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（Word教参）-【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] 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.能从物质类别和氮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） （见学生用书P21） 知识点1　氮气与氮的固定 1.氮元素的“位—构—性” 2.氮元素在自然界中的存在 3.氮气的化学性质 （1）氮分子内两个氮原子间以⑪　共价三键（N≡N）　结合，断开该化学键需要⑫　较多　的能量，所以氮气的化学性质⑬　很稳定　，通常情况下⑭　难以　与其他物质发生化学反应。 （2）写出氮气与下列物质反应的化学方程式： ①金属镁：⑮　N2＋3MgMg3N2　，氮气表现⑯　氧化　性。 ②氢气：⑰　N2＋3H22NH3　，氮气表现⑱　氧化　性。 ③氧气：⑲　N2＋O22NO　，氮气表现⑳　还原　性。 4.氮的固定 知识点2　一氧化氮和二氧化氮 1.一氧化氮、二氧化氮的性质 氮氧化物 NO NO2 色、味、态 无色无味的气体 ㉓　红棕色、有刺激性气味　 的气体 密度 比空气稍大 比空气㉔　大　 毒性 有毒 有毒 溶解性 ㉕　不　溶于水 ㉖　易　溶于水，且与水反应：㉗　3NO2＋H2O2HNO3＋NO　（工业生产硝酸的原理） 与氧气 反应 在常温下很容易与氧气化合：㉘　2NO＋O22NO2　 — 2.一氧化氮、二氧化氮的性质探究 （1）在一支50mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色：㉙　无色　，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象：㉚　注射器内无明显变化　，结论：㉛　NO难溶于水　。 （2）打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，现象：㉜　注射器内气体变为红棕色　；振荡注射器，现象：㉝　红棕色气体消失　。 结论：①㉞　NO可与空气中的氧气反应生成NO2　 ②㉟　NO2可与H2O反应　 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价。 （　√　） （2）氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气。 （　√　） （3）白磷（P4）在空气中能自燃，而氮气能稳定存在，说明磷元素的非金属性比氮元素强。 （　×　） （4）NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO不用排空气法，而用排水法。 （　√　） （5）由于NO2极易与水反应且密度比空气大，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体，它们都是大气污染物。 （　×　） （7）N2与O2反应时，O2足量时，反应能得到NO2。 （　×　） （1）氮元素最外层有5个电子，故其最高正价为＋5价。 （2）氮气的化学性质稳定，不易与其他物质反应，可作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气。 （3）同主族元素，从上到下，金属性逐渐增强，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。 （4）N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2。 （见学生用书P23） 探究点1　氮气的性质与用途 1.液氮用于医疗手术、氮气用作灯泡填充气分别利用了氮气的哪些性质？ 答案　液氮用于医疗手术是利用了氮气沸点低的性质，汽化时吸收大量的热，起到冷冻麻醉作用；氮气用作灯泡填充气利用了氮气的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应。 2.金属镁在空气（忽略空气中的二氧化碳）中燃烧可生成哪些产物？写出有关反应的化学方程式。 答案　可生成氧化镁和氮化镁。2Mg＋O22MgO，3Mg＋N2Mg3N2。 1.N2的物理性质 通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气稍小，难溶于水。 2.N2的化学性质 （1）氮的固定的本质是由单质转化为化合物。 （2）氮元素的最高正价为＋5，最低负价为－3。氮气中氮元素的化合价为0，是氮的中间价态，故氮气既有氧化性，又有还原性。 3.N2的主要用途 （1）氮气常用作保护气，用于焊接金属、填充灯泡、保存食品等。 （2）氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。 （3）氮气易液化，液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。 【例题1】关于氮气的性质的说法中，错误的是（　　） A.氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在 B.通常情况下，氮气性质很不活泼 C.在反应3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化剂 D.放电条件下可与氧气反应生成二氧化氮 答案　D 解析　氮在自然界中存在游离态，如空气中的N2，也存在化合态，如蛋白质中的氮，A项正确；氮气分子内存在氮氮三键，键能很高，氮气化学性质稳定，一般不和其他物质发生反应，B项正确；在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N元素化合价降低，N2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氮，D项错误。 【变式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 答案　D 解析　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项正确；液氮汽化吸热，可用于制造低温环境，B项正确；氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，C项正确；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项错误。 探究点2　NO和NO2的性质 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） 答案　N2＋O22NO，2NO＋O22NO2，3NO2＋H2O2HNO3＋NO 1.不同价态的氮的氧化物 氮的氧化物 N2O（笑气） NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 氮元素 化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋4 ＋5 （1）氮的氧化物中属于酸性氧化物的只有N2O5和N2O3。 （2）N2O、NO、NO2、N2O4都不是酸性氧化物。 （3）NO2、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中常混有N2O4。 2.NO和NO2的性质比较 氮氧化物 NO NO2 氧化物类别 非酸性氧化物（不成盐氧化物） 非酸性氧化物（成盐氧化物） 与碱反应 — 2NO2＋2NaOHNaNO2＋NaNO3＋H2O 氧化性 弱氧化性：6NO＋4NH35N2＋6H2O 2NO＋2CON2＋2CO2 强氧化性：NO2＋SO2NO＋SO3；可使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝 毒性 有毒（易结合血红蛋白使人中毒） 有毒（刺激腐蚀呼吸道黏膜） 相互转化 NO NO2 【例题2】下列关于氮的氧化物的叙述正确的是（　　） A.氮的氧化物只有NO、NO2 B.氮的氧化物均为红棕色气体 C.氮的氧化物均有毒 D.氮的氧化物在空气中均能稳定存在 答案　C 解析　氮的氧化物包括NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，A项错误；NO、N2O4等均为无色气体，B项错误；氮的氧化物均有毒，C项正确；NO在空气中易被O2氧化为NO2，D项错误。 【变式2】关于收集一氧化氮和二氧化氮两种气体的方法，下列叙述中正确的是（　　） A.都可用排水法 B.二氧化氮用排空气法 C.都可用排空气法 D.一氧化氮用排空气法 答案　B 解析　二氧化氮会和水反应，不能用排水法收集，A项错误；二氧化氮密度大于空气且不和空气反应，能用排空气法收集，B项正确；一氧化氮会和空气中氧气反应，C项错误；一氧化氮会和空气中氧气反应，不能用排空气法，D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$