第5章 第2节 第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中化学必修第二册同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第五章　化工产业中的重要非金属元素 第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 学习目标 核心素养 1.通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性，理解结构与性质的关系。 2.通过实验探究，理解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。 1.宏观辨识与微观探析：从物质的类别、氮的原子结构角度认识N2、NO、NO2的主要性质，形成结构决定“性质”的观念。 2.科学探究与创新意识：通过对NO2与水反应的实验探究，使学生在探究过程中发现和提出问题，激发学生勤于思考，敢于质疑的创新意识。 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 [对应学生用书第14页] 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 一、氮气与氮的固定 1.氮元素的原子结构与存在 （1）氮原子的结构 原子结构示意图： 　 　⁠，一般通过 　共用电子对　⁠与其他原子相互结合构成物质。 （2） 共用电子对　 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 2.氮气的性质 （1）物理性质 颜色 气味 溶解性 密度  　无　⁠色 无味  　难　⁠溶于水 与空气相近 因此，收集N2的方法为 　排水法　⁠。 （2）化学性质 ①N2的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应； 无　 难　 排水法　 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 ②与活泼金属镁在点燃的条件下生成黄色固体Mg3N2： 化学方程式为 　3Mg＋N2Mg3N2　⁠； ③放电或高温下，能与氧气反应生成NO： 化学方程式为 　N2＋O22NO　⁠； ④在高温、高压、催化剂的条件下能与H2反应生成氨气，化学方程式为  　N2＋3H22NH3　⁠。 3Mg＋N2Mg3N2　 N2＋O22NO　 N2＋3H22NH3　 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 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 游离态　 氮的化合物　 氮的固定 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 1.判断正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）氮的固定中氮元素一定被氧化。 （　×　） （2）豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮。 （　×　） × × （3）工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮。 （　×　） × 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 （4）N2和O2在放电条件下会生成NO2。 （　×　） （5）N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性。 （　√　） × √ 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 二、一氧化氮和二氧化氮 1.NO、NO2的物理性质比较 颜色、状态　　 气味 密度 水溶性 毒性 收集方法 NO 无色气体 无味 比空气　 　略大　 　不　⁠溶于水  　有　⁠毒  　排水法　⁠ NO2  　红棕　⁠色气体  　刺激性　⁠气味 比空气 　大　 　易　⁠溶于水  　有　⁠毒  　向上排空气法　⁠ 略大　 不　 有　 排水法　 红棕　 刺激性　 大　 易　 有　 向上排空 气法　 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 2.化学性质 （1）实验探究 实验 装置 实验 操作 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 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 实验 现象  　无明显现象　⁠ 吸入空气后气体变为 　红棕　⁠色，再振荡后气体又变为 　无　⁠色，同时注射器的活塞 　向内移动　⁠ 原因 解释 NO 　不　⁠溶于水 NO与O2反应生成 　NO2　⁠，气体变为红棕色；振荡后溶于水生成 　硝酸　⁠和 　NO　⁠，气体又变为无色，同时气体的总体积有所 　减小　⁠ 无明显现象　 红棕　 无　 向内移动　 不　 NO2　 硝酸　 NO　 减小　 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 （2）相互转化 NO NO2 请在下面的横线上写出转化的化学方程式： ① 　2NO＋O22NO2　⁠； 2NO＋O22NO2　 ② 　3NO2＋H2O2HNO3＋NO　⁠。 3NO2＋H2O2HNO3＋NO　 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 [对应学生用书第15页] 要点　一氧化氮与二氧化氮的性质及有关计算 NO2与水反应的实验探究。 [实验装置] 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 ◉问题探究 （1）将盛满NO2的试管a倒置在水中，①预测观察到的现象有哪些？②水会充满整个试管吗？其原因是什么？ （2）如果要将试管a中的NO气体充分转化，可以采取何种措施？ （3）根据上述实验（1）（2）可知，工业上生产硝酸时，要使NO2完全转化HNO3，应采取的措施是什么？ 提示：（1）①观察到的现象是水进入试管，液面逐渐上升；红棕色气体逐渐变成无色。 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 ②水不会充满整个试管，试管内液面上升至试管内气体体积的处，原因是NO2与水发生反应：3NO2＋H2O2HNO3＋NO，生成的NO难溶于水。 （2）从导管b处通入O2（或空气），发生反应：2NO＋O22NO2，3NO2＋H2O2HNO3＋NO，总反应方程式为：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。 （3）向NO2中通入过量O2（或空气），再用足量的水进行吸收，即可使NO2完全转化成HNO3。 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 2.NOx与O2混合气体被吸收关系 （1）4NO2＋O2＋2H2O4HNO3 V（NO2）∶V（O2） 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 （2）4NO＋3O2＋2H2O4HNO3 V（NO）∶V（O2） 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 2.一氧化氮是最简单的分子之一，尽管它的结构简单，但对机体健康至关重要，它能起到防止心血管系统的老化，促进血管扩张等作用。下列关于NO的叙述不正确的是（　　） A.NO不溶于水，是一种大气污染物 B.NO是一种红棕色的有毒气体 C.NO结合血红蛋白的能力比CO还强 D.NO与氧气反应生成NO2，体现其还原性 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 解析　NO是一种不溶于水的大气污染物，A项正确；NO是一种无色的气体，B项错误；NO与血红蛋白的结合能力大于CO，C项正确；NO与氧气反应的过程中化合价升高，表现还原性，D项正确。 答案　B 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 2．下列关于氮及其化合物的说法正确的是(　　) A．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在 B．NO、NO2均易溶于水 C．NO、NO2均能与NaOH发生反应 D．N2化学性质稳定，可用作保护气 解析　A项，NO易与氧气反应生成NO2，在大气中不能稳定存在；B项，NO难溶于水；C项，NO不能与NaOH发生反应；D项，N2化学性质稳定，可用作保护气。 答案　D 1．NO和NO2的性质对比 物质 NO NO2 色、态、味、毒性、 密度 无色、无味、有毒气体，密度比空气大 红棕色、有刺激性气味、有毒气体，密度比空气大，易液化 物质 NO NO2 水溶性 不溶于水 易溶于水 与氧 气反应 2NO＋O2===2NO2 (还原性) 不反应 与水 反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(自身氧化还原) 物质 NO NO2 与氧气、水同时作用 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 6NO＋4NH3 eq \o(=====,\s\up15(催化剂)) 5N2＋6H2O 6NO2＋8NH3 eq \o(=====,\s\up15(催化剂)) 7N2＋12H2O NO2能将I－氧化为I2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 [例题]　(湖南长沙雅礼中学月考)如图所示，在一支50 mL注射器中吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口。下列实验操作不能达到预期目的的是(　　) 选项 实验操作 预期目的 A 振荡注射器，无明显现象 验证NO不溶于水 B 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后，夹上弹簧夹，无色气体变为红棕色 证明可发生反应：2NO＋O2===2NO2 C 在B项基础上，振荡注射器，气体颜色逐渐变浅至无色，注射器的活塞向内移动 证明可发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO D 在A项基础上，打开弹簧夹，快速吸入空气至活塞处于最大刻度处，夹上弹簧夹，充分振荡注射器后静置，直至无明显现象 将注射器中的NO完全转化为HNO3 [解析]　 A 注射器中吸入20 mL NO和5 mL水，振荡注射器，无明显现象，能证明NO不溶于水且不与水发生反应(√) B 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后，夹上弹簧夹，无色气体变为红棕色，能证明发生反应：2NO＋O2===2NO2(√) C 在B项基础上，振荡注射器，气体颜色逐渐变浅至无色，注射器的活塞向内移动，说明气体压强减小，能证明发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(√) D 由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，同温同压下，使20 mL NO完全转化为HNO3需要15 mL O2，打开弹簧夹，快速吸入空气至活塞处于最大刻度50 mL处，此时注射器中的O2(O2约占空气体积的21%)不足以将NO完全转化为HNO3(×) [答案]　D NO和O2通入H2O中并有气体剩余时，一般会有两种可能：一是NO过量，剩余的为NO气体；二是O2过量，剩余的为O2。出现这两种情况的后续现象不同，当将剩余气体与空气接触时，若是NO，则气体变为红棕色，而O2则仍然为无色。而对于反应完全的气体，则一定符合n(NO)∶n(O2)＝4∶3。 (山东济宁高一月考)盛有22 mL NO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体可能分别是(　　) A．1.2 mL，NO　　　　 B．2.4 mL，O2 C．3.2 mL，NO D．4 mL，O2 解析　22 mL NO2和O2混合气体与水充分反应后，还剩余2 mL无色气体，若NO2足量，会与水反应生成无色NO；若O2足量，则剩余2 mL无色气体为O2。假设剩余2 mL O2，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3知，20 mL参与反应的混合气体中氧气占五分之一，即4 mL，则原混合气体中氧气体积为6 mL；假设剩余2 mL NO，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则生成2 mL NO消耗6 mL NO2，还有16 mL NO2和O2混合气体溶于水形成硝酸，则氧气的体积占这16 mL混合气体的五分之一，即3.2 mL。综上所述，C符合题意。 答案　C [对应学生用书第16页] 1．(上海静安高一期中)下列属于氮的固定的是(　　) A．雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO B．NH4Cl和Ca(OH)2反应生成NH3 C．豆科作物把含氮化合物转变为蛋白质 D．将氨转化为硝酸，再转化为其他含氮化合物 解析　雷雨闪电时空气中的N2和O2化合生成NO，游离态氮元素变为了化合态氮元素，故A符合题意；B、C、D项均不是游离态氮元素变为化合态氮元素，不属于氮的固定，故不符合题意。 答案　A 3．(安徽合肥一中高一月考)无色的混合气体甲中可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的混合气体甲经过图中实验的处理，最后得到酸性溶液，且几乎无气体剩余，则气体甲的组成为(　　) A．NO2、N2　　　　 B．NO、CO2 C．NO2、CO2 D．NO、CO2、N2 解析　混合气体甲无色，则不含NO2，混合气体甲通过Na2O2后显红棕色，则有NO2生成，即发生反应：2NO＋O2===2NO2，CO2能与Na2O2发生反应生成O2，说明原混合气体甲中含有NO和CO2，最后所得溶液呈酸性，且几乎无气体剩余，说明混合气体甲中不含N2，故B项正确。 答案　B 4．以下是氮循环的一部分： (1)NO2的颜色是________。 (2)反应①的化学方程式是____________________。 (3)NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应的化学方程式为_________，其中氧化剂是________。 (4)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO eq \o(=====,\s\up15(催化剂)) 2CO2＋N2，当生成2 mol N2时，被还原的NO________mol。 解析　空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的NO气体，N2＋O2 eq \o(=====,\s\up15(放电)) 2NO，NO常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的NO2气体，2NO＋O2===2NO2，NO2气体有毒，易与水反应生成HNO3(A)和NO，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(1)NO2是红棕色气体；(2)根据分析，反应①的化学方程式是N2＋O2 eq \o(=====,\s\up15(放电)) 2NO；(3)根据分析，NO2与水反应生成NO和HNO3，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；NO2中N的化合价由＋4价歧化为＋5价和＋2价，因此NO2既是氧化剂又是还原剂；(4)NO与CO反应生成CO2和N2，反应为2NO ＋2CO eq \o(=====,\s\up15(催化剂)) 2CO2＋N2，N的化合价由＋2价降低为0价，化合价降低被还原，生成2 mol氮气，被还原的NO为4 mol。 答案　(1)红棕色　(2)N2＋O2 eq \o(=====,\s\up15(放电)) 2NO (3)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　NO2　(4)4 $$