：NOx 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒 的烟雾 ②酸雨：NOx 排入大气中后，与水反应生成 HNO3 和 HNO2，随雨雪降到地面 ③破坏臭氧层：NO2 可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加 （ 2）常见的 NOx 尾气处理方法 ①碱液吸收法 NO2 、NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是： 【答案】2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O n(NO2)≥n(NO) ②催化转化： 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 例题： 1.(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。 已知：4NH3＋6NO 5N2＋6H2O,8NH3+6NO2 7N2＋ 12H2O。 同温同压下，3.5 L NH3 恰好将 3.0 L NO 和 NO2 的混合气体完全 转化为 N2，则原混合气体中 NO 和 NO2 的体积之比是 (2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理 ①NO2 被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比 1: 1，写出该反应的化学方程式： ②NO与NO2 按物质的量之比 1: 1被足量 NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是 【答案】 (1)1: 3 (2)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2 4．氮的氧化物与 O2 、H2O 反应的计算方法 （ 1）关系式法 ①NO 和 O2 混合气体通入水中 由 2NO＋O2===2NO2 和 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 得总反应为 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ②NO2 和 O2 混合气体通入水中 由3NO2 ＋H2O===2HNO3 ＋NO和2NO＋O2===2NO2 得总反应为4NO2 ＋O2 +2H2O===4HNO3 可知当体积比 ③NO、NO2 和 O2 三种混合气体通入水中 先按 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 计算出生成的 NO 的体积，再加上原来混合气体中 NO 体 积，再按①计算 例题: 1.在一定条件下，将 NO2 和 O2 的混合气体 12 mL 通入足量水中，充分反应后剩余 2 mL 气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为( ) ①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL A.①② B.②③ C. ③④ D. ①④ 【答案】D 2.室温时，在容积为 a mL 的试管中充满 NO2 气体，然后倒置在水中到管内水面不再上升 时为止；再通入 bmLO2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为 c mL，且该 气体不支持燃烧。则 a、b、c 的关系是( ) A．a＝4b＋3c B．a＝4b＋c C．a∶ b＝4∶ 1 D．a∶ b＝4∶ 3 【答案】A 题型突破 题型一 氮气的性质 1．下列用于食品包装中防腐的气体是 A．氧气 B．一氧化氮 C．二氧化碳 D．氮气 【答案】D 【详解】A．氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生氧化反应，主要用途是支持燃烧、供给呼吸等，不能用于食品防腐，A错误； B．一氧化氮是有毒气体，不能用于食品包装中防腐，B错误； C．根据二氧化碳的性质，主要用于灭火，作气体肥料、化工原料、制碳酸饮料等，C错误； D．氮气的化学性质不活泼，常用于食品包装中防腐，D正确； 故合理选项是D。 2．氮气是一种不活泼的气体，其根本原因是 A．氮气有还原性 B．氮原子的半径较小 C．氮气是双原子分子 D．使氮气分子中的氮氮三键断裂需要吸收很高的能量 【答案】D 【详解】氮气是一种不活泼的气体，原因为氮气分子中存在氮氮三键，氮氮三键断裂需要吸收很高的能量，因此氮气的化学性质较稳定，与其具有还原性、原子半径较小、是双原子分子无关，答案选D。 题型二 一氧化氮、二氧化氮的性质 1．硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是 A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因 B．向煤中加入石灰石可以减少二氧化硫和二氧化碳的排放 C．接触法制硫酸时，煅烧黄铁矿以得到三氧化硫 D．汽车尾气中的主要大气污染物为NOx 【答案】D 【详解】A．NO2和SO2都是刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因，其中NO2是红棕色气体，而SO2是无色气体，故A项错误； B．石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙高温分解生成氧化钙，氧化钙能与二氧化硫反应生成CaSO3，可以通过加入石灰石减少二氧化硫的排放，并不能减少二氧化碳的排放，故B项错误； C．煅烧黄铁矿以得到二氧化硫而不是三氧化硫，故C项错误； D．汽车尾气中排放的NOx为大气污染物的主要成分，故D项正确； 故本题选D。 2．下列关于性质的描述错误的是 A．有毒 B．通常情况下，是红棕色气体 C．溶于水生成亚硝酸 D．会形成光化学烟雾 【答案】C 【详解】A．是一种有毒气体，A正确； B．通常情况下是红棕色气体，B正确； C．溶于水，与水反应生成HNO3和NO，C错误； D．会造成光化学烟雾，D正确； 故选C。 3．洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是 A．氮气 B．一氧化碳 C．二氧化硫 D．二氧化氮 【答案】A 【详解】A．氮气是空气的主要组成成份，不会污染空气，故A符合题意； B．CO是煤气的主要成分，有毒，会污染空气，故B不符合题意； C．SO2能引起酸雨，属于空气污染物，故C不符合题意； D．NO2有毒，也能污染空气，故D不符合题意； 答案为A。 4．习近平总书记在二十大报告中指出：“持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战”。国产电动汽车的发展，体现了这一理念，减少了氮氧化物的排放。NO2是典型的氮氧化物。下列关于NO2叙述正确的是 A．有毒气体 B．氮元素的化合价为+5价 C．N2与O2可化合生成NO2 D．属于酸性氧化物 【答案】A 【详解】A．NO2为有毒气体，吸入后可主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症，A正确； B．NO2中O为-2价，正负化合价代数和为0，氮元素的化合价为+4价，B错误； C．N2与O2可化合生成NO，不能一步生成NO2，C错误； D．NO2和水反应生成硝酸和NO，不属于酸性氧化物，D错误； 故答案选A。 题型三 含氮氧化物之间的转化 1．现将少量的缓慢通入溶液中（如图所示）发生反应，下列说法正确的是 A．可采用向上排空气法收集气体a B．反应结束后，可直接滴入溶液检测反应后的生成物中是否含有 C．该实验发生的反应： D．溶液能导电，故溶液为电解质 【答案】C 【分析】少量的缓慢通入溶液中，发生氧化还原反应会生成NO和硫酸钠； 【详解】A．a为NO，与空气要反应，不能用排空法收集，故A错误； B．会有剩余，剩余的也能与生成白色沉淀，故不能检测反应后的生成物中是否含有，故B错误； C．根据氧化还原反应电子守恒与原子守恒，该实验发生的反应方程式为：，故C正确； D．溶液是混合物，既不是电解质也不是非电解质，故D错误； 答案选C。 2．某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为，则该氮的氧化物是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设氮的氧化物的化学式为，由题意得：，根据原子守恒：，，，即为NO，答案选B。 3．将盛8mL一氧化氮和18mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．6mL B．9mL C．10mL D．12mL 【答案】B 【分析】倒置于水中，通入一定量的氧气，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，可知剩余2mL气体为NO，以此来解答。 【详解】由题意可知，剩余2mL气体为NO，则参加反应的NO为6mL，结合4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知，消耗的氧气为6mL×=4.5mL；结合4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知，消耗的氧气为18mL×=4.5mL，则充入的氧气的体积为4.5mL+4.5mL=9mL； 故选B。 4．室温下，将充满红棕色的试管倒立在水中，时试管中只剩余无色气体，实验现象如图所示。下列分析正确的是 A．易溶于水，时试管中液体为红棕色 B．试管中剩余的无色气体是，占试管体积的 C．向试管中通入一定量的，最终试管中的气体占试管体积的 D．取试管中的溶液，向其中加入少量粉末，溶液显蓝色 【答案】D 【详解】A．由图可知，水进入试管约三分之二体积，表明NO2易溶于水，NO2和水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，得到硝酸溶液，为无色溶液，A错误； B．NO2和水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以试管中剩余的无色气体是，由3NO2~NO可知，剩余的无色气体占试管体积的1/3，B错误； C．试管中剩余气体为NO，通入一定量的O2，发生反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，若通入的O2与剩余的NO的体积比为3∶4，此时NO、O2和H2O恰好完全反应生成HNO3，液面上升可能充满试管，所以最终试管中的气体不一定占试管体积的1/9，C错误； D．NO2和水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，得到硝酸溶液，加入CuO粉末，CuO和硝酸反应生成硝酸铜，溶液显蓝色，D正确； 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$