内容正文:
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气及其氧化物
新课内容学习
课标要求
1.了解氮气的性质和氮的固定
2.掌握氮的氧化物的性质
知识点一 氮气和氮的固定
1.氮气
(1)氮元素在元素周期表中位置和氮原
子结构:第二周期,第ⅤA族,氮原子结
构示意图为 ,其有2个电子层,最
外层上有5个电子,反应中不易得到电
子,也不易失去电子,氮气的化学性质不
活泼。
(2)氮气
写出有关化学方程式:
①3Mg+N2
点燃
Mg3N2;
②N2+3H2
高温、高压
催化剂 2NH3;
③N2+O2
放电或高温
2NO。
2.氮的固定:将游离态氮转变为化合态氮
的过程叫氮的固定,固定氮的方式有自
然固氮和人工固氮。
(1)自然固氮
雷雨天产生NO气体
豆科植物根瘤菌固氮
(2)人工固氮:合成氨工业
【例1】 下列关于自然界中氮的循环(如
图)的说法不正确的是 ( )
A.氮元素均被氧化
B.工业合成氨属于人工固氮
C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
【解析】 人工固氮是N2 转化为NH3 的
过程,氮 元 素 化 合 价 由0价 降 低 至-3
价,被还原,故A项错误。工业合成氨是
典型的人工固氮方法,故B项正确。根
据图知,通过生物体可以将铵盐和硝酸
盐与蛋白质相互转化,实现了含氮的无
机物和有机物的转化,故C项正确。生
物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元
素的参与,故D项正确。
【答案】 A
【方法指导】
1.N2 化学性质不活泼,在一般条件下不与
氧气反应,经常作为食品包装袋的填充剂
隔绝空气,避免食品被氧化变质。在一定
条件下能与部分活泼金属、非金属反应,表
现出氧化性或还原性。
2.氮的固定是指氮元素由游离态变为化合
态,如NH3 转化为NO就不是氮的固定。
知识点二 氮的氧化物
1.一氧化氮的性质
NO为无色的有毒气体,不溶于水,具有
还原性,易被氧气氧化,反应的化学方程
式为2NO+O2 2NO2。故只能用排
水法收集。
—15—
2.二氧化氮的性质
NO2 为红棕色、有刺激性气味的有毒气
体,密度比空气大,易液化,易溶于水,溶
于水时与水发生歧化反应:3NO2+H2O
2HNO3+NO,故只能用向上排空气
法收 集,这 也 是 工 业 生 产 硝 酸 的 反 应
原理。
3.氮的氧化物溶于水的计算
(1)相关反应原理
3NO2+H2O2HNO3+NO ①
2NO+O22NO2 ②
由方程式①×2+②得:
4NO2+O2+2H2O4HNO3 ③
由方程式①×2+②×3得:
4NO+3O2+2H2O4HNO3 ④
(2)氮的氧化物溶于水的三种类型
Ⅰ.NO2 气体:NO2 气体溶于水时仅涉及
反应①,剩余气体为NO。
Ⅱ.NO2 和O2 的混合气体:NO2 和O2 的
混合气体溶于水时涉及反应③:
x=
V(NO2)
V(O2)
0<x<41 x=
4
1 x>
4
1
反应情况
O2 过量,
剩余气体
为O2
恰好完全
反 应,无
气体剩余
NO2 过
量,又发
生 反 应
①,只剩
余NO
Ⅲ.NO和 O2 的混合气体:NO、O2 的混
合气体溶于水时涉及反应④:
x=
V(NO)
V(O2)
0<x<43 x=
4
3 x>
4
3
反应情况
O2 过量,
剩余O2
恰好完全
反 应,无
气体剩余
NO 过
量, 剩
余NO
【例2】 下列关于NO和NO2 的叙述正确
的是 ( )
A.NO是一种红棕色气体
B.常温常压下,NO不能与空气中的氧气
直接化合
C.含等质量的氧元素的 NO和CO的物
质的量相等
D.NO2 可用排水法收集
【解析】 NO是无色的气体,A错误。常
温常压下,NO易与空气中的氧气直接化
合生成NO2,B错误。NO2 能与水反应,
故不能用排水法收集,D错误。
【答案】 C
【方法指导】 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。
随堂达标演练
1.下列关于氮气的说法错误的是 ( )
A.氮气在通常情况下不燃烧,也不支持
燃烧,不能供给呼吸
B.液氮可用于医学和高科技领域,制造
低温环境
C.利用氮气的稳定性,工业上用来替代
稀有气体作焊接金属的保护气
D.在高温高压、催化剂条件下与氢气反
应时,氮气作还原剂
2.下列过程不属于固氮的是 ( )
A.雷电时生成氮的氧化物
B.工业上用氢气与氮气合成氨
C.植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝
酸盐
D.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转
化为硝酸盐
3.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
环过程可用下图表示。下列关于海洋氮
循环的说法正确的是 ( )
—25—
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.向海洋中排放含 NO-3 的废水会影响
海洋中NH+4 的含量
4.汽车尾气装置里,气体在催化剂表面吸
附与解吸作用的过程如图所示,下列说
法正确的是 ( )
A.反应中NO为氧化剂,N2 为氧化产物
B.汽车尾气的主要污染成分包括 CO、
NO和N2
C.NO 和 O2 必 须 在 催 化 剂 表 面 才 能
反应
D.催化转化的总反应为2NO+O2+4CO
催化剂
4CO2+N2
5.下列说法正确的是 ( )
A.实验 室 能 用 排 空 气 法 收 集 N2、NO
和NO2
B.合成氨反应属于高能固氮
C.除去NO中的NO2 气体可以使混合气
体通过蒸馏水
D.NO、NO2、N2O3、N2O5 都属于酸性氧
化物
6.将盛有N2 和NO2 混合气体的试管倒立
于水中,经过足够长的时间后,试管内气
体的体积缩小为原来的一半,则原混合
气体中N2 和NO2 的体积比是 ( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.3∶1
7.按图进行实验。试管中
装有12mLNO,然后
间歇 而 又 缓 慢 地 通 入
8mLO2,下 列 是 有 关
最终状态的描述:
①试管内气体呈棕色 ②试管内气体呈
无色 ③试管内液面不变 ④试管内液
面上升 ⑤试管内气体是O2 ⑥试管内
气体是NO
其中正确的是 ( )
A.①③ B.②④⑤
C.②④⑥ D.②③⑤
8.将10mLNO和NO2 的混合气体通入装
满水倒立在水槽中的量筒内,一段时间
后,最后剩余4mL气体,原混合气体中
含NO体积为 ( )
A.1mL B.3mL
C.5mL D.7mL
9.氮及其化合物的转化具有重要应用。下
列说法不正确的是 ( )
A.自然固氮、人工固氮都是将 N2 转化
为NH3
B.侯氏制碱法以 H2O、NH3、CO2、NaCl
为原料制备NaHCO3 和NH4Cl
C.工业上通过 NH3 催化氧化等反应过
程生产 HNO3
D.多种形态的氮及其化合物间的转化形
成了自然界的“氮循环”
10.某小组设计如图装置探究 NH3 的催化
氧化。实验过程中,丁中先出现红棕色
气体,一段时间后产生白烟。下列说法
错误的是 ( )
A.甲中X可选用碱石灰
B.乙中试剂可选用无水CaCl2
C.丁中白烟的成分是NH4NO3
D.戊中Y可选用NaOH溶液
—35—
变为+3价,属于氧化还原过程,故B正确;硫酸
盐(含SO2-4 、HSO-4 )气溶胶中含有 HSO-4 ,转
化过程有水参与,则 HSO-4 在水中可电离生成
H+和SO2-4 ,则硫酸盐气溶胶呈酸性,故C正确;
根据图示转化过程中,由SO2-3 转化为 HSO-4 ,根
据图示对照,有硫氧键生成,故D错误。
7.A 铁丝和浓硫酸发生钝化,发生了化学反应,
故A错误;装置B中酸性高锰酸钾溶液和SO2
发生氧化还原反应,体现SO2 的还原性,可检验
二氧化硫的还原性,故B正确;SO2 和H2S发生
反应2H2S+SO2 2H2O+3S↓,装置C中
可观察到溶液变为黄色浑浊,故C正确;实验时
将导管a插入浓硫酸中可以起到平衡气压的作
用,可防止溶液倒吸,故D正确。
8.B c为二氧化硫,溶于水显酸性,能使紫色石蕊
溶液变红,故A正确;S在氧气中燃烧,常规条
件下只能转化二氧化硫,故B错误;g为+4价
的亚硫酸盐,处于中间价态,具有氧化性也具有
还原性,故C正确;酸雨久置,亚硫酸被氧化为
硫酸,酸性增强,故D正确。
9.B A.铜和浓硫酸反应过程中,生成CuSO4 和
H2O体现出浓硫酸的酸性,生成SO2 体现出浓
硫酸的强氧化性,故A错误;B.a处的紫色石蕊
溶液变红,其原因是SO2 溶于水生成了酸,可说
明SO2 是酸性氧化物,故B正确;C.b处品红溶
液褪色,其原因是SO2 具有漂白性,而c处酸性
高锰酸钾溶液褪色,其原因是SO2 和 KMnO4
发生氧化还原反应,SO2 体现出还原性,故C错
误;D.实验过程中试管底部出现白色固体,根据
元素守恒可知,其成分为无水CuSO4,而非蓝色
的CuSO4·5H2O,其原因是浓硫酸体现出吸水
性,将反应生成的H2O吸收,故D错误;综上所
述,正确的是B项。
10.D 煤和石油是当今社会的主要能源,不能禁
止使用,A错误;大量植树造林,数目通过光合
作用吸收二氧化碳产生氧气,不会缓解酸雨,B
错误;pH小于5.6的雨水是酸雨,C错误;将
酸雨收集裸置于空中测其pH减小,这是因为
2H2SO3+O2 2H2SO4,弱酸变为强酸,酸
性增强,pH减小,D正确;答案选D。
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气及其氧化物
随堂达标演练
1.D 氮气的化学性质很稳定,在通常情况下不燃
烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸,A正确;液氨
汽化吸热,可用于制造低温环境,B正确;氮气
的化学性质很稳定,可用作焊接金属的保护气,
C正确;氮气与氢气生成氨气的反应中,N的化
合价从0降低到-3,作氧化剂,D错误。
2.C 固氮是指将游离态氮转化为氮的化合物。
雷电时N2+O2 2NO,N2 转化为NO,故A
属于固氮;氮气转化为氨,故B属于固氮;没有
发生化学反应,故C不属于固氮;氮气转化为硝
酸盐,故D属于固氮。
3.D A项,海洋中的氮循环起始于氮的还原,错
误;B项,海洋中的氮循环属于固氮作 用 的 是
②,错误;C项,反硝化作用是氮元素化合价降
低的过程,反硝化细菌在氧气不足的条件下还
原N,不一定有氧气参与,错误;D项,由氮的循
环过程可知,NO-3 增多,反硝化作用增强,会进
一步影响海洋中NH+4 的含量,正确。
4.D 反应过程中NO、O2 为氧化剂,N2 为还原产
物;汽车尾气中的N2 不是污染物;NO和O2 的
反应不需要催化剂;根据题中的图示,可将反应
的过程分成如下两步写:2NO+O22NO2
2NO2+4CON2+4CO2,将两步反应式合
并可 得 总 反 应 式 为2NO+O2+4CO
催化剂
4CO2+N2。
5.C N2 相对分子质量和空气接近,不能用排空
气法收集;NO能和氧气反应,不能用排空气法
收集,故A错误;工业合成氨反应属于人工固氮,
故B错误;NO2 能和水反应生成NO和硝酸,故C
正确;酸性氧化物是能和碱反应生成盐和水,所以
NO、NO2 不属于酸性氧化物,故D错误。
6.C 将试管倒立于水中,只有 NO2 和 H2O反
应,生成的NO与不反应的N2 为剩余气体。设
原混合气体的体积为V,NO2 的体积为x,根据
差量法求解:
3NO2+H2O2HNO3+NO ΔV减
3 2
x V2
解得:x=3V4
,V(N2)=V-
3V
4=
V
4
,故 V
(N2)
V(NO2)
=13
。
7.C 由反应4NO+3O2+2H2O4HNO3 可
得,剩余气体应为NO,体积为43 mL
,试管内液
面上升。
8.A 若NO2 体积为x,则NO体积为(10mL-
x),NO2 气体与水反应的化学方程式为3NO2
+H2O 2HNO3+NO,由 此 可 知,
1
3x+
(10mL-x)=4mL,x=9mL,10mL-x=
1mL。
9.A 大 自 然 通 过“雷 雨 发 庄 稼”将 N2 转 化 为
NO,方程式为:N2+O2
放电
2NO,不是转化为
NH3,A错误;侯氏制碱法以 H2O、NH3、CO2、
NaCl为原料制备 NaHCO3 和 NH4Cl,反应原
理为NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓
+NH4Cl,B正确;氨气与氧气在催化条件下发
生反应生成一氧化氮,一氧化氮可生成二氧化
—57—
氮,二氧化氮和水、氧气反应生成硝酸,故C正
确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,
多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然
界的“氮循环”,D正确。
10.B 由分析可知,甲中浓氨水遇CaO固体反应
生成NH3,碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合
物,X可选用碱石灰,A正确;由分析可知,装
置乙的作用是干燥 NH3,NH3 是碱性气体且
能与氧化钙反应,不能用无水CaCl2 干燥,应
该用碱石 灰 干 燥,B错 误;由 分 析 可 知,丁 中
NO遇O2 生成红棕色 NO2,一段时间后 NO2
与产物水反应生成的 HNO3,HNO3 与 NH3
产生NH4NO3 白烟,C正确;戊的作用是吸收
NO2 和NO,可以用 NaOH 溶液来吸收,方程
式 为:NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+
H2O,D正确;故选B。
第2课时 氨气 硝酸的性质
随堂达标演练
1.A 氨水具有挥发性,挥发出氨气,因此需要密
封贮存,氨气的密度比空气小,且 有 刺 激 性 气
味;盐酸和硫酸均是腐蚀性的 强 酸,不 具 有 药
性,醋可以食用,综上所述,“鼻冲水”是指氨水。
2.D 氨气密度比空气小,因此收集NH3 时,应短
进长出,A错误;由于氨气极易溶于水,因此制
备少量氨水,应用四氯化碳,在四氯化碳中冒气
泡,B错误;浓硫酸与氨气反应,因此除去水蒸
气杂质时,用碱石灰除水蒸气,故C错误;由于
氨气极易溶于水,因此不能直接通过排水的方
法来测量NH3 体积,利用排液法来测量排除的
液体体积而得到氨气的体积,D正确。
3.C 蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃
棒靠近但不接触,出现白烟,是因为浓盐酸和浓氨
水都有挥发性,挥发出HCl和NH3,生成氯化铵,
氯化铵为盐,体现了氨气为碱性气体,该反应不是
氧化还原反应,没有体现氨气的还原性。
4.C A项,该反应属于固体间的加热反应,不能
书写相应的离子方程式;B项,加热条件下NH3
·H2O应分解为 NH3 和 H2O,离子方程式应
为NH+4 +OH-
△
NH3↑+H2O;C项,符合
反应原理及离子方程式书写要求;D项,向氨水
中滴加FeCl3 溶液应生成Fe(OH)3 沉淀,离子
方程式为Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓
+3NH+4 。
5.D ①硝酸铵中氮元素化合价是-3价和+5
价,错误;②铵盐都是离子晶体,都易溶于水,正
确;③铵盐与碱共热能够反应放出氨气,正确;
④碳酸铵能够与酸反应放出二氧化碳,错误;⑤
铵盐不稳定,受热易分解,正确。
6.C 硝酸具有强氧化性,不会被空气中的氧气氧
化,故A错误;硝酸具有强氧化性,氮气的性质
稳定,二者在常温下不会反应,故B错误;硝酸
不稳定,见光或受热分解产生的NO2 再溶于硝
酸中使溶液呈现黄色,故C正确;硝酸是强氧化
性酸,但与硝酸呈黄色无关,故D错误。
7.C ① 中 发 生 反 应 3Cu+8HNO3
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝 酸 被 还 原 为
NO,故A错误;③中加稀硫酸,Cu与稀硫酸不
反应,但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,
能与Cu反应,稀硝酸的氧化性比稀硫酸强,故B
错误;实验③中发生反应的化学方程式为3Cu+
Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+
4H2O,故C正确;Cu在常温下可以和稀硝酸反
应,但不能和稀硫酸反应,故D错误。
8.C 纵观反应始终,容易看出只有两种元素的价
态有变化,其一是Cu到Cu(NO3)2,每个Cu升
2价,失2个电子;另一个是 HNO3 到NaNO2,
每个N降2价,得2个电子。根据电子转移守
恒可知,铜失去的电子等于HNO3 到NaNO2 得
到 的 电 子,故 2n(Cu)2n(NaNO2),故
n(NaNO2)=n(Cu)=
6.4g
64g/mol=0.1mol
,气体
与氢氧化钠反应的盐溶液为NaNO3、NaNO2 混
合 溶 液,根 据 钠 离 子 守 恒 有 n(NaNO3)+
n(NaNO2)=n(Na+),所以溶液中n(NaNO3)
=n(Na+)-n(NaNO2)=0.5L×1mol/L-
0.1mol=0.4mol,溶液液中NaNO3 和NaNO2
的物质的量之比为0.4mol∶0.1mol=4∶1。
9.D 工业上通过电解熔融的氯化镁制取金属镁,
故A错误;接触法制硫酸时,煅烧黄铁矿以得到
二氧化硫,不能得到三氧化硫,故B错误;铁遇
浓硝酸发生钝化,钝化是发生了化学反应,故C
错误;次氯酸钠具有强氧化性,它会与盐酸发生
氧化还原反应产生氯气,故“洁厕灵”(主要成分
为盐酸)和“84消毒液”(主要成分为次氯酸钠)
不能混用,故D正确。
10.B 二氧化硫可用于漂白织物是因为其具有漂
白性,与其氧化性无关,A错误;液氨汽化吸收
大量的热,具有制冷作用,可用作制冷剂,B正
确;硫酸钡不与盐酸反应,因此医疗上可用作
钡餐,C错误;稀硝酸具有强氧化性和酸性,因
此可用来溶五金,D错误;故选B.
—67—