专题7 第1单元 氮的固定(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

第一单元　氮的固定 课程目标 核心素养 1．了解氮的原子结构及N2的化学性质。 2．了解氮的固定类型。 3．了解NO、NO2的化学性质与转化关系。 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．科学态度与社会责任 通过人工固氮的认识、知道氮的循环过程及人工固氮对人类文明发展的影响。 [对应学生用书P28] 知识点一　氮气分子的结构与性质 1．氮气的电子式，结构式__N≡N__。 2．氮气分子很稳定，通常情况下，化学性质__不活泼__，难与其他物质发生反应，但在一定条件下，也能与某些物质反应。 (1)与H2反应：　N2＋3H22NH3　； (2)与O2反应：　N2＋O22NO　； (3)与Mg反应：　N2＋3MgMg3N2　。 1．氮是活泼的非金属元素，为什么通常情况下氮气的化学性质稳定？ 提示　氮气的结构式为N≡N，由于氮气分子内两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以N2在通常情况下的性质稳定，一般难以与其他物质发生化学反应。 2．如何体会N2的化学性质不活泼，比较稳定？ 提示　从N2参与的化学反应看，反应条件高，反应困难。 N2分子中因含N≡N而稳定，通常在高温或高压条件下才能发生化学反应。 1．下列有关氮气的叙述中，错误的是(　　) A．镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁 B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO C．氮气既可作氧化剂又可作还原剂 D．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 解析　N2、H2合成氨的反应是可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不能完全反应，故生成NH3的量小于2 mol，D选项错误。 答案　D 2．关于氮气的性质的说法中，错误的是(　　) A．通常情况下，氮气性质很不活泼 B．可在氧气中燃烧生成一氧化氮 C．氮气的化学性质比较稳定，其原因是两原子间的结合比较牢固 D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂 解析　由于N2分子内两个氮原子间的共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多能量，故N2的性质很不活泼，选项A、C正确；N2与H2合成氨的反应中，N2作氧化剂，H2作还原剂，选项D正确；N2化学性质稳定，与O2在点燃的条件下不反应，在放电或高温条件下才与O2反应生成NO，B选项错误。 答案　B 知识点二　氮的固定 1．概念 将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫作氮的固定，简称固氮。 2．方法 3．自然界的氮循环 1．写出“雷雨发庄稼”涉及反应的化学方程式。 提示　N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 2．从N2的化学性质分析，为什么工业合成氨采取高温和高压条件？ 提示　N2的化学性质稳定，不易断裂N≡N参与化学反应。 3．哈伯和伯施最初合成氨时仅得到8%的NH3，为什么不能使N2和H2全部转化为NH3? 提示　该反应为可逆反应。 4．从化学反应速率和化学平衡角度分析，合成氨工业的温度越高越好吗？ 提示　不是，温度高、化学反应速率大，而N2＋3H22NH3的平衡将向左移动，生成的NH3将减少，并且催化剂的活性也和温度有关。故要采取合适的温度。 现代工业合成氨的适宜条件 (1)温度550 ℃左右。 (2)压强20 MPa～50 MPa。 (3)催化剂：铁触媒。此外通常采用N2和H2的物质的量为1∶2.8的投料比，并不断地补充原料气(N2和H2)，并及时将生成的氨分离出来。 1．下列过程属于人工固氮的是(　　) A．工业合成氨 B．硝酸工厂用NH3氧化制NO C．雷雨时空气中的N2转化为NO D．由NH3制碳铵(NH4HCO3) 解析　A项，工业合成氨是采用人工方法将氮气转化为氨，属于人工固氮；B项，由NH3氧化制NO，是由化合态的氮制化合态的氮，不属于固氮；C项，雷雨时空气中的N2转化为NO，属于自然固氮；D项，由NH3制碳铵，是由化合态的氮制化合态的氮，不属于固氮。 答案　A 2．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如图所示。下列说法中，不正确的是(　　) A．固氮过程中，发生了氧化还原反应 B．硝化过程需要有氧化剂参与 C．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量 D．同化过程，氮元素从有机物转移至无机物 解析　固氮过程中，氮气中0价的氮部分化合价升高生成硝酸根离子和亚硝酸根离子，还有部分化合价降低生成－3价的氨，所以固氮过程中，发生了氧化还原反应，故A正确；由图可知，硝化过程中氮的化合价由－3价升高为＋5价和＋3价，发生氧化反应，所以硝化过程需要有氧化剂参与，故B正确；反硝化过程生成氮气，向大气提供氮气，即反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量，故C正确；由图可知，同化过程，氮元素从无机物转移至有机物，故D错误。 答案　D 知识点三　NO和NO2 一氧化氮和二氧化氮性质的比较 性质 一氧化氮 二氧化氮 物理性质 颜色 __无色__ __红棕色__ 状态 气体 气体 气味 __无味__ __刺激性气味__ 密度 比空气略大 比空气大 溶解性 __难溶于水__ __易溶于水__ 毒性 有毒 有毒 化学性质 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 与水反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 应用 ①极少量的NO有助于促进血管扩张，防止血管栓塞 ②NO比CO更易与人体血红蛋白结合 在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可用来制造硝酸 对人体或环 境的影响 ①有毒，与血红蛋白结合使人中毒 ②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾，大气污染物之一 有毒，形成酸雨、光化学烟雾，大气污染物之一 1．怎样鉴别NO2和溴蒸气？ 提示　二氧化氮和溴蒸气都是有刺激性气味的红棕色气体，但它们在水溶液中能表现出不同的性质和现象。鉴别这两种气体常用的方法有： (1)水溶法：分别向盛有二氧化氮和溴蒸气的集气瓶中倒入适量的蒸馏水，振荡集气瓶使气体溶解，观察现象。若集气瓶中形成了无色溶液，被溶解的气体为二氧化氮气体；若集气瓶中形成了橙色溶液，被溶解的气体为溴蒸气。 (2)硝酸银溶液实验法：将两种待区别的气体分别通入稀AgNO3溶液中，观察现象。若溶液中生成淡黄色沉淀，则被检验的气体为溴蒸气，无此现象发生的是二氧化氮。 2．实验室分别采用什么方法收集NO和NO2? 提示　由于NO能与O2直接化合生成NO2，故NO不能用排空气法收集，应用排水法收集；由于NO2能与水反应且密度比空气大，故NO2不能用排水法收集，应用向上排空气法收集。 3．NO2是否属于酸性氧化物？ 提示　NO2与水反应除了生成HNO3外，还生成NO，因此，NO2不属于酸性氧化物。 1．氮的氧化物有6种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中N2O3、N2O5属于酸性氧化物，对应的酸分别为HNO2、HNO3。 2．NO2和溴蒸气的鉴别 NO2 Br2(g) 物理性质 红棕色、有刺激性气味的气体 化学性质 均有强氧化性：都能使淀粉碘化钾试纸变蓝 均能与水反应，且反应后的溶液都呈酸性 均能与碱反应 鉴别 (1)通入水中，反应后溶液呈无色的为NO2，呈橙色的为Br2(g)； (2)通入硝酸银溶液中，产生淡黄色沉淀的为溴蒸气，无沉淀产生的为NO2； (3)通入四氯化碳，易溶于四氯化碳且所得溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2 1．每年春季是疾病、流行性传染病多发的季节。世纪之初的SARS至今让人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述不正确的是(　　) A．一氧化氮是一种无色的气体 B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C．含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等 D．一氧化氮不溶于水，能用排水法收集 解析　一氧化氮是一种无色的气体，故A正确；一氧化氮很不稳定，极易与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，故B错误；氧元素的质量相等则氧原子的物质的量相等，NO分子和CO分子中含有氧原子的个数相等，所以一氧化氮和一氧化碳的物质的量相等，故C正确；一氧化氮与水不反应，且一氧化氮极易与氧气反应生成二氧化氮，所以一氧化氮可以采用排水法收集，故D正确。 答案　B 2．燃油车尾气排放易形成NO和NO2(常用NOx表示)污染。下列有关这两种氮氧化物气体的说法正确的是(　　) A．NO为红棕色气体 B．NO易溶于水 C．NO2和水反应生成HNO3 D．NO可用排空气法收集 解析　NO为无色气体，NO2为红棕色气体，故A错误；NO难溶于水，故B错误；NO2和水反应生成HNO3和NO，故C正确；NO可与氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，其微溶于水，可用排水法收集，故D错误。 答案　C [对应学生用书P31] 1．下列关于NO2性质的描述不正确的是(　　) A．有毒　　　　　　　 B．无色气体 C．易溶于水 D．密度比空气的大 解析　二氧化氮有刺激性气味，有毒，选项A正确；二氧化氮为红棕色气体，选项B错误；二氧化氮易溶于水、有刺激性气味，选项C正确；二氧化氮相对分子质量为46，比空气的平均相对分子质量大，则密度比空气大，选项D正确。 答案　B 2．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．通常条件下，氮气性质很不活泼 C．氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮 D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环 解析　通常条件下，氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，能与氧气反应。 答案　C 3．在NO2与水的反应中，NO2的作用是(　　) A．还原剂 B．氧化剂 C．既是氧化剂又是还原剂 D．既不是氧化剂又不是还原剂 解析　在反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，NO2中N的化合价为＋4价，与水反应后，HNO3中N为＋5价，NO中N为＋2价，所以在该反应中，NO2既被氧化又被还原。 答案　C 4．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法正确的是(　　) A．“雷电作用”中发生的反应是：N2＋2O22NO2 B．工业合成氨属于人工固氮 C．氮元素均被还原 D．过程①必须有O2参与 解析　N2与O2在放电条件下生成NO而不是NO2，A项错误；N2与O2反应生成NO时，氮元素被氧化，C项错误；过程①是在无氧的条件下进行，D项错误。 答案　B 5．如图所示，将一瓶充满NO2气体的试管倒扣在水槽中，气体颜色由______________逐渐变为____________色，试管内的液面会逐渐________________；当反应停止后向试管中缓慢通入氧气，气体颜色又由____________色逐渐变为________________________________________________________________________色，之后又变为____________色，试管内的液面会________________，用化学方程式表示试管中发生的化学反应_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 解析　NO2气体为红棕色，二氧化氮气体易与水反应生成硝酸(HNO3)和一氧化氮，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO为无色，所以气体颜色由红棕色逐渐变为无色，气体体积减少，试管内的液面会逐渐上升，当反应停止后向试管中缓慢通入氧气，一氧化氮常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体，2NO＋O2===2NO2；气体颜色又从无色逐渐变为红棕色，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，之后又变为无色，试管内的液面会继续上升。 答案　红棕色　无　上升　无　红棕　无　继续上升　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　2NO＋O2===2NO2　4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 学科网（北京）股份有限公司 $$