专题7 第1单元 氮的固定-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（苏教版2019）

第一单元 专题7 <<< 氮的固定 1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。 2.了解氮的固定。 3.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，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 核心素养 发展目标 2 一、氮分子的结构与性质 二、氮的固定 课时对点练 内容索引 三、一氧化氮和二氧化氮 3 氮分子的结构与性质 > < 一 1.氮元素的存在 在自然界中，氮元素既有_______，也有_______，但绝大部分氮元素以游离态的_____存在于空气中。 2.氮气 (1)氮气分子的结构 氮气分子的电子式和结构式分别为_________、______。 一、氮分子的结构与性质 游离态 化合态 氮气 N≡N (2)氮气的物理性质 颜色 气味 溶解性 密度 无色 无味 难溶于水 比空气的稍小 (3)氮气的化学性质 通常状况下很稳定，与大多数物质很难发生化学反应。但在高温或放电等特殊条件下，氮气也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。 ①氮气能与氧气在放电条件下直接化合，反应的化学方程式为________ __________。 N2+O2 2NO ②氮气能与氢气反应，化学方程式为______________________。该反应是工业合成氨的反应原理。 ③氮气能与金属镁反应，化学方程式为3Mg+N2 Mg3N2。 N2+3H2 2NH3 写出镁条在空气中燃烧的化学方程式。 思考 提示　2Mg+O2 2MgO、3Mg+N2 Mg3N2、2Mg+CO2 2MgO+C。 1.判断正误 (1)氮元素有多种化合价，其最高正价为+5价 (2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键 (3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气 (4)N2和O2在放电条件下会生成NO2 (5)N2中N元素的化合价为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性 应用体验 × √ × √ √ 2.下列关于氮气的叙述错误的是 A.N2是一种无色、无味的气体 B.N2可用作生产氮肥的原料 C.N2可用浓硫酸或碱石灰干燥 D.N2可用排空气法收集 应用体验 √ 应用体验 N2是一种无色、无味的气体，A正确； N2可与H2反应生成氨气，NH3可用于生产氮肥，B正确； N2与浓硫酸和碱石灰都不反应，可用它们干燥，C正确； N2的密度比空气略小，不能用排空气法收集，D错误。 3.下列有关氮气的说法错误的是　　(填字母)。  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，工业上用其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 e.金属镁在空气(忽略空气中二氧化碳)中燃烧，产物只有氧化镁 应用体验 de 应用体验 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； 应用体验 Mg在点燃条件下可以和O2、N2发生反应：2Mg+O2 2MgO、3Mg+ N2 Mg3N2，因此产物为MgO和Mg3N2，e项错误。 返回 > < 二 氮的固定 1.概念 将空气中_______的氮转化成___________叫作氮的固定。 二、氮的固定 游离态 含氮化合物 2.方法 (1)自然固氮 生物固氮：微生物种群(如根瘤菌)将空气中的氮气通过生 物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90% 高能固氮：闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占 自然固氮的10% ①自然固氮 N2 NO NO2 HNO3 硝酸盐 ②“雷雨发庄稼”的原理 化学方程式为a：______________， b：_________________， c：________________________。 N2+O2 2NO 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO (2)人工固氮——合成氨 在高温、高压和催化剂条件下，以氮气和氢气为原料合成氨，其热化学 方程式为______________________________________________。该反应放出大量的热，工业上可用来___________，合成氨达到平衡时，分离出氨后，将未反应的________送回合成塔循环使用。  N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1 预热原料气 N2、H2 3.自然界的氮循环 为了促进氮的良性循环，要注 意维护_________，保护森林、 植树绿化、增强生态系统对有 害物质的吸收能力，不能过度 使用含氮化肥以免污染土壤和 水体；控制化石燃料燃烧排放的_________进入大气。 生态平衡 氮氧化物 1.下列反应属于氮的固定的是 A.3NO2+H2O===2HNO3+NO B.2NO+O2===2NO2 C.N2+O2 2NO D.4NH3+5O2 4NO+6H2O 应用体验 √ 应用体验 氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物的过程，即由单质变为化合物，故选C。 2.氮在自然界中的循环如图所示。 (1)过程①称为　　　 　，写出合成氨反应的化学方程式：_________ ________________，该反应中 氮气显 　　(填“氧化”或“还 原”，下同)性。 应用体验 人工固氮 N2+3H2 2NH3 氧化 (2)过程②中能通过　　　 的作 用将空气中的氮气固定下来，写 出③中固氮反应的化学方程式： 　　　　　　　 ，该反应中氮 气显　　 性。  (3)氮循环过程中发生的反应之一可表示为N+2O2 N+ 2H++H2O，若有1 mol N被氧化，则该反应中转移的电子数目是　　。 应用体验 根瘤菌 N2+O2 2NO 还原 8NA 归纳总结 (1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮化合物的过程，为氧化还原反应。 (2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下也能与氢气、氧气等反应。 (3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。 返回 > < 三 一氧化氮和二氧化氮 1.一氧化氮、二氧化氮的物理性质 三、一氧化氮和二氧化氮 氧化物 颜色 状态 气味 水溶性 毒性 NO ___色 气态 ___味 ___溶 有毒 NO2 _____色 气态 _______气味 ___溶 有毒 无 无 微 红棕 刺激性 易 2.一氧化氮、二氧化氮的化学性质 (1)在一定条件下，NO和NO2可以相互转化 NO NO2 化学方程式①：________________； ②：________________________。 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO (2)NO、NO2溶于水的计算 由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。 3NO2+H2O===2HNO3+NO　① 2NO+O2===2NO2　② ①×2+②得：________________________， ①×2+②×3得：________________________。 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 思考　如图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2 (所有气体的体积均在标准状况下测定)。 (1)写出观察到的现象。 提示　①通入O2，试管内气体由无色变为红棕色；②试管内液面上升；③试管内剩余无色气体。 (2)写出右述过程中发生反应的化学方程式。 提示　2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (3)最终试管中剩余的气体是什么？体积为多少？ 提示　NO，1.0 mL。 设1.5 mL O2全部参加反应，由总反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3知， V反应(NO)=V(O2)×=1.5 mL×=2.0 mL，而NO的总体积是3.0 mL，故 剩余NO的体积是1.0 mL。 (3)NO、NO2的其他性质 ① ② 1.判断正误 (1)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2用向上排空气法 (2)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物 (3)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 (4)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 (5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2 应用体验 × √ × √ × 2.下列关于氮的氧化物的说法正确的是 A.氮的氧化物都是酸性氧化物 B.氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 C.NO与H2O反应生成HNO3 D.只能用排水法收集NO 应用体验 √ 应用体验 N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B项错误； NO与水不反应，C项错误。 3.将充有20 mL N2和NO2的混合气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留10 mL气体，则原混合气体中N2和NO2的体积之比是 A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶3 应用体验 √ 应用体验 据3NO2+H2O===2HNO3+NO，则V(剩)=V(N2)+V(NO2)，设N2有x mL， 则NO2为(20-x) mL，有V(剩)=10 mL=x mL+(20-x) mL，解得x=5，即 V(N2)=5 mL，V(NO2)=15 mL，所以V(N2)∶V(NO2)=1∶3。 4.NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。 (1)NO极易与氧气反应表现　 　性，化学方程式为_______________； 在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为________ _______________________。 应用体验 还原 2NO+O2===2NO2 4NH3+ 6NO 5N2+6H2O (2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为___________ _______________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为　 　，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为 __________________________________。  应用体验 3NO2+H2O ===2HNO3+NO 1∶2 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O 练后反思 熟记NOx与O2混合气体被吸收关系 (1)4NO2+O2+2H2O===4HNO3 V(NO2)∶V(O2) 练后反思 返回 (2)4NO+3O2+2H2O===4HNO3 V(NO)∶V(O2) 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A D B B D A A A 题号 9 10 11 12 答案 C D C B 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)N2+O2 2NO (2)①3NO2+H2O===2HNO3+NO ② mL　 mol·L-1 ③6NO2+8NH3 7N2+12H2O 13. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ⅰ.(1)下　(2)两气体混合后，颜色由红棕色变为无色　(3)NO　氧化　(4)NO2+SO2===NO+SO3 Ⅱ.(1)4Mg+2NO2 4MgO+N2 (2)①NaOH溶液　②吸收NO2，避免污染环境　收集N2　③badc 14. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 题组一　氮的固定 1.大豆根部的根瘤菌可以将空气中的N2转化为氨(或铵态氮肥)作为自身的养分，这个过程叫作氮的固定。下列过程不属于氮的固定的是 A.由氨气制备碳酸氢铵 B.工业合成氨 C.在雷电作用下，空气中的少量N2转化为氮的氧化物 D.镁在N2中燃烧生成Mg3N2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 一定条件下由氨气和二氧化碳制备碳酸氢铵，化合态氮转化为化合态氮，不属于氮的固定，A符合题意； 工业合成氨，氮气和氢气在高温高压、催化剂的条件下反应生成氨气，游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，B不符合题意； 雷雨闪电时，大气中的氮气与氧气反应生成一氧化氮，游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，C不符合题意； 镁在N2中燃烧生成Mg3N2，游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 2.氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是 A.过程①“雷电作用”中发生的反 应是N2+O2 2NO B.过程③“固氮作用”中，氮气被 还原 C.⑤中涉及的反应可能有2N+O2===2N D.⑥中涉及的反应可能有2N+12H+===N2↑+6H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2+O2 2NO，A正确； 过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ⑤中N被氧化为N，涉及的反应可能有2N+O2===2N，C正确； 答案 对点训练 ⑥中氮元素化合价降低，N被还原，涉及的反应不可能为2N+12H+===N2↑+6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 3.(2024·太原高一期中)俗语、谚语是传统文化的重要组成部分。生活中“雷雨肥庄稼”“正月打雷麦谷堆”等包含的化学变化有①N2转化成NO，②NO氧化，③NO2溶于水。最终空气中的氮气转化成植物需要的氮素营养。下列叙述错误的是 A.若①中生成物能量高于反应物能量，则它是吸热反应 B.①反应属于人工固氮过程 C.②反应中气体颜色由无色变为红棕色 D.③发生的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程为氮的固定，①反应属于自然固氮过程，不是人工固氮，B错误； ②反应中NO被氧化为NO2，因此气体颜色由无色变为红棕色，C正确。 答案 对点训练 题组二　一氧化氮、二氧化氮的性质 4.运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，均为无色气体，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是 A.高温下N2遇空气生成NO2 B.NO遇空气生成NO2 C.CO2和NO反应生成CO和NO2 D.NO和H2O反应生成H2和NO2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。 答案 对点训练 5.下列说法错误的是 A.工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应 B.NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液，但不能用湿润的淀粉⁃KI 试纸 C.除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗 气瓶中 D.NO2为无色、有刺激性气味的气体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 工业上利用合成氨实现人工固氮，N元素化合价降低，被还原，属于氧化还原反应，故A正确； NO2和溴蒸气具有强氧化性，都能使淀粉⁃KI试纸变蓝，现象相同，不能鉴别，故B正确； 将混合气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮除去，通过浓硫酸吸收气体中水蒸气得到一氧化氮，故C正确。 答案 对点训练 6.(2024·南京高一调研)某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对原混合气体成分的判断正确的是 A.肯定含有SO2和NO B.肯定没有Cl2、O2和NO C.可能含有Cl2和O2 D.肯定含有Cl2和NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 因该混合气体无色，故可排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2；混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明含有SO2；向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色，说明存在NO，则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO，肯定没有O2、NO2和Cl2。 答案 对点训练 题组三　氮的氧化物与水反应的简单计算 7.对反应3NO2+H2O===2HNO3+NO的下列说法正确的是 A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1。若有6 mol NO2参与反应，则转移4 mol电子。 答案 对点训练 8.标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是 A.0.045 mol·L-1 B.0.036 mol·L-1 C.0.033 mol·L-1 D.0.018 mol·L-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 设试管的体积为V L，由3NO2+H2O===2HNO3+NO可知，n(HNO3)=× mol，V(HNO3)=V L，c(HNO3)== mol·L-1≈0.045 mol·L-1。 答案 对点训练 9.(2024·贵阳高一期中)由光催化还原氮气制备氨可解决传统工业合成氨中高耗能问题。如图是N2被光催化材料捕获进而被还原实现“N2→NH3”的转化示意图。下列说法正确的是 A.该过程不属于人工固氮技术 B.由转化示意图可知，氮气性质活泼 C.该过程有共价键的断裂和形成 D.该反应的化学方程式为N2+3H2 2NH3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 综合强化 该过程是在光催化的作用下，实现“N2→NH3”的转化，将游离态的氮转化为化合态，属于人工固氮技术，故A错误； 氮气结构式为N≡N，氮氮三键键能很大，不易断裂，氮气常温下十分稳定，故B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该反应过程中，N2与H2O反应生成NH3和O2，既有N≡N、O—H键的断裂、又有N—H、O O键的形成，故C正确； 答案 综合强化 在光催化的作用下，N2与H2O反应生成NH3和 O2，化学方程式是2N2+6H2O 4NH3+ 3O2，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 10.(2023·哈尔滨高一检测)用还原法可以将硝酸厂烟气中的大量氮氧化物(NOx)转化为无害物质。常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其转化过程如图所示。下列说法不正确的是 A.转化过程的总反应方程式为2NO+2H2 N2+2H2O B.反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 C.转化反应前后混合溶液内Ce3+和Ce4+的总数保持 不变 D.反应 Ⅰ、Ⅱ 中含Ce的物质均作氧化剂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 从转化过程图可知，反应物为H2和NO，生成物为N2和H2O，该转化过程的总反应为2NO+2H2 N2+2H2O，A正确； 反应Ⅰ中2Ce4++H2===2Ce3++2H+，Ce4+得电子为 氧化剂，H2失电子为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，B正确； 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该反应中Ce3+和Ce4+相互转化生成，为催化剂，因此转化前后混合溶液中两者的总数保持不变，C正确； 反应Ⅱ中Ce3+失电子转化为Ce4+，此时Ce3+为还原剂，D错误。 答案 综合强化 11.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)： 下列说法正确的是 A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B.若去掉装置C，对产品纯度无影响 C.实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热D D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装 置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸； B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响； C对，实验时，应先加热装置C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置D； D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。 答案 综合强化 12.用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图，下列说法不正确的是 A.吸收时主要反应的化学方程 式为NO+NO2+Ca(OH)2=== Ca(NO2)2+H2O B.将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大 C.采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收 D.若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 综合强化 NO和NO2可以与碱性溶液发生归中反应生成亚硝酸盐，即NO+NO2+Ca(OH)2===Ca(NO2)2+H2O，故A正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 澄清石灰水中Ca(OH)2的含量很小，不利于吸收NO和NO2，故B错误； 采用气液逆流有利于尾气中NO、NO2与石灰乳的充分接触，从而提高吸收效率，故C正确； 答案 综合强化 若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，与碱液反应时NO过量，且NO微溶于水，也不与碱反应，吸收后排放的气体中NO含量升高，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 13.氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车排放的尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题： (1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：　　　　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 N2+O2 2NO 汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在汽缸中高温条件下反应生成的，化学方程式为N2+O2 2NO。 答案 综合强化 (2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是　　　 　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3NO2+H2O===2HNO3+NO NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2+H2O=== 2HNO3+NO。 答案 综合强化 ②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准 状况下通入氧气的体积为　　　。最终试管中所得硝酸的物 质的量浓度为　　　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 mL mol·L-1 根据化学方程式4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完 全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为 mL，根据化学方程式 可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为= mol·L-1。 答案 综合强化 ③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一， 该反应的化学方程式是　　　　　 　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6NO2+8NH3 7N2+12H2O 由题意知，生成的无污染的物质是空气的主要成分之一，该物质是氮 气，反应的化学方程式是6NO2+8NH3 7N2+12H2O。 答案 综合强化 14.Ⅰ.某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。 (1)图甲两集气瓶中　　(填“上” 或“下”)瓶颜色深。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 下 NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。 答案 综合强化 (2)图乙中反应的现象是_________ ____________________________。  (3)图丙中“有红棕色气体产生” 说明SO2和NO2反应的产物中有　　，说明NO2在该反应中显　　 性。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 NO遇空气被氧化成NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。 两气体混 合后，颜色由红棕色变为无色 NO 氧化 答案 综合强化 (4)由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式： 　　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2+SO2===NO+SO3。 NO2+SO2===NO+SO3 答案 综合强化 Ⅱ.某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg+CO2 2MgO+C。 (1)该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写 出Mg与NO2反应的化学方程式：　　　 　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg+2NO2 4MgO+N2。 4Mg+2NO2 4MgO+N2 答案 综合强化 (2)设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。 资料信息：2NO2+2NaOH=== NaNO3+NaNO2+H2O。 ①装置A中的试剂是__________。  ②干燥管和装置B的作用分别是　　　　 、 　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 NaOH溶液 吸收NO2，避免污染环境 收集N2 答案 综合强化 ③实验开始时正确的操作步骤顺序是　　　(填字母)。  a.通入NO2 b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯 d.当硬质玻璃管充满红棕色气体 后，关闭弹簧夹 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 badc 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由资料信息2NO2+2NaOH=== NaNO3+NaNO2+H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥 管是尾气处理装置，作用是吸收NO2，避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后， 返回 关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。 答案 综合强化 本课结束 专题7 <<< $$ 第一单元　氮的固定 ［核心素养发展目标］　1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。2.了解氮的固定。3.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，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 一、氮分子的结构与性质 1.氮元素的存在 在自然界中，氮元素既有游离态，也有化合态，但绝大部分氮元素以游离态的氮气存在于空气中。 2.氮气 (1)氮气分子的结构 氮气分子的电子式和结构式分别为、N≡N。 (2)氮气的物理性质 颜色 气味 溶解性 密度 无色 无味 难溶于水 比空气的稍小 (3)氮气的化学性质 通常状况下很稳定，与大多数物质很难发生化学反应。但在高温或放电等特殊条件下，氮气也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。 ①氮气能与氧气在放电条件下直接化合，反应的化学方程式为N2+O22NO。 ②氮气能与氢气反应，化学方程式为N2+3H22NH3。该反应是工业合成氨的反应原理。 ③氮气能与金属镁反应，化学方程式为3Mg+N2Mg3N2。 思考　写出镁条在空气中燃烧的化学方程式。 提示　2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2、2Mg+CO22MgO+C。 1.判断正误 (1)氮元素有多种化合价，其最高正价为+5价(　　) (2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(　　) (3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　) (4)N2和O2在放电条件下会生成NO2(　　) (5)N2中N元素的化合价为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 2.下列关于氮气的叙述错误的是(　　) A.N2是一种无色、无味的气体 B.N2可用作生产氮肥的原料 C.N2可用浓硫酸或碱石灰干燥 D.N2可用排空气法收集 答案　D 解析　N2是一种无色、无味的气体，A正确；N2可与H2反应生成氨气，NH3可用于生产氮肥，B正确；N2与浓硫酸和碱石灰都不反应，可用它们干燥，C正确；N2的密度比空气略小，不能用排空气法收集，D错误。 3.下列有关氮气的说法错误的是　　　　(填字母)。  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，工业上用其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 e.金属镁在空气(忽略空气中二氧化碳)中燃烧，产物只有氧化镁 答案　de 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；Mg在点燃条件下可以和O2、N2发生反应：2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2，因此产物为MgO和Mg3N2，e项错误。 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。 2.方法 (1)自然固氮 ①自然 固氮 ②“雷雨发庄稼”的原理 N2NONO2HNO3硝酸盐 化学方程式为a：N2+O22NO， b：2NO+O2===2NO2， c：3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (2)人工固氮——合成氨 在高温、高压和催化剂条件下，以氮气和氢气为原料合成氨，其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。该反应放出大量的热，工业上可用来预热原料气，合成氨达到平衡时，分离出氨后，将未反应的N2、H2送回合成塔循环使用。  3.自然界的氮循环 为了促进氮的良性循环，要注意维护生态平衡，保护森林、植树绿化、增强生态系统对有害物质的吸收能力，不能过度使用含氮化肥以免污染土壤和水体；控制化石燃料燃烧排放的氮氧化物进入大气。 1.下列反应属于氮的固定的是(　　) A.3NO2+H2O===2HNO3+NO B.2NO+O2===2NO2 C.N2+O22NO D.4NH3+5O24NO+6H2O 答案　C 解析　氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物的过程，即由单质变为化合物，故选C。 2.氮在自然界中的循环如图所示。 (1)过程①称为　　　　，写出合成氨反应的化学方程式：　　　　　， 该反应中氮气显 　　(填“氧化”或“还原”，下同)性。 (2)过程②中能通过　　　　　　的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：　　　　　　　，该反应中氮气显　　　　性。  (3)氮循环过程中发生的反应之一可表示为N+2O2N+2H++H2O，若有1 mol N被氧化，则该反应中转移的电子数目是　　　　　。  答案　(1)人工固氮　N2+3H22NH3　氧化　(2)根瘤菌　N2+O22NO　还原 (3)8NA (1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮化合物的过程，为氧化还原反应。 (2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下也能与氢气、氧气等反应。 (3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。 三、一氧化氮和二氧化氮 1.一氧化氮、二氧化氮的物理性质 氧化物 颜色 状态 气味 水溶性 毒性 NO 无色 气态 无味 微溶 有毒 NO2 红棕色 气态 刺激性气味 易溶 有毒 2.一氧化氮、二氧化氮的化学性质 (1)在一定条件下，NO和NO2可以相互转化 NONO2 化学方程式①：2NO+O2===2NO2； ②：3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (2)NO、NO2溶于水的计算 由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。 3NO2+H2O===2HNO3+NO　① 2NO+O2===2NO2　② ①×2+②得：4NO2+O2+2H2O===4HNO3， ①×2+②×3得：4NO+3O2+2H2O===4HNO3。 思考　如图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体的体积均在标准状况下测定)。 (1)写出观察到的现象。 提示　①通入O2，试管内气体由无色变为红棕色；②试管内液面上升；③试管内剩余无色气体。 (2)写出上述过程中发生反应的化学方程式。 提示　2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (3)最终试管中剩余的气体是什么？体积为多少？ 提示　NO，1.0 mL。 设1.5 mL O2全部参加反应，由总反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3知，V反应(NO)=V(O2)×=1.5 mL×=2.0 mL，而NO的总体积是3.0 mL，故剩余NO的体积是1.0 mL。 (3)NO、NO2的其他性质 ① ② 1.判断正误 (1)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2用向上排空气法(　　) (2)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物(　　) (3)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(　　) (4)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(　　) (5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 2.下列关于氮的氧化物的说法正确的是(　　) A.氮的氧化物都是酸性氧化物 B.氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 C.NO与H2O反应生成HNO3 D.只能用排水法收集NO 答案　D 解析　N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B项错误；NO与水不反应，C项错误。 3.将充有20 mL N2和NO2的混合气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留10 mL气体，则原混合气体中N2和NO2的体积之比是(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶3 答案　C 解析　据3NO2+H2O===2HNO3+NO，则V(剩)=V(N2)+V(NO2)，设N2有x mL，则NO2为(20-x) mL，有V(剩)=10 mL=x mL+(20-x) mL，解得x=5，即V(N2)=5 mL，V(NO2)=15 mL，所以V(N2)∶V(NO2)=1∶3。 4.NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。 (1)NO极易与氧气反应表现　　　　性，化学方程式为　　　　　；  在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为　　　　　。  (2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为　　　　　，  氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为　　　　　　　　　。  答案　(1)还原　2NO+O2===2NO2　4NH3+6NO5N2+6H2O (2)3NO2+H2O===2HNO3+NO　1∶2　2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O 熟记NOx与O2混合气体被吸收关系 (1)4NO2+O2+2H2O===4HNO3 V(NO2)∶V(O2) (2)4NO+3O2+2H2O===4HNO3 V(NO)∶V(O2) 　　　　 课时对点练　［分值：100分］ (选择题1~8题，每小题5分，9~12题，每小题7分，共68分) 题组一　氮的固定 1.大豆根部的根瘤菌可以将空气中的N2转化为氨(或铵态氮肥)作为自身的养分，这个过程叫作氮的固定。下列过程不属于氮的固定的是(　　) A.由氨气制备碳酸氢铵 B.工业合成氨 C.在雷电作用下，空气中的少量N2转化为氮的氧化物 D.镁在N2中燃烧生成Mg3N2 答案　A 解析　一定条件下由氨气和二氧化碳制备碳酸氢铵，化合态氮转化为化合态氮，不属于氮的固定，A符合题意；工业合成氨，氮气和氢气在高温高压、催化剂的条件下反应生成氨气，游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，B不符合题意；雷雨闪电时，大气中的氮气与氧气反应生成一氧化氮，游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，C不符合题意；镁在N2中燃烧生成Mg3N2，游离态氮转化为化合态氮，属于氮的固定，D不符合题意。 2.氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是(　　) A.过程①“雷电作用”中发生的反应是N2+O22NO B.过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C.⑤中涉及的反应可能有2N+O2===2N D.⑥中涉及的反应可能有2N+12H+===N2↑+6H2O 答案　D 解析　过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2+O22NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中N被氧化为N，涉及的反应可能有2N+O2===2N，C正确；⑥中氮元素化合价降低，N被还原，涉及的反应不可能为2N+12H+===N2↑+6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，故D错误。 3.(2024·太原高一期中)俗语、谚语是传统文化的重要组成部分。生活中“雷雨肥庄稼”“正月打雷麦谷堆”等包含的化学变化有①N2转化成NO，②NO氧化，③NO2溶于水。最终空气中的氮气转化成植物需要的氮素营养。下列叙述错误的是(　　) A.若①中生成物能量高于反应物能量，则它是吸热反应 B.①反应属于人工固氮过程 C.②反应中气体颜色由无色变为红棕色 D.③发生的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO 答案　B 解析　游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程为氮的固定，①反应属于自然固氮过程，不是人工固氮，B错误；②反应中NO被氧化为NO2，因此气体颜色由无色变为红棕色，C正确。 题组二　一氧化氮、二氧化氮的性质 4.运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，均为无色气体，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是(　　) A.高温下N2遇空气生成NO2 B.NO遇空气生成NO2 C.CO2和NO反应生成CO和NO2 D.NO和H2O反应生成H2和NO2 答案　B 解析　根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。 5.下列说法错误的是(　　) A.工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应 B.NO2与溴蒸气的鉴别可以用水、AgNO3溶液，但不能用湿润的淀粉⁃KI试纸 C.除去NO中的NO2气体的方法是将气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中 D.NO2为无色、有刺激性气味的气体 答案　D 解析　工业上利用合成氨实现人工固氮，N元素化合价降低，被还原，属于氧化还原反应，故A正确；NO2和溴蒸气具有强氧化性，都能使淀粉⁃KI试纸变蓝，现象相同，不能鉴别，故B正确；将混合气体依次通入盛有水和浓H2SO4的洗气瓶中，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮除去，通过浓硫酸吸收气体中水蒸气得到一氧化氮，故C正确。 6.(2024·南京高一调研)某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对原混合气体成分的判断正确的是(　　) A.肯定含有SO2和NO B.肯定没有Cl2、O2和NO C.可能含有Cl2和O2 D.肯定含有Cl2和NO 答案　A 解析　因该混合气体无色，故可排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2；混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色，说明含有SO2；向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色，说明存在NO，则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO，肯定没有O2、NO2和Cl2。 题组三　氮的氧化物与水反应的简单计算 7.对反应3NO2+H2O===2HNO3+NO的下列说法正确的是(　　) A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 答案　A 解析　该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1。若有6 mol NO2参与反应，则转移4 mol电子。 8.标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是(　　) A.0.045 mol·L-1 B.0.036 mol·L-1 C.0.033 mol·L-1 D.0.018 mol·L-1 答案　A 解析　设试管的体积为V L，由3NO2+H2O===2HNO3+NO可知，n(HNO3)=× mol，V(HNO3)=V L，c(HNO3)== mol·L-1≈0.045 mol·L-1。 9.(2024·贵阳高一期中)由光催化还原氮气制备氨可解决传统工业合成氨中高耗能问题。如图是N2被光催化材料捕获进而被还原实现“N2→NH3”的转化示意图。下列说法正确的是(　　) A.该过程不属于人工固氮技术 B.由转化示意图可知，氮气性质活泼 C.该过程有共价键的断裂和形成 D.该反应的化学方程式为N2+3H22NH3 答案　C 解析　该过程是在光催化的作用下，实现“N2→NH3”的转化，将游离态的氮转化为化合态，属于人工固氮技术，故A错误；氮气结构式为N≡N，氮氮三键键能很大，不易断裂，氮气常温下十分稳定，故B错误；该反应过程中，N2与H2O反应生成NH3和O2，既有N≡N、O—H键的断裂、又有N—H、OO键的形成，故C正确；在光催化的作用下，N2与H2O反应生成NH3和O2，化学方程式是2N2+6H2O4NH3+3O2，故D错误。 10.(2023·哈尔滨高一检测)用还原法可以将硝酸厂烟气中的大量氮氧化物(NOx)转化为无害物质。常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其转化过程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.转化过程的总反应方程式为2NO+2H2N2+2H2O B.反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 C.转化反应前后混合溶液内Ce3+和Ce4+的总数保持不变 D.反应 Ⅰ、Ⅱ 中含Ce的物质均作氧化剂 答案　D 解析　从转化过程图可知，反应物为H2和NO，生成物为N2和H2O，该转化过程的总反应为2NO+2H2N2+2H2O，A正确；反应Ⅰ中2Ce4++H2===2Ce3++2H+，Ce4+得电子为氧化剂，H2失电子为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，B正确；该反应中Ce3+和Ce4+相互转化生成，为催化剂，因此转化前后混合溶液中两者的总数保持不变，C正确；反应Ⅱ中Ce3+失电子转化为Ce4+，此时Ce3+为还原剂，D错误。 11.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)： 下列说法正确的是(　　) A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B.若去掉装置C，对产品纯度无影响 C.实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热D D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 答案　C 解析　A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸；B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响；C对，实验时，应先加热装置C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置D；D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。 12.用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图，下列说法不正确的是(　　) A.吸收时主要反应的化学方程式为NO+NO2+Ca(OH)2===Ca(NO2)2+H2O B.将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大 C.采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收 D.若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，吸收后排放的气体中NO含量升高 答案　B 解析　NO和NO2可以与碱性溶液发生归中反应生成亚硝酸盐，即NO+NO2+Ca(OH)2===Ca(NO2)2+H2O，故A正确；澄清石灰水中Ca(OH)2的含量很小，不利于吸收NO和NO2，故B错误；采用气液逆流有利于尾气中NO、NO2与石灰乳的充分接触，从而提高吸收效率，故C正确；若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1，与碱液反应时NO过量，且NO微溶于水，也不与碱反应，吸收后排放的气体中NO含量升高，故D正确。 13.(12分)氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车排放的尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题： (1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：　　　　　　　　。  (2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是　　　　　　　　。  ②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为　　　　。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为　　　　　。  ③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是　　　　　　　　。  答案　(1)N2+O22NO (2)①3NO2+H2O===2HNO3+NO ② mL　 mol·L-1 ③6NO2+8NH37N2+12H2O 解析　(1)汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在汽缸中高温条件下反应生成的，化学方程式为N2+O22NO。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2+H2O===2HNO3+NO。②根据化学方程式4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为 mL，根据化学方程式可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为= mol·L-1。③由题意知，生成的无污染的物质是空气的主要成分之一，该物质是氮气，反应的化学方程式是6NO2+8NH37N2+12H2O。 14.(20分)Ⅰ.某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。 (1)图甲两集气瓶中　　　　(填“上”或“下”)瓶颜色深。  (2)图乙中反应的现象是　　　　　。  (3)图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有　　　　，说明NO2在该反应中显　　　　性。  (4)由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：　　　　。  Ⅱ.某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg+CO22MgO+C。 (1)该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：　　　　。  (2)设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。 资料信息：2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。 ①装置A中的试剂是　　　　　　　　　　。  ②干燥管和装置B的作用分别是　　　　、 　　　　　　　　　　　　。  ③实验开始时正确的操作步骤顺序是　　　　　(填字母)。  a.通入NO2 b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯 d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹 答案　Ⅰ.(1)下　(2)两气体混合后，颜色由红棕色变为无色　(3)NO　氧化　(4)NO2+SO2===NO+SO3 Ⅱ.(1)4Mg+2NO24MgO+N2 (2)①NaOH溶液　②吸收NO2，避免污染环境　收集N2　③badc 解析　Ⅰ.(1)NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。(3)NO遇空气被氧化成NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。(4)由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2+SO2===NO+SO3。 Ⅱ.(1)由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg+2NO24MgO+N2。(2)由资料信息2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2，避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。 学科网（北京）股份有限公司 $$