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-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

第五章化工生产中的重要非金属元素 C.反应③的化学方程式为S+Na2SO3 性气味的有毒气体且是形成酸雨的气体之一， Na2S2Oa 在一定条件下有如图所示的转化关系。 D.反应④中稀硫酸是还原剂 0 4.(不同价态含硫物质的转换)硫循环在生态系 H.O 统的诸多领域具有重要意义。在指定条件下， 下列选项所示的物质间转化能实现的是() 回答下列问题： (1)上述转化关系中，属于氧化还原反应的有 生物 煤、石油 个。 地壳、土0 海洋 (2)D气体常用氢氧化钠溶液吸收， (填 A工业制酸：FeS.SO, “能”或“不能”)用澄清石灰水吸收，理由为 煅烧 B.火山喷发：HS 02 道S0 (3)B的浓溶液常用作某些气体的干燥剂，利 用了B(浓)的 (填“氧化性”、“吸 C.尾气吸收：SO2 Na:CO.NaSO. 水性”或“酸性”)，但该溶液不能用来干燥硫化 D.酸雨侵蚀：HSO,FH,S 氢气体，理由为 5.(综合应用)A、B、C、DE五种物质中均含有两 (用化学方程式表示)。 种相同的元素，其中D在常温下为无色有刺激 友情提示完成Ps课时作业（三） 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 答案精解P1m [学习目标] 1.通过对氮元素“位、构、性”的分析，认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的反应及其条件。了解 氮的固定途径和自然界中氮的循环。（宏观辨识与微观探析） 2.能从物质类别和氨元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理。（证据推理与模 型认知)】 2.氨元素在自然界中的存在 课前 教材预案 游离态主要以回的形式存在于空 气中，约占78%（体积分数） 知识点①儿氨气与氨的固定 氮元索 化合态存在于动植物体内的网一中， 1.氨元素的“位一构一性” 土壤、海洋里的回和四中 ®氨元素位于元素周期表的第四_周期、第☒一族 3.氨气的化学性质 愈原子核外有图个电子层，最外层有国一个电子 (1)氮分子内两个氨原子间以回 既不容易得到回一个电子，也不容易失去电子， 故一般通过回 结合，断开该化学键需要☑ 的能 与其他原子相互结合构成物质 量，所以氮气的化学性质☒ ,通常 ·21· 化学必修第二册课堂学案 情况下四 与其他物质发生化学反应。 象：回 ,结论： (2)写出氯气与下列物质反应的化学方程式： 团 ①金属镁：固 ,氮 (2)打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上 气表现© 性。 弹簧夹，现象：回 ②氢气：☑ ,氨 振荡注射器，现象：图 气表现⑧ 性。 结论：①网 ③氧气：四 ②图 气表现四 性。 1自主测评 4.氮的固定 判断正误，正确的打“/”，错误的打“×”。 概念：将大气中回 的氮转化为四 (1)氨元素有多种化合价，其最高正价为 的过程 十5价。 () 的 雷电固氮：闪电释放的能量将空气中的 (2)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品 自然 氮气转化为含氮的化合物 的保护气。 () 定 分固氮 生物固氨：如豆科植物的根瘤菌将氨 (3)白磷(P,)在空气中能自燃，而氮气能稳定 类 气转化为氨 存在，说明磷元素的非金属性比氮元素强。 人工固氮：最重要的途径—工业合成氨 () 知识点☑ 一氧化氨和二氧化氨 (4)NO极易与O2反应，并且其密度与空气相 1.一氧化氨、二氧化氨的性质 差不多，因此收集NO不用排空气法，而用排 氮氧化物 NO NO 水法。 () 四 (5)由于NO2极易与水反应且密度比空气大， 色、味、态 无色无味的气体 的气体 因此收集NO2可用向上排空气法。() (6)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气 密度 比空气稍大 比空气四 体，它们都是大气污染物。 () 毒性 有毒 有毒 (7)N2与O2反应时，O2足量时，反应能得到 圈 溶于水，且 NO2 () 与水反应：团 溶解性 溶于水 ③名师提醒 (工业 生产硝酸的原理) (1)氨元素最外层有5个电子，故其最高正价 在常温下很容易 为十5价。 与氧气 与氧气化合： (2)氮气的化学性质稳定，不易与其他物质反 反应 2 应，可作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保 护气。 2.一氧化氮、二氧化氨的性质探究 (3)同主族元素，从上到下，金属性逐渐增强， ￥al 非金属性逐渐减弱，故N的非金属性比P强。 氮气比磷单质稳定是因为氮氮三键很稳定。 (1)在一支50mL的注射器里充入20mLNO, (4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其 观察颜色：网 ,然后吸入5mL水，用 步反应都只能得到NO,不能生成NO2。 乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现 22 第五章化工生产中的重要非金属元素 B.通常情况下，氮气性质很不活泼 课堂 深度拓展 C.在反应3Mg+N点槛MgN中N作氧化剂 探究点1氮气的性质与用途 D.放电条件下可与氧气反应生成二氧化氮 I互动探究 【变式1】下列关于氮气的说法错误的是() A氨气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧， 1.液氮用于医疗手术、氨气用作灯泡填充气分别 不能供给呼吸 利用了氮气的哪些性质？ B.液氨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， 2.金属镁在空气（忽略空气中的二氧化碳）中燃 氮气作还原剂 烧可生成哪些产物？写出有关反应的化学方 探究点2NO和NO2的性质 程式。 I互动探究 3.农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”，该过程发生 了哪些化学反应？（用化学方程式作答） I深度拓展 1.N2的物理性质 通常情况下，氨气是无色、无味的气体，密度比 |深度拓展 空气稍小，难溶于水。 1.不同价态的氨的氧化物 2.N2的化学性质 氮的 (1)氨的固定的本质是由单质转化为化合物。 NO(笑气) NO NO NO N2O 氧化物 (2)氮氨元素的最高正价为十5，最低负价为一3。 氮元素 氨气中氮元素的化合价为0，是氮的中间价态， +1 +2 +3 十4 十4 +5 化合价 故氮气既有氧化性，又有还原性。 (1)氨的氧化物中属于酸性氧化物的只有 3.N2的主要用途 N2O5和N2O5。 (1)氮气常用作保护气，用于焊接金属、填充灯 (2)N2O、NO、NO2、N2O4都不是酸性氧化物。 泡、保存食品等。 (3)NO2、N2O,是两种不同的氧化物，通常情 (2)氨气是合成氨、制硝酸的重要原料。 况下，NO2能进行自身二聚：2NO2(红棕色) (3)氨气易液化，液氨可用作制冷剂，应用于医 =N2O,(无色)，故NO2中常混有N2O4。 学、科技等领域。 2.NO和NO2的性质比较 【例题1】关于氮气的性质的说法中，错误的是 ( 氮氧化物 NO NO A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态 氧化物 非酸性氧化物（不成 非酸性氧化物（成 存在 类别 盐氧化物) 盐氧化物) ·23 化学必修第二册课堂学案 (续表) 【例题2】下列关于氮的氧化物的叙述正确的是 氨氧化物 NO NO () 2NO,+2NaOH A.氮的氧化物只有NO、NO2 与碱反应 NaNO+ B.氮的氧化物均为红棕色气体 NaNO,+H2O C.氮的氧化物均有毒 弱氧化性：6NO十4NH 强氧化性：NO,十 SO-NO+ D.氮的氧化物在空气中均能稳定存在 氧化性 催化剂5N,十6H,0 SO3;可使湿润的 【变式2】关于收集一氧化氮和二氧化氮两种气 2N0+2C0 催化剂 淀粉-碘化钾试纸 体的方法，下列叙述中正确的是 () N+2C0 变蓝 A.都可用排水法 有毒（易结合血红蛋 有毒（刺激腐蚀呼 毒性 B.二氧化氮用排空气法 白使人中毒) 吸道黏膜) 相互转化 N0品0 C.都可用排空气法 D.一氧化氮用排空气法 微专题突破2氮的氧化物与氧气、水反应的相关计算》 答案精解Pa 【例题】将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试 ②类型一N0,和0，的混合气体溶于水 管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4mol 依 -4N0,+0,+2H.0= =4HN0 O2,充分反应后，整个试管充满水。则原混合 =4:1时，恰好完全反 应，无气体剩余 气体中NO与NO2的体积比为 ( <4:1时.剩余0 A.12 B.3:7 方因 讨论法：当 >4:1时，N0,过量： VINO,E VO.) 剩余气体为NO,且体 C.2:5 D.无法确定 积为过量的NO,体积 核心突破 的号 (1)反应原理 ③类型一N0和O,的混合气体通人水中 ①3NO2+HO-2HNO,+NO 依据-4N0+30,+2H,0—4HN0 「=4：3时，恰好元全反 ②2NO+O2=2NO2 讨论法：当 应，无气体剩余 方法 由方程式①×2+②得： NO0,) <4:3时，剩余0 >4:3时，剩余N0 ③4NO2+O2+2HO=4HNO3 由方程式①×2十②×3得： ④类型 NO、NO,和O,三种混合气体同时通 人水中 ④4NO+3O2+2H2O4HNO 3N02+H0=2HN0+N0 依据 4N0+30,+2H0=4HN0 (2)计算类型 假设法：假设NO,与水先反应，按反应 ①类型一NO,(或NO,与N,的混合气体)溶于水 3N0.+H,0 =2HNO,+N0,求出生 依掘 成NO的体积，再加上原混合气体中NO 3N0,+H,0=2HN0+N0 方法 的体积.得NO的总体积.再按反应4NO 方法 差量法：气体的体积差与反应物或生成物 +30,+2H0 一4HNO,进行计算 的量成正比 ·24(1)H+S-H.S (2)H.SO.+2H.S-3S+ 2.氮分子 ⑧蛋白质 回硝酸盐 钦盐 3.共价三键(NN) 较多 ③很稳定 ④难以 3HO(3)C+2HSO(浓)CO+2SO+2HO (合理即可) 催化剂 探究点二 放电或高温2NO 还原 2NH. 1氧化 N+O 【互动探究】 4.游离态 2.(1)氢水;氧水褪色;SO+C+HO-SO+2Cl+2H。 ②氮的化合物 知识点二 (2)梳化钢溶液、稀疏酸;有黄色沉淀生成;6H 十SO+ 24大 不 1.③红棕色、有刺激性气味 2S--3S+3H:O. 易 73NO.+HO--2HNO+NO 2NO+O.-2NO (3)取少量亚疏酸纳溶液于试管中,加足量盐酸酸化,至不再 2.回无色 国注射器内无明显变化 国NO难溶于水。 注 产生气泡,再加少量BC.溶液,如果出现白色沉淀,则亚磕 射器内气体变为红棕色 ③红棕色气体消失 ③NO可与 酸纳已被氧化 空气中的氧气反应生成NO。 圆NO.可与HO反应 [例题2]A 解NaSO:会被O、Cl、HO.氧化成NaSO 【自主测评】 所以①③④中都能生成BaSO.白色沉淀,②中Na。C0:在 (1)(2)(3)×(4)(5)(6)× (7)× 酸性条件下不能与CaCl。生成沉淀。 课堂·深度拓展 [变式2]C 解NaSO。和HO.反应生成NaSO。和HO. 探究点一 但实验无明显现象,A项错误;SO和S{}只有在酸性条 【互动探究】 件下才能发生反应:SO +2S+6H-3S +3HO 1.液氢用于医疗手术是利用了氮气沸点低的性质,汽化时吸收 B项错误;Na-SO.与BaCl反应可产生沉淀:B^{②*+SO 大量的热,起到冷冻麻醉作用;氢气用作灯泡填充气利用了 -BaSO.C项正确;酸性条件下,SO可以被NO氧 氧气的化学性质稳定,不易与其他物质发生反应。 化为SO,不能判断原落液中是否有SO,D项错误。 点燃2MgO,3Mg+N 课末·随堂演练 2.可生成氧化锲和氢化钱。2Mg十O。 点燃Mg N。 1.D解疏是一种淡黄色、难溶于水的固体,A项正确;疏的 化合物常存在于火山喷出的气体中,多为二氧化疏,B项正 【深度拓展】 确;蛋白质的组成元素有碳、氢、氮、氧和疏元素等,C项正 [例题1]D氛在自然界中存在游离态,如空气中的N. 确;疏在空气和纯氧中的燃烧产物均是二氧化疏,D项错误。 也存在化合态,如蛋白质中的氮,A项正确;氮气分子内存 2.D 加入氧化剂,则发生氧化反应,碗元素的化合价一 在氛氧三键,键能很高,氛气化学性质稳定,一般不和其他 定升高。A、B项,碗的化合价不变;C项,疏的化合价由十4 物质发生反应,B项正确;在反应3Mg十N。点Mg.N中, 降至0;D项,疏的化合价由一2升至0。故选D项。 3.D Cu与浓疏酸反应时,浓破酸将Cu氧化为疏酸铜, N元素化合价降低,N。作氧化剂,C项正确;放电条件下氮 气与氧气反应生成一氧化氛,D项错误。 Cu是还原剂,A项正确;SO,与NaOH反应生成亚碗酸钟和 水,表明SO。具有酸性氧化物的性质,B项正确;反应③的化 [变式1]D 氮气的化学性质很稳定,在通常情况下不燃 学方程式为S+NaSO.--NaSO,C项正确;Na。SO与 烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸,A项正确;液氮汽化吸 稀疏酸反应的化学方程式为Na.SO.+H.SO--Na.SO十 热,可用于制造低温环境,B项正确;氮气的化学性质很稳 定,可用作熠接金属的保护气,C项正确;氮气与氢气生成 S +SO十HO.NaS.O既是氧化剂又是还原剂,稀疏 酸仅起酸的作用,不是还原剂,D项错误。 氛气的反应中,N的化合价从0降低到一3,作氧化剂,D项 错误。 4.B FeS.只能转化为SO.,SO.与O.催化剂高温条件 探究点二 下转化为SO.,A项错误;H.S经燃烧转化为SO.,B项正确; 【互动探究】 NaCO.+SO -NaSO.+CO.C项错误;HSO:与Fe 放电2NO.2NO+O.-2NO.,3NO+H:O- 反应产生FeSO。和H,D项错误。 3.N+O 5.D在常温下为无色有刺激性气味的有毒气体且是形成 2HNO.+NO 酸雨的气体之一,则D为SO.,D与足量NaOH反应生成A. 【深度拓展】 A为Na。SO,A与氧气反应生成C.C为NaSO,D与氧气 [例题2]C 氛的氧化物包括NO、NO.NO、NO、NO、 在催化剂条件下反应生成E为SO,SO。与水反应生成B为 N.O.等,A项错误;NO).N.O.等均为无色气体,B项错误; H.SO.,HSO.与NaSO。反应生成 酸纳、水和二氧化疏。 氮的氧化物均有毒,C项正确;NO在空气中易被O:氧化 (1)上述转化关系中,属于氧化还原反应的为A到C,D到 为NO,D项错误。 E.共2个。(2)澄清石灰水中氢氧化的浓度较低,无法完 [变式2]B 二氧化氮会和水反应,不能用排水法收集,A 全吸收SO,会导致部分SO.进入空气污染环境,故不能用 项错误;二氧化氮密度大于空气且不和空气反应,能用排空 澄清石灰水吸收二氧化碗。(3)浓碗酸具有吸水性,可用作 气法收集,B项正确;一氧化氮会和空气中氧气反应,C项 某些气体的干燥剂。浓疏酸有强氧化性,能与HS发生氧 错误;一氧化氮会和空气中氧气反应,不能用排空气法,D 化还原反应,化学方程式为HS十HSO(浓)-S十 项错误。 SO.+2H。O,故不能用浓疏酸干燥疏化氢气体。 微专题突破2 智(1)2(2)不能 澄清石灰水中氢氧化的浓度较低. [例题]B 解析设NO的物质的量为xmol,则有n(NO)一 无法完全吸收SO(3)吸水性 HS+H:SO(浓)- (1一x)mol。由题意可知,在水中1molNO和NO。混合气 s+SO+2HO 体与0.4molO,恰好完全反应生成HNO,该反应中NO 第二节 氮及其化合物 和NO:是还原剂,O:是氧化剂,据得失电子守恒可得: 3n(NO)十n(NO)-4n(O).即3x mol+(1-x)mol-4x 第1课时 氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮 0.4mol,解得x-0.3.n(NO)-(1-0.3)mol-0.7mol 课前·教材预案 根据阿伏加德罗定律及推论可知,同温同压下,气体的体积 知识点一 之比等于其物质的量之比,则有V(NO):V(NO)一 1.二 回VA ③2 ④5 同3 回共用电子对 n(NO):n(NO)-0.3mol:0.7mol-3:7。 189· 【即时训练】 HO NH·HO-NH+OH 氢水 弱碱 1.D 解试管中盛装的是红棕色气体,则该气体中一定含有 3.3NH+HCI-NHCI 1④产生白烟 -3 6还原性 催化剂NO+6H:O NO.。倒扣在盛有水的水橹中,试管中液面上升,但不能充 满试管,向试管内鼓入氧气后,试管中水柱继续上升,经过多 174NH.+5O.- 。 次重复后,试管被水充满,则原气体可能是NO.或NO.和 知识点二 O. 混合气体或NO.和NO混合气体等。 1.⑧易 2.A 根据反应方程式进行分析:3NO。十HO- 2.NH+HCI NH△+CO+HO 2HNO.+NO,4NO+O.+2HO-4HNO。①NO和 团CaCl.+2NH.+2HO NO混合气体中二氧化氮能与水反应,根据方程式3NO.+ 【自主测评】 H.O--2HNO.+NO分析,气体减少为1/3:②NO.和O (1)(2)X(3)X(4)X (5)/ 等体积混合的溶液发生反应:4NO。十O.十2H.O- 课堂·深度拓展 4HNO,反应后剩余的气体为58;③HCI和N.中氧化氢溶 探究点一 于水,剩余气体的气体体积为1/2;④NO和N.都不能溶于 【互动探究】 水,水不能进入。则试管内水面上升的高度顺序为H。 1.不是。氢水是NH。溶于水后形成的水溶液,是混合物;而液 H>H>H,故选A项。 氛是液态的NH。,是纯净物。氢水呈弱碱性,是混合物,不 3.A 解福根据4NO+O+2HO-4HNO,4NO+30+ 是碱,一水合氛(NH。·H.O)是一元弱减,在水溶液中发生 2H.O--4HNO。知,生成HNO.的物质的量取决于NO 不完全电离。 与NO的物质的量。相同条件下,相同体积的NO。和NO的 2.③④①④ 物质的量相同,则生成的硝酸的物质的量相同,且溶液的体 【深度拓展】 积相同,所以两试管的硝酸的浓度相同,A项正确。 [例题1]D霸氢水中存在转化关系:NH。+H.O 4.A 依据的化学反应4NO+O+2HO-4HNO、 NH ·HONH +OH,因此在1L1mol·L-的氢 3NO. +H.O--2HNO.+NO。设混合气体中O:的体积 水中含NH、NH·HO、NH、OH、H、HO等微粒 为x,剩余的气体有两种可能:(1)若剩O,则V-r- 其中NH;分子及NH·H.O的物质的量都小于1mol。 1(12mL-x)-2mL.,解得x=4 ml。(2)若剩NO,则 [变式1]B 解氛水是混合物,A项错误;氢水和盐酸反应 生成氢化按固体,有白烟生成,B项正确;氢水的密度随浓 -[(12mL-)-4x]=2mL,解得x=1.2mL,A项 度的增大而减小,C项错误;氢水中水的含量最多,D项 错误。 正确。 [例题2]AA项,NO:与水反应,生成HNO;和NO,气 课末·随堂演练 体减少,能形成喷泉,但液体不能充满烧瓶;B项,C0):与 1.B 氢气与氮气合成数,氮元素由单质转化为氮的化合 NaOH溶液反应,气体被溶液吸收,压强减小,能形成喷泉, 物,属于氮的固定,A项不符合题意;氢和二氧化碳合成 且液体充满烧瓶;C项,Cl。在饱和NaCl溶液中溶解度小. CO(NH)。,是氮元素的化合物的转化,不属于氮的固定,B 几乎不落,不能形成喷泉;NH。与HCl能发生反应,气体被 项符合题意;雷雨天时氮气与氧气反应生成NO,是氮元素 吸收进溶液中,烧瓶内压强减小,能形成喷泉且液体充满 由单质转化为氮的化合物,属于氮的固定,C项不符合题意; 烧瓶。 大豆根痛葡将氛气转化为氢态氮肥,是氮元素由单质转化为 [变式2]B HS在稀盐酸中溶解度很小,且与稀盐酸不 氮的化合物,属于氧的固定,D项不符合题意。 反应,不能出现喷泉现象,A项错误;HCI气体极易客于水, 2.C 由于N。分子中N一N键很牢固,故N。性质稳定, 且氛化氢气体与氢水反应生成氢化按,会瞬间产生压强差, 但在高温下可与O。等物质发生反应,在反应中表现出氧化 出现喷泉现象,B项正确;一氧化氮不溶于稀H.SO),也不 性或还原性,A、D项错误,C项正确;氮气比空气轻且不溶于 与其反应,不能出现喷泉现象,C项错误;二氧化碳不溶于 水并不是N。能大量存在于空气中的根本原因,B项错误。 饱和碳酸氢钢溶液,也不与其反应,不能出现喷泉现象,D 3.D NO。落于水生成HNO。的同时,还有NO生成,N 项错误。 元素化合价发生变化,所以不是酸性氧化物,A项错误;在高 探究点二 温或放电条件下,N。和O。直接化合生成NO.B项错误;NO 【互动探究】 易与空气中的氧气反应生成NO。,只能用排水法收集,NO 3.分别取两种试剂各少许干两支试管中,然后分别加入适量 能与水反应,只能用排空气法收集,C项错误;NO和氧气反 NaOH溶液并加热,产生能使湿润的红色石藏试纸变蓝或与 应生成NO,NO.与水反应生成HNO;和NO.D项正确。 藤浓HC1的玻璃棒相遇生成白烟的气体的是NHCl溶液。 4.C NO:溶于水生成HNO:和NO,若混合气体通入碳 【深度拓展】 酸钩溶液或碳酸氢纳溶液中,硝酸会与碳酸纳或碳酸氢钢反 [例题3]C 有的按盐受热分解产生氛(如NHCl),有的 应生成CO,引入新杂质,A、B项错误;混合气体通入水中. 按盐受热分解最终不产生氛(如NHNO。),A项错误; 可以生成NO).除去NO.且不引入杂质,C项正确;无水疏酸 NH.NO.中氮元素的化合价是一3和十5,B项错误;可用 铜不与NO,反应,D项错误。 加热法分离NHC1和某些固体(不分解、不升华的固体)的 5. A 若NO。体积为xmL,则NO体积为(10一x)mL. 混合物,但其过程为先受热分解,再降温化合,而不是升华, NO.与水反应的化学方程式为3NO十HO--2HNO十 D项错误。 NO.由此可知,1x十(10-x)-4.解得:x-=9,则10-x- [变式3]B 解析将固体放入试管中,加强破溶液加热后,用 湿润的红色石蒸试纸放在试管口,湿润的红色石蒸试纸会 1,A项正确。 变蓝色,证明产生的气体是氛,则该盐中含有按根离子, 第2课时 氛和按盐 B项正确。 课前·教材预案 探究点三 知识点一 【互动探究】 1.①无色 ②有刺激性气味 ③极易 ④700 4.碱石灰用于干燥NH,棉花的作用是防止NH.与空气产生 2.同喷泉 红 极易 图碱 回NH十HO-一NH· 对流而泄漏:用湿涧的红色石葱试纸放在试管口,若试纸变 ·190·