第3节 氮的循环 第1课时（导学案）化学鲁科版2019必修第一册

第三节 氮的循环 第1课时 自然界中氮的循环 一、知识目标 1.了解自然界中氮的循环过程和氮的固定方式，明确自然固氮和人工固氮的化学变化本质。 2.掌握氮气的物理性质和化学性质，理解其化学性质稳定的原因及在特定条件下的反应。 3.熟悉氮的氧化物的种类、化合价，重点掌握(NO)和(NO2)的物理性质、化学性质及相关反应方程式。 4.学会氮的氧化物溶于水的相关计算，能根据不同气体体积比判断反应结果。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识自然界中氮的循环现象，从微观角度理解氮原子的结构特点对氮气和氮的氧化物性质的影响。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理NO、NO2等物质的性质，建立氮的氧化物反应的化学模型，掌握相关计算方法。 3.科学探究与创新意识：通过对氮的循环、氮气和氮的氧化物性质的实验探究，培养科学探究能力和创新思维，了解人工固氮的发展历程和重要意义。 一、学习重点 1.自然界中氮的循环、氮的固定。 2.氮气、NO和NO2的性质。 3.氮的氧化物溶于水的计算。 二、学习难点 1.氮气化学性质的理解和应用。 2. 氮的氧化物溶于水计算中不同情况的分析和判断。 一、氮气的性质与用途 1．氮的固定 2．氮气的性质 (1)物理性质： 的气体，密度比空气略小， 于水。 (2)化学性质 写出有关化学方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 3.氮气的用途 ①文物馆将贵重文物保存在氮气中（N2的 ）。 ②氮气是合成氨工业的重要原料（N2的 ）。 ③雷电是自然界重要的固氮方式（N2的 ）。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂（N2的沸点低，液氮 ，且汽化吸收热量）。 二、氮氧化物 1.氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1→＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是 。 2.一氧化氮和二氧化氮的比较 性质 NO NO2 色、味、态 水溶性 毒性 与水反应 与氧气反应 三、氮氧化物溶于水 1.氮氧化物溶于水的问题分析 无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是 ，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中，总关系式为 (4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中，总关系式为 (4∶1)。 (3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中： ①可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 ②也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 一、自然界中的氮循环 活动一：氮元素的价类二维图 问题探究：首先请大家思考，自然界中的氮循环涉及许多氮及其化合物，它们的物质类别和其中氮元素的化合价是怎样的呢？大家完成下面表格。 物质类别 氢化物 单质 氧化物 氧化物 氧化物 氧化物 氧化物 酸 盐 盐 物质 NH3 N2 N2O5 NO2 N2O3 NO N2O HNO3 NO3- NH4+ 化合价 问题思考：自然界中的氮循环对人类的生活、生产有益，有的则产生了负面影响，你能举例说明吗？ 答案：益处：1.为农业生产提供必需养分2.维持食物链的物质循环；负面影响：1.水体富营养破坏水生生态与水质2.大气污染，引发酸雨与光化学烟雾 活动二：氮原子的结构 问题思考：我们知道物质的性质与其结构有关，氮原子的结构有什么特点呢？ 活动三：氮的固定 问题思考：氮的固定是怎样的过程呢？ 活动四：实验模拟闪电固氮、认识氮及其化合物 问题探究：实验现象是什么，大家又能得出什么结论呢？ 2、 氮气的性质 活动一：氮气的物理性质 问题思考：观察教材上关于氮气的描述以及相关实验现象，思考氮气在颜色、状态、气味、密度、溶解性等方面有什么特点？ 活动二：氮气的化学性质 问题思考： 1. 请根据教材内容，写出氮气与金属镁、氢气、氧气反应的化学方程式，并分析氮气在这些反应中表现出的性质。 2.为什么氮气在通常情况下化学性质稳定，而在高温、放电等条件下又能发生反应呢？ 三、氮的氧化物 活动一：氮的氧化物的种类 问题思考：请同学们阅读教材，找出氮的氧化物有哪几种，并确定它们的化合价。 活动二：和的物理性质 问题思考：请同学们对比教材中和的描述，完成以下表格： 氧化物 颜色 气味 毒性 状态 水溶性 收集方法 活动三：和的化学性质 问题思考1：阅读教材相关内容，分别写出NO相关反应方程式。 问题思考2：请同学们继续阅读教材相关内容，分别写出相关反应方程式。 问题思考3：思考和在工业生产和环境中有哪些应用和影响？ 活动四：实验探究氮的氧化物与水的反应 问题思考：请同学们观看NO与NO2与水的反应视频，完成以下表格： 实验操作 实验现象 实验结论 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 振荡注射器 活动五：氮的氧化物溶于水的计算 问题思考1：请给出相关反应的化学方程式及其推导过程。 问题思考2：若 NO2 通入水中，关系式是什么？剩余气体是什么？ 问题思考3：若NO 和 NO2 通入水中，关系式是什么？剩余气体是什么？ 问题思考4：若 NO 和 O2 通入水中，关系式是什么，剩余气体和有什么关系？ 问题思考5：若和通入水中，关系式是什么？剩余气体和有什么关系？ 当体积比，过量，剩余气体为，剩余。 问题思考6：若 、和通入水中，关系式是什么，剩余气体是什么？ 四、人工固氮 活动一：雷雨发庄稼的原理 问题思考：在进一步学习了氮气以及氮的氧化物的性质后，我们在回过头来思考“雷雨发庄稼”这样的俗语，大家有没有想过为什么一场雷雨过后庄稼就能生长得更好呢？这其中蕴含着怎样的化学原理呢？ 1.鉴别二氧化氮和溴蒸气 已知液溴极易汽化成 的溴蒸气，设计简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。 （1）方案一：将气体分别溶于盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸气，无变化的是NO2。 （2）方案二：将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。 （3）方案三：将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。 2.氮的氧化物和氧气、水反应的计算方法 (1)关系式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算 由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO2)∶V(O2) ②NO与O2同时通入水中 由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中 a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 (2)得失电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)N₂在高温条件下与O₂发生反应生成NO₂。(　　) (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)白磷(P₄)空气中自燃而氮气稳定存在，说明非金属性P比N强(　　) 2.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： 。 3.试管内装有12 mL NO，然后间歇而缓慢地通入8 mL O₂，下列有关实验最终状态的描述正确的是( ) A．试管内气体呈红棕色 B．试管内气体为无色的NO C．试管内气体为无色的O₂ D．试管内液面上升至充满整个试管 考点1 自然界中的氮循环 1.自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是(　　) A．①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮 B．②中合成氨属于人工固氮 C．③中的氮元素被氧化 D．氮循环过程中没有氧元素参加 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。下列说法不正确的是(　　) A．工业合成氨属于人工固氮过程 B．硝化过程中氮元素被还原 C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量 考点2 氮氧化物的性质 3.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。下列说法不正确的是(　　) 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2 D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入装置E中干扰反应 4.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。下列说法不正确的是(　　) 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2 D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入装置E中干扰反应 5.某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　) A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2 C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g) 6.下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu（NO3）2·6H2O的实验原理和装置正确的是（　） A.用装置甲制取NO2 B.用装置乙收集NO2 C.用装置丙吸收NO2 D.用装置丁蒸干溶液获得Cu（NO3）2·6H2O 考点3 氮氧化物溶于水的计算 7.60 mL NO2和O2的混合气体通入倒立在水槽中盛满水的玻璃筒(带刻度)中，充分反应后，筒内剩余10 mL气体，则原混合气体中NO2与O2的体积比可能为(　　) A．3∶1 B．6∶1 C．9∶1 D．12∶1 8.为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染，常用氢氧化钠溶液进行吸收处理，现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体，能被1.0 mol·L－1的氢氧化钠溶液完全吸收，则消耗氢氧化钠溶液的体积最小为(　　) A.(a＋b＋c) L B.(a＋b＋2c) L C.2(a＋b＋c) L D.3(a＋b＋c) L / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 氮的循环 第1课时 自然界中氮的循环 一、知识目标 1.了解自然界中氮的循环过程和氮的固定方式，明确自然固氮和人工固氮的化学变化本质。 2.掌握氮气的物理性质和化学性质，理解其化学性质稳定的原因及在特定条件下的反应。 3.熟悉氮的氧化物的种类、化合价，重点掌握(NO)和(NO2)的物理性质、化学性质及相关反应方程式。 4.学会氮的氧化物溶于水的相关计算，能根据不同气体体积比判断反应结果。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识自然界中氮的循环现象，从微观角度理解氮原子的结构特点对氮气和氮的氧化物性质的影响。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理NO、NO2等物质的性质，建立氮的氧化物反应的化学模型，掌握相关计算方法。 3.科学探究与创新意识：通过对氮的循环、氮气和氮的氧化物性质的实验探究，培养科学探究能力和创新思维，了解人工固氮的发展历程和重要意义。 一、学习重点 1.自然界中氮的循环、氮的固定。 2.氮气、NO和NO2的性质。 3.氮的氧化物溶于水的计算。 二、学习难点 1.氮气化学性质的理解和应用。 2. 氮的氧化物溶于水计算中不同情况的分析和判断。 一、氮气的性质与用途 1．氮的固定 2．氮气的性质 (1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质 写出有关化学方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 3.氮气的用途 ①文物馆将贵重文物保存在氮气中（N2的稳定性）。 ②氮气是合成氨工业的重要原料（N2的氧化性）。 ③雷电是自然界重要的固氮方式（N2的还原性）。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂（N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量）。 二、氮氧化物 1.氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1→＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 2.一氧化氮和二氧化氮的比较 性质 NO NO2 色、味、态 无色的气体 红棕色、有刺激性气味的气体 水溶性 不溶于水 易溶于水 毒性 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 与水反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 三、氮氧化物溶于水 1.氮氧化物溶于水的问题分析 无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。 (3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中： ①可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 ②也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 一、自然界中的氮循环 活动一：氮元素的价类二维图 问题探究：首先请大家思考，自然界中的氮循环涉及许多氮及其化合物，它们的物质类别和其中氮元素的化合价是怎样的呢？大家完成下面表格。 物质类别 氢化物 单质 氧化物 氧化物 氧化物 氧化物 氧化物 酸 盐 盐 物质 NH3 N2 N2O5 NO2 N2O3 NO N2O HNO3 NO3- NH4+ 化合价 答案： 物质类别 氢化物 单质 氧化物 氧化物 氧化物 氧化物 氧化物 酸 盐 盐 物质 NH3 N2 N2O5 NO2 N2O3 NO N2O HNO3 NO3- NH4+ 化合价 -3 0 +2 +4 +3 +2 +1 +5 +5 -3 问题思考：自然界中的氮循环对人类的生活、生产有益，有的则产生了负面影响，你能举例说明吗？ 答案：益处：1.为农业生产提供必需养分2.维持食物链的物质循环；负面影响：1.水体富营养破坏水生生态与水质2.大气污染，引发酸雨与光化学烟雾 活动二：氮原子的结构 问题思考：我们知道物质的性质与其结构有关，氮原子的结构有什么特点呢？ 答案：氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。 活动三：氮的固定 问题思考：氮的固定是怎样的过程呢？ 答案：氮的固定是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，包括自然固氮和人工固氮，且自然固氮和人工固氮都是化学变化。自然固氮中闪电占10%，豆科植物占90%，人工固氮如工业合成氨N2+ 3H2=2NH3 。 活动四：实验模拟闪电固氮、认识氮及其化合物 问题探究：实验现象是什么，大家又能得出什么结论呢？ 答案： 1.N2与O2在放电条件下发生反应N2+O2=2NO ，无明显现象 2.NO转化为NO2时，有红棕色气体生成，反应方程式为2NO + O2 = 2NO2 3.NO2溶于水时，红棕色气体变为无色气体，集气瓶中水面上升到原体积的约三分之一处，集气瓶内无色气体接触到空气又变成红棕色，反应方程式为3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 。 2、 氮气的性质 活动一：氮气的物理性质 问题思考：观察教材上关于氮气的描述以及相关实验现象，思考氮气在颜色、状态、气味、密度、溶解性等方面有什么特点？ 答案： 1.回答：氮气是无色气体，无味，密度比空气稍小，难溶于水。 2.因为氮气的密度与空气接近，所以只能用排水法收集。 活动二：氮气的化学性质 问题思考： 1. 请根据教材内容，写出氮气与金属镁、氢气、氧气反应的化学方程式，并分析氮气在这些反应中表现出的性质。 2.为什么氮气在通常情况下化学性质稳定，而在高温、放电等条件下又能发生反应呢？ 答案： 1.(1)氮气与金属镁反应：，氮气表现氧化性。 (2)氮气与氢气反应：，氮气表现氧化性。 (3)氮气与氧气反应：，氮气表现还原性。 2. 氮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，所以通常情况下难以与其他物质发生化学反应；而在高温、放电等条件下，氮分子获得了足够的能量，使断裂，就可以和一些物质发生化学反应。 三、氮的氧化物 活动一：氮的氧化物的种类 问题思考：请同学们阅读教材，找出氮的氧化物有哪几种，并确定它们的化合价。 答案：氮的氧化物有笑气、、、、、六种，其化合价分别是 +1，+2，+3，+4，+4，+5。 活动二：和的物理性质 问题思考：请同学们对比教材中和的描述，完成以下表格： 氧化物 颜色 气味 毒性 状态 水溶性 收集方法 答案： 氧化物 颜色 气味 毒性 状态 水溶性 收集方法 无色 无味 有毒 气体 不溶 排水法 红棕色 刺激性气味 有毒 气体 易溶 向上排空气法 活动三：和的化学性质 问题思考1：阅读教材相关内容，分别写出NO相关反应方程式。 答案： 1.易被氧化为：，表现还原性。 2.加热并且在催化剂作用下与反应：6NO + 4NH3===5N2 + 6H2O，表现氧化性。 3.在催化剂作用下与反应：2NO + 2CO=N2 + 2CO2，表现氧化性。 问题思考2：请同学们继续阅读教材相关内容，分别写出相关反应方程式。 答案： 1.难被氧化，易与水反应生成和：工业制取。 2.常温下易转化为：。 3.还可将氧化：，表现氧化性。 4.与溶液反应尾气处理方法：，。 问题思考3：思考和在工业生产和环境中有哪些应用和影响？ 答案：在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要作用，被称为信使分子；能使多种织物褪色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用，同时在空气中随雨水进入土壤，促进植物生长。 活动四：实验探究氮的氧化物与水的反应 问题思考：请同学们观看NO与NO2与水的反应视频，完成以下表格： 实验操作 实验现象 实验结论 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 振荡注射器 答案： 实验操作 实验现象 实验结论 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 注射器内无明显变化 NO 难溶于水 打开弹簧夹，快速吸入 10 mL 空气后夹上弹簧夹 注射器内气体变为红棕色，注射器活塞向左移动 NO 和 O₂反应生成红棕色 NO₂ 振荡注射器 气体的红棕色消失，注射器活塞继续向左移动 NO₂溶于水生成无色的 NO 活动五：氮的氧化物溶于水的计算 问题思考1：请给出相关反应的化学方程式及其推导过程。 答案： 1.3NO2＋H2O===2HNO3＋NO×2+2NO＋O2===2NO2→4NO2＋O2＋2H2O==＝4HNO3 2.3NO2＋H2O===2HNO3＋NO×2+2NO＋O2===2NO2 ×3→4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 问题思考2：若 NO2 通入水中，关系式是什么？剩余气体是什么？ 答案：若通入水中，关系式为，剩余气体为，剩余。 问题思考3：若NO 和 NO2 通入水中，关系式是什么？剩余气体是什么？ 答案：若和通入水中，总关系式为，剩余。 问题思考4：若 NO 和 O2 通入水中，关系式是什么，剩余气体和有什么关系？ 答案：若和通入水中，总关系式为。 当体积比，过量，剩余气体为。 当体积比，恰好完全反应，无气体剩余。 当体积比，过量，剩余气体为，剩余。 问题思考5：若和通入水中，关系式是什么？剩余气体和有什么关系？ 答案：若和通入水中，总关系式为。 1. 当体积比，过量，剩余气体为。 2. 当体积比，恰好完全反应，无气体剩余。 当体积比，过量，剩余气体为，剩余。 问题思考6：若 、和通入水中，关系式是什么，剩余气体是什么？ 答案：若、和通入水中，都假设先完全与水发生反应生成，剩下的气体就是与的混合气体，再根据进行计算。 四、人工固氮 活动一：雷雨发庄稼的原理 问题思考：在进一步学习了氮气以及氮的氧化物的性质后，我们在回过头来思考“雷雨发庄稼”这样的俗语，大家有没有想过为什么一场雷雨过后庄稼就能生长得更好呢？这其中蕴含着怎样的化学原理呢？ 答案：雷电发生时，和会化合生成，化学方程式为：，NO 迅速被氧化为，化学方程式。溶于水生成，化学方程式为。 1.鉴别二氧化氮和溴蒸气 已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，设计简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。 （1）方案一：将气体分别溶于盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸气，无变化的是NO2。 （2）方案二：将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。 （3）方案三：将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。 2.氮的氧化物和氧气、水反应的计算方法 (1)关系式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算 由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO2)∶V(O2) ②NO与O2同时通入水中 由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中 a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 (2)得失电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)N₂在高温条件下与O₂发生反应生成NO₂。(　　) (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)白磷(P₄)空气中自燃而氮气稳定存在，说明非金属性P比N强(　　) 【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)× 【解析】(1)N₂在高温条件下与O₂发生反应生成NO，而不是NO₂，所以该说法错误；(2)氮原子与其他原子既能形成共价键，如NH₃，也能形成离子键，如NH₄Cl，所以该说法错误；(3)氮气化学性质稳定，常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气，该说法正确；(4)白磷(P₄)空气中自燃而氮气稳定存在，是因为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，不能说明非金属性P比N强，实际上N的非金属性比P强，所以该说法错误。 2.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： 。 【答案】①下；②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色；③NO；氧化；④NO₂＋SO₂===NO＋SO₃ 【解析】①NO₂是红棕色气体，所以图甲中下面集气瓶颜色深；②NO₂和SO₂发生反应，NO₂被还原，所以两气体混合后，颜色由红棕色变为无色；③红棕色气体是NO₂，而有红棕色气体产生说明反应产物中有NO，NO接触空气被氧化为NO₂，NO₂中氮元素化合价降低，所以NO₂在该反应中显氧化性；④根据实验现象可知NO₂和SO₂反应生成NO和SO₃，化学方程式为NO₂＋SO₂===NO＋SO₃。 3.试管内装有12 mL NO，然后间歇而缓慢地通入8 mL O₂，下列有关实验最终状态的描述正确的是(B) A．试管内气体呈红棕色 B．试管内气体为无色的NO C．试管内气体为无色的O₂ D．试管内液面上升至充满整个试管 【解析】NO和O₂反应的化学方程式为4NO＋3O₂＋2H₂O===4HNO₃，n(NO)=12 mL，n(O₂)=8 mL，根据化学计量数之比可知，NO和O₂反应时，NO过量，所以最终剩余气体为无色的NO，答案选B。 考点1 自然界中的氮循环 1.自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是(　　) A．①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮 B．②中合成氨属于人工固氮 C．③中的氮元素被氧化 D．氮循环过程中没有氧元素参加 【答案】B 【解析】①中N2与O2反应生成NO是自然固氮，A错误；②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应产生NH3，属于人工固氮，B正确；③中细菌还原硝酸根中正五价的氮，生成无污染的0价的N2，所以③中氮元素化合价降低，得到电子被还原，C错误；如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，氧元素参与了反应，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和NO，也有氧元素参加反应，D错误。 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。下列说法不正确的是(　　) A．工业合成氨属于人工固氮过程 B．硝化过程中氮元素被还原 C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 D．反硝化过程有助于稳定N2在大气中的含量 【答案】B 【解析】工业上用氮气和氢气合成氨属于人工固氮过程，A正确；硝化过程中氨气、铵根离子中－3价的氮元素转化为NO、NO中＋3价、＋5价的氮元素，氮元素失电子被氧化，发生氧化反应，B错误；NO、NO经同化作用变为动植物蛋白中的N元素，动植物蛋白经氨化作用转化为氨气或铵根离子，故含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，C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弥补人工固氮对氮循环造成的影响，D正确。 考点2 氮氧化物的性质 3.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。下列说法不正确的是(　　) 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2 D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入装置E中干扰反应 【答案】D 【解析】根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，再通过装置F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入装置E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过装置B氧化NO，再通过装置C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正确。 4.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。下列说法不正确的是(　　) 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2 D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入装置E中干扰反应 【答案】D 【解析】根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，再通过装置F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入装置E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过装置B氧化NO，再通过装置C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正确。 5.某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　) A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2 C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g) 【答案】A 【解析】溴蒸气和二氧化氮气体均呈红棕色，所以至少含有溴蒸气和二氧化氮气体中的一种；溴水为橙黄色，所以含有溴蒸气；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮无色气体，再打开玻璃片后，一氧化氮遇到氧气迅速变为二氧化氮，所以至少还存在二氧化氮或NO气体中的一种。 6.下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu（NO3）2·6H2O的实验原理和装置正确的是（　） A.用装置甲制取NO2 B.用装置乙收集NO2 C.用装置丙吸收NO2 D.用装置丁蒸干溶液获得Cu（NO3）2·6H2O 【答案】C　 【解析】Cu与稀硝酸反应生成NO，A错误；应用向上排空气法收集NO2，B错误；NO2和NaOH溶液反应生成NaNO3、NaNO2和H2O，C正确；蒸干溶液不能获得含结晶水的Cu（NO3）2·6H2O，应该采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，D错误。 考点3 氮氧化物溶于水的计算 7.60 mL NO2和O2的混合气体通入倒立在水槽中盛满水的玻璃筒(带刻度)中，充分反应后，筒内剩余10 mL气体，则原混合气体中NO2与O2的体积比可能为(　　) A．3∶1 B．6∶1 C．9∶1 D．12∶1 【答案】C 【解析】可能发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，试管中O2和NO2按体积比1∶4混合全部溶解，液体充满试管。由题意知，充分反应后，筒内剩余 10 mL 气体，则剩余的气体可能为O2或NO。若剩余的气体为氧气，则参加反应的气体为60 mL－10 mL＝50 mL，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可知参加反应的NO2的体积为50 mL×＝40 mL，原混合气体中O2的体积为20 mL，则原混合气体中NO2与O2的体积比为40 mL∶20 mL＝2∶1；若剩余的气体为NO，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可知过量的NO2的体积为3×10 mL＝30 mL，反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3消耗的气体总体积为60 mL－30 mL＝30 mL，则反应消耗的氧气的体积为30 mL×＝6 mL，消耗的NO2的体积为30 mL－6 mL＝24 mL，所以原混合气体中NO2的体积为30 mL＋24 mL＝54 mL，则原混合气体中NO2与 O2的体积比为54 mL∶6 mL＝9∶1。 8.为了防止NO、NO2、N2O4对大气的污染，常用氢氧化钠溶液进行吸收处理，现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体，能被1.0 mol·L－1的氢氧化钠溶液完全吸收，则消耗氢氧化钠溶液的体积最小为(　　) A.(a＋b＋c) L B.(a＋b＋2c) L C.2(a＋b＋c) L D.3(a＋b＋c) L 【答案】B 【解析】根据方程式知，氮氧化物被NaOH吸收生成钠盐，无论生成硝酸钠还是亚硝酸钠，N、Na原子个数之比都是1∶1，根据N、Na原子关系式得V(NaOH)＝＝(a＋b＋2c) L；答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$