3.2 氮及其重要化合物 第1课时（导学案）化学沪科版2020必修第一册

3.2 氮及其重要化合物 第1课时 固氮 一、知识目标 1.了解氮气的物理性质和化学性质，明确氮气在自然界中的存在形态。 2.掌握氮的固定的概念及其固定方式，理解自然固氮（大气固氮、生物固氮）和人工固氮（仿生固氮、合成氨）的原理和过程。 3.熟悉一氧化氮、二氧化氮的化学性质，掌握它们的颜色、毒性、溶解性、与或的反应，以及收集和检验方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识氮气、一氧化氮、二氧化氮的性质和用途，从微观上理解氮的固定过程中氮元素的转化和化学键的变化。 2.证据推理与模型认知：通过分析氮的固定的实例和相关化学反应，建立氮循环的模型，培养证据推理和模型认知能力。 3.科学探究与创新意识：通过对一氧化氮、二氧化氮性质的实验探究，培养科学探究能力和创新意识，了解氮的化合物对环境的影响，增强环保意识。 4.科学态度与社会责任：认识氮的固定在农业生产和工业生产中的重要意义，培养科学态度和社会责任感。 一、学习重点 1.氮气的性质。 2.氮的固定及其方式。 3.一氧化氮和二氧化氮的化学性质。 二、学习难点 1.氮的固定过程中化学反应的理解和应用。 2.一氧化氮和二氧化氮性质的实验探究和分析。 一、氮气与氮的固定 1.氮元素的存在 氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。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。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。自然界中氮元素的存在有以下两种形式∶ 2.自然界中氮循环的主要形式 （1）游离态→化合态 将大气中_____态的氮转化为氮的_____的过程叫做氮的固定。氮的固定可分为_____固氮和_____固氮两种。 ①自然固氮：一种是在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，并随降水进入土壤和水体;一种是豆科植物根部的根瘤菌把氮气转化成氨。 ②人工固氮：合成氨工厂等将一部分氮转化成化合态，转化过程为N2→NH3→氮肥、硝酸等含氮化合物。 （2）化合态→游离态∶硝酸盐在某些细菌的作用下转化成_____。 （3）化合态→化合态：动植物遗体及动物排泄物中的含氮物质经腐生生物的分解作用转化为氨或铵盐。 二、氮气、一氧化氮和二氧化氮的化学性质 1.氮气 由于氮分子内两个氮原子间以共价三键（N≡N）结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，例如常温下，氮气不能与O2等反应，所以常用作保护气。但在一定条件下 N2可与O2、H2以及Mg 等活泼金属反应，表现出还原性或氧化性。 （1）还原性∶N2 +O2 放电或高温 2NO（结合NO、NO2的性质可解释"雷雨发庄稼"的原因）。 （2）氧化性∶N2 +3H22NH3（工业合成氨的原理） （3）氧化性：N2+3Mg 点燃 Mg3N2 2.一氧化氮 （1）常温下易与氧气化合：____________________（反应现象为气体的颜色由无色变为红棕色，因此此原理常用来检验 NO 的存在）。 （2）弱氧化性：6NO +4NH35N2+6H2O。 3.二氧化氮 （1）与水反应∶____________________（工业上制取HNO3的原理）。 （2）强氧化性∶ ①NO2+SO2 NO+SO3;②可使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。 （3）自身的二聚：2NO2N2O4（无色气体）。 4.NO2溶于水的实验 实验装置图 实验步骤 实验现象 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，观察现象 无明显现象 打开弹簧夹，快速吸人10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象 打开弹簧夹吸人空气后，有红棕色气体生成;振荡注射器，红棕色气体变浅，且注射器中最后剩余气体为无色 （一）课堂导入 问题思考 农谚“种豆子不上肥，连种几年地更肥”，请思考为什么种豆子不用施肥，土地反而会更肥沃呢？ 问题探究 自然界中除了豆科植物和根瘤菌这种方式，还有哪些途径能将空气中的氮转化为生物可以利用的形式呢？自然界又是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ （二）教学任务一：氮气 活动一：氮气的物理性质 问题思考 1.从空气成分示意图中可知氮气在空气中占比很大，那么氮气有哪些物理性质呢？ 2.工业上是如何制取氮气的呢？ 例题讲解 【对应训练1】下列关于氮气物理性质的描述，错误的是（ ） A. 无色无味的气体 B. 密度比空气略小 C. 易溶于水 D. 熔点为 -210 °C 【对应训练2】工业上制取氮气的原理是（ ） A. 分离液态空气 B. 加热高锰酸钾 C. 分解过氧化氢 D. 电解水 活动二：氮元素在自然界中的存在 问题思考 氮元素在自然界中主要有哪些存在形式呢？ 【对应训练】氮元素在自然界中的存在形式有（ ） A. 只有游离态 B. 只有化合态 C. 既有游离态又有化合态 D. 以上都不对 （三）教学任务二：氮的固定 活动一：氮的固定的概念和自然固氮 问题思考 1.什么是氮的固定？有哪些固定方式？ 2.自然固氮有哪两种方式？请写出大气固氮的反应方程式并解释反应过程。 例题讲解 【对应训练1】下列属于自然固氮的是（ ） A. 合成氨 B. 仿生固氮 C. 大气固氮 D. 工业固氮 【对应训练2】大气固氮过程中，不会产生的物质是（ ） A. B. C. D. 活动二：和的性质 问题思考 1.有哪些性质？实验室如何收集和检验呢？ 2.有哪些性质？标准状况下，是 1 mol 吗？ 例题讲解 【对应训练1】下列关于的说法正确的是（ ） A. 易溶于水 B. 无色无味的无毒气体 C. 常温下能与氧气反应 D. 可用排空气法收集 【对应训练2】下列关于的说法错误的是（ ） A. 红棕色气体 B. 能与水反应生成硝酸和一氧化氮 C. 是酸性氧化物 D. 能形成酸雨和光化学烟雾 活动三：人工固氮 问题思考 自然固氮虽然能为自然界提供一定量的含氮化合物，但随着人类对氮素需求的增加，自然固氮已经不能满足需求了，那人类是如何进行人工固氮的呢？ 例题讲解 【对应训练】下列属于人工固氮的是（ ） A. 生物固氮 B. 大气固氮 C. 合成氨 D. 以上都不是 （四）综合例题讲解 1.下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A. 通常情况下，氮气性质比较稳定 B. 可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C. 1 mol N₂与3 mol H₂完全反应生成2 mol NH₃ D. 氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 2.下列关于氮的固定，说法不正确的是 A. 在雷雨天，可直接转化 B. 工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物的过程被称之为人工固氮 C. 氮的固定的过程中氮原子有可能被氧化，也有可能被还原 D. 一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的转化为硝酸盐 3.下列关于和的说法正确的是 A. 是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物 B. 不能由和直接化合得到 C. 和均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D. 在空气中可以长久的存在 1．下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A．通常情况下，氮气性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 2．下列关于氮的固定，说法不正确的是 A．在雷雨天，N2可直接转化NO B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物的过程被称之为人工固氮 C．氮的固定的过程中氮原子有可能被氧化，也有可能被还原 D．一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的N2转化为硝酸盐 3．下列关于NO和NO₂的说法正确的是 A．NO₂是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物 B．NO₂不能由N₂和O₂直接化合得到 C．NO和NO₂均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D．NO在空气中可以长久的存在 4．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如图实验。按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。 （1）打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，观察到的现象是 ，产生此现象的化学方程式为 。 （2）关上止水夹，轻轻摇动烧瓶，观察到的现象为① ；② ，产生此现象的化学方程式为 。 （3）烧杯中盛放的是酸性高锰酸钾溶液，能吸收尾气，已知NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2＋，写出该反应的离子方程式 。 一、氮气及氮的固定 （1）氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应，分为自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）和人工固氮（合成氨工业，仿生固氮），氮的化合物之间的转化不能称为氮的固定。 （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（高温、放电）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等反应)，又有还原性(与O2等反应)。 二、NO和NO2的物理性质、化学性质和制法对比 　 NO NO2 物理性质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化学性质 毒性 有毒 有毒 与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O 氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2 还原性 2NO+O2=2NO2 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 制法 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O　 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 收集方法 　排水法 向上排空气法 考点1 氮气 1．氮气是一种不活泼的气体，其根本原因是 A．氮气有还原性 B．氮原子的半径较小 C．氮气是双原子分子 D．使氮气分子中的氮氮三键断裂需要吸收很高的能量 2．下列关于氮及其氧化物的说法中错误的是 A．通常情况下N2性质很稳定，可以在电焊时作保护气 B．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物 C．，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 D．在反应中，N2作氧化剂 考点2 氮的固定 3．下列反应不属于氮的固定反应是 A．N2＋3MgMg3N2 B．N2+3H22NH3 C．2NO＋O2=2NO2 D．N2＋O22NO 4．下列反应属于氮的固定的是 A．NO和O2生成NO2 B．空气在雷电作用下产生NO C．铜与浓硝酸反应产生NO2 D．NH4Cl与Ca(OH)2反应生成NH3 5．下列过程属于人工固氮的是 A．分离液态空气制氮气 B．工业合成氨 C．豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨 D．打雷闪电时氮气转化为含氮化合物 考点3 NO和NO2的性质 6．下列对NO和NO2的描述正确的是 A．NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂 B．NO是无色气体，可用向上排空气法收集 C．NO2可由N2和O2直接化合得到 D．从元素化合价角度看，NO只有还原性 7．核酸是细胞内具有遗传功能的物质，NO属于细胞间的通信物质，两者有机结合起来共同承担人体新陈代谢的任务。下列对NO的叙述不正确的是 A．NO是一种无色无味的有毒气体 B．实验室收集NO可用排空气法 C．NO的生物学作用和其作用机理在医学领域中有很高的研究价值 D．NO难溶于水且不与水反应，可用排水法收集 8．室温下，将充满NO2的试管倒立在水中，实验现象如图所示。下列分析不正确的是 A．NO2易溶于水，不能用排水法收集 B．试管中剩余的无色气体是未溶解的NO2 C．向试管中再缓缓通入少量O2，试管中的液面上升 D．取试管中的溶液，滴加紫色石蕊溶液，溶液显红色，说明NO2与H2O反应生成了酸 9．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如图实验。按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。 （1）打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，观察到的现象是 ，产生此现象的化学方程式为 。 （2）关上止水夹，轻轻摇动烧瓶，观察到的现象为① ；② ，产生此现象的化学方程式为 。 （3）烧杯中盛放的是酸性高锰酸钾溶液，能吸收尾气，已知NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2＋，写出该反应的离子方程式 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2 氮及其重要化合物 第1课时 固氮 一、知识目标 1.了解氮气的物理性质和化学性质，明确氮气在自然界中的存在形态。 2.掌握氮的固定的概念及其固定方式，理解自然固氮（大气固氮、生物固氮）和人工固氮（仿生固氮、合成氨）的原理和过程。 3.熟悉一氧化氮、二氧化氮的化学性质，掌握它们的颜色、毒性、溶解性、与或的反应，以及收集和检验方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识氮气、一氧化氮、二氧化氮的性质和用途，从微观上理解氮的固定过程中氮元素的转化和化学键的变化。 2.证据推理与模型认知：通过分析氮的固定的实例和相关化学反应，建立氮循环的模型，培养证据推理和模型认知能力。 3.科学探究与创新意识：通过对一氧化氮、二氧化氮性质的实验探究，培养科学探究能力和创新意识，了解氮的化合物对环境的影响，增强环保意识。 4.科学态度与社会责任：认识氮的固定在农业生产和工业生产中的重要意义，培养科学态度和社会责任感。 一、学习重点 1.氮气的性质。 2.氮的固定及其方式。 3.一氧化氮和二氧化氮的化学性质。 二、学习难点 1.氮的固定过程中化学反应的理解和应用。 2.一氧化氮和二氧化氮性质的实验探究和分析。 一、氮气与氮的固定 1.氮元素的存在 氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。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。因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。自然界中氮元素的存在有以下两种形式∶ 2.自然界中氮循环的主要形式 （1）游离态→化合态 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。氮的固定可分为自然固氮和人工固氮两种。 ①自然固氮：一种是在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，并随降水进入土壤和水体;一种是豆科植物根部的根瘤菌把氮气转化成氨。 ②人工固氮：合成氨工厂等将一部分氮转化成化合态，转化过程为N2→NH3→氮肥、硝酸等含氮化合物。 （2）化合态→游离态∶硝酸盐在某些细菌的作用下转化成氮气。 （3）化合态→化合态：动植物遗体及动物排泄物中的含氮物质经腐生生物的分解作用转化为氨或铵盐。 二、氮气、一氧化氮和二氧化氮的化学性质 1.氮气 由于氮分子内两个氮原子间以共价三键（N≡N）结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应，例如常温下，氮气不能与O2等反应，所以常用作保护气。但在一定条件下 N2可与O2、H2以及Mg 等活泼金属反应，表现出还原性或氧化性。 （1）还原性∶N2 +O2 放电或高温 2NO（结合NO、NO2的性质可解释"雷雨发庄稼"的原因）。 （2）氧化性∶N2 +3H22NH3（工业合成氨的原理） （3）氧化性：N2+3Mg 点燃 Mg3N2 2.一氧化氮 （1）常温下易与氧气化合：2NO+O2 2NO2（反应现象为气体的颜色由无色变为红棕色，因此此原理常用来检验 NO 的存在）。 （2）弱氧化性：6NO +4NH35N2+6H2O。 3.二氧化氮 （1）与水反应∶3NO2+H2O 2HNO3+NO（工业上制取HNO3的原理）。 （2）强氧化性∶ ①NO2+SO2 NO+SO3;②可使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。 （3）自身的二聚：2NO2N2O4（无色气体）。 4.NO2溶于水的实验 实验装置图 实验步骤 实验现象 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，观察现象 无明显现象 打开弹簧夹，快速吸人10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象 打开弹簧夹吸人空气后，有红棕色气体生成;振荡注射器，红棕色气体变浅，且注射器中最后剩余气体为无色 （一）课堂导入 问题思考 农谚“种豆子不上肥，连种几年地更肥”，请思考为什么种豆子不用施肥，土地反而会更肥沃呢？ 答案：空气中氮元素丰富，但大多数植物不能直接利用空气中的氮气。而豆科植物与根瘤菌共生，它们可以将氮气转化成植物需要的氮素营养，同时固定的氮素也会释放到土壤中，从而被其他植物利用。 问题探究 自然界中除了豆科植物和根瘤菌这种方式，还有哪些途径能将空气中的氮转化为生物可以利用的形式呢？自然界又是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ （二）教学任务一：氮气 活动一：氮气的物理性质 问题思考 1.从空气成分示意图中可知氮气在空气中占比很大，那么氮气有哪些物理性质呢？ 答案：氮气是一种无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水。 2.工业上是如何制取氮气的呢？ 答案：工业上一般是利用液态空气蒸发的方法制取氮气，因为液氮的沸点比液氧低，先蒸发出来。 例题讲解 【对应训练1】下列关于氮气物理性质的描述，错误的是（ ） A. 无色无味的气体 B. 密度比空气略小 C. 易溶于水 D. 熔点为 -210 °C 答案：C 解析：氮气难溶于水，C选项描述错误，A、B、D选项均是氮气正确的物理性质描述。 【对应训练2】工业上制取氮气的原理是（ ） A. 分离液态空气 B. 加热高锰酸钾 C. 分解过氧化氢 D. 电解水 答案：A 解析：工业上利用液态空气蒸发，根据液氮和液氧沸点不同分离出氮气，A选项正确；加热高锰酸钾、分解过氧化氢是实验室制取氧气的方法，电解水可制取氢气和氧气，B、C、D选项错误。 活动二：氮元素在自然界中的存在 问题思考 氮元素在自然界中主要有哪些存在形式呢？ 答案：氮元素在自然界中有游离态和化合态两种存在形式。游离态主要以氮气的形式存在于空气中，化合态部分存在于动植物体内的蛋白质中，部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 例题讲解 【对应训练】氮元素在自然界中的存在形式有（ ） A. 只有游离态 B. 只有化合态 C. 既有游离态又有化合态 D. 以上都不对 答案：C 解析：氮元素在自然界中既有游离态（如氮气），又有化合态（如蛋白质、硝酸盐和铵盐等），C选项正确。 （三）教学任务二：氮的固定 活动一：氮的固定的概念和自然固氮 问题思考 1.什么是氮的固定？有哪些固定方式？ 答案：将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。有自然固氮和人工固氮两种方式。 2.自然固氮有哪两种方式？请写出大气固氮的反应方程式并解释反应过程。 答案：自然固氮包括大气固氮和生物固氮。大气固氮的反应方程式为，，。在雷电作用下，空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮不稳定，迅速与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸随雨水落到地面，与土壤中的矿物质反应生成硝酸盐，被植物吸收。生物固氮是指豆科植物的根瘤菌能将氮气转化成氨。 例题讲解 【对应训练1】下列属于自然固氮的是（ ） A. 合成氨 B. 仿生固氮 C. 大气固氮 D. 工业固氮 答案：C 解析：自然固氮包括大气固氮和生物固氮，C选项正确；合成氨和工业固氮属于人工固氮，仿生固氮也是人工模拟自然固氮的一种方式，A、B、D选项错误。 【对应训练2】大气固氮过程中，不会产生的物质是（ ） A. B. C. D. 答案：D 解析：大气固氮过程中涉及的反应为，，，不会产生，D选项符合题意。 活动二：和的性质 问题思考 1.有哪些性质？实验室如何收集和检验呢？ 答案：是无色、无味的有毒气体，难溶于水，常温下能与氧气反应生成红棕色的，化学方程式为。收集用排水法，检验方法是观察无色气体变为红棕色。同时，中毒原理与相似，会与血红蛋白结合，使其失去携带的能力。 2.有哪些性质？标准状况下，是 1 mol 吗？ 答案：是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，能与水发生反应，化学方程式为，工业上利用这一原理生产硝酸。还存在（无色）的平衡体系。由于存在的平衡体系，标准状况下不是 1 mol。 例题讲解 【对应训练1】下列关于的说法正确的是（ ） A. 易溶于水 B. 无色无味的无毒气体 C. 常温下能与氧气反应 D. 可用排空气法收集 答案：C 解析：难溶于水，是无色无味的有毒气体，常温下能与氧气反应生成，不能用排空气法收集，应该用排水法收集，A、B、D选项错误，C选项正确。 【对应训练2】下列关于的说法错误的是（ ） A. 红棕色气体 B. 能与水反应生成硝酸和一氧化氮 C. 是酸性氧化物 D. 能形成酸雨和光化学烟雾 答案：C 解析：是红棕色气体，能与水反应，能形成酸雨和光化学烟雾，但它不是酸性氧化物，酸性氧化物是能与碱反应只生成盐和水的氧化物，与水反应除了生成硝酸还生成，不符合这一特点，C选项说法错误，A、B、D选项说法正确。 活动三：人工固氮 问题思考 自然固氮虽然能为自然界提供一定量的含氮化合物，但随着人类对氮素需求的增加，自然固氮已经不能满足需求了，那人类是如何进行人工固氮的呢？ 答案：人工固氮包括仿生固氮和合成氨等方式。对于仿生固氮，某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用；对于合成氨，反应的化学方程式为。 例题讲解 【对应训练】下列属于人工固氮的是（ ） A. 生物固氮 B. 大气固氮 C. 合成氨 D. 以上都不是 答案：C 解析：人工固氮包括仿生固氮和合成氨等，合成氨是典型的人工固氮方式，生物固氮和大气固氮属于自然固氮，C选项正确，A、B、D选项错误。 （四）综合例题讲解 1.下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A. 通常情况下，氮气性质比较稳定 B. 可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C. 1 mol N₂与3 mol H₂完全反应生成2 mol NH₃ D. 氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 答案：A 解析：氮气分子中含有氮氮三键，性质比较稳定，A项正确；不能在中燃烧，与在放电或高温条件下反应生成，B项错误；与的反应是可逆反应，1 mol 与3 mol 不可能完全反应生成2 mol ，C项错误；氮气中氮元素的化合价为0价，在化学反应中既可以升高也可以降低，既可作氧化剂，也可作还原剂，D项错误。 2.下列关于氮的固定，说法不正确的是 A. 在雷雨天，可直接转化 B. 工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物的过程被称之为人工固氮 C. 氮的固定的过程中氮原子有可能被氧化，也有可能被还原 D. 一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的转化为硝酸盐 答案：B 解析：A项，雷雨天，氮气和氧气能反应生成一氧化氮，正确；B项，工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物，是不同氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，不是人工固氮，错误；C项，氮的固定的过程中，氮元素化合价有可能升高，如氮气变为一氧化氮，也有可能降低，如氮气变为氨气，即氮原子有可能被氧化，也有可能被还原，正确；D项，一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的转化为硝酸盐，形成氮肥，属于生物固氮，正确。 3.下列关于和的说法正确的是 A. 是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物 B. 不能由和直接化合得到 C. 和均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D. 在空气中可以长久的存在 答案：B 解析：A. 酸性氧化物是能与碱反应只生成盐和水的氧化物，与水反应除了生成硝酸还生成，所以不属于酸性氧化物，A选项错误；B. 和在放电或高温条件下反应生成，而不是，所以不能由和直接化合得到，B选项正确；C. 能与空气中的氧气反应生成，所以不能用排空气法收集，只能用排水法收集；能与水反应，所以不能用排水法收集，只能用向上排空气法收集，C选项错误；D. 在空气中会与氧气迅速反应生成，所以在空气中不能长久存在，D选项错误。答案选B。 1．下列关于氮气的说法中，正确的是(　　) A．通常情况下，氮气性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 D．氮元素是活泼的非金属元素，氮气在化学反应中只能作氧化剂 【答案】A 【解析】氮气分子中含有氮氮三键，性质比较稳定，A项正确；N2不能在O2中燃烧，N2与O2在放电或高温条件下反应生成NO，B项错误；N2与H2的反应是可逆反应，1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3，C项错误；氮气中氮元素的化合价为0价，在化学反应中既可以升高也可以降低，既可作氧化剂，也可作还原剂，D项错误。 2．下列关于氮的固定，说法不正确的是 A．在雷雨天，N2可直接转化NO B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物的过程被称之为人工固氮 C．氮的固定的过程中氮原子有可能被氧化，也有可能被还原 D．一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的N2转化为硝酸盐 【答案】B 【解析】A项，雷雨天，氮气和氧气能反应生成一氧化氮，正确；B项，工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物，是不同氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，不是人工固氮，错误；C项，氮的固定的过程中，氮元素化合价有可能升高，如氮气变为一氧化氮，也有可能降低，如氮气变为氨气，即氮原子有可能被氧化，也有可能被还原，正确；D项，一些豆科植物的根瘤菌可以将空气中的N2转化为硝酸盐，形成氮肥，属于生物固氮，正确。 3．下列关于NO和NO₂的说法正确的是 A．NO₂是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物 B．NO₂不能由N₂和O₂直接化合得到 C．NO和NO₂均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D．NO在空气中可以长久的存在 【答案】B 【解析】A. 酸性氧化物是能与碱反应只生成盐和水的氧化物，NO₂与水反应除了生成硝酸还生成NO，所以NO₂不属于酸性氧化物，A选项错误；B. N₂和O₂在放电或高温条件下反应生成NO，而不是NO₂，所以NO₂不能由N₂和O₂直接化合得到，B选项正确；C. NO能与空气中的氧气反应生成NO₂，所以不能用排空气法收集，只能用排水法收集；NO₂能与水反应，所以不能用排水法收集，只能用向上排空气法收集，C选项错误；D. NO在空气中会与氧气迅速反应生成NO₂，所以NO在空气中不能长久存在，D选项错误。答案选B。 4．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如图实验。按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。 （1）打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，观察到的现象是 ，产生此现象的化学方程式为 。 （2）关上止水夹，轻轻摇动烧瓶，观察到的现象为① ；② ，产生此现象的化学方程式为 。 （3）烧杯中盛放的是酸性高锰酸钾溶液，能吸收尾气，已知NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2＋，写出该反应的离子方程式 。 【答案】（1）气体由无色变为红棕色 2NO＋O2=2NO2 （2）烧瓶中红棕色气体又变为无色 烧杯中导气管中液面上升 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO （3）5NO＋3MnO＋4H＋=5NO＋3Mn2＋＋2H2O 【解析】（1）无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，反应的化学方程式为：2NO+O2=2NO2； （2）NO2与水接触反应生成硝酸和NO，化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，红棕色NO2气体又变为无色NO气体，烧瓶中气体物质的量减小导致烧瓶中气体压强减小，烧杯中溶液进入导气管； （3）NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2+，一氧化氮被氧化生成硝酸盐，反应的离子方程式为：5NO＋3MnO＋4H＋=5NO＋3Mn2＋＋2H2O。 一、氮气及氮的固定 （1）氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应，分为自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）和人工固氮（合成氨工业，仿生固氮），氮的化合物之间的转化不能称为氮的固定。 （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（高温、放电）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等反应)，又有还原性(与O2等反应)。 二、NO和NO2的物理性质、化学性质和制法对比 　 NO NO2 物理性质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化学性质 毒性 有毒 有毒 与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O 氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2 还原性 2NO+O2=2NO2 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 制法 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O　 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O 收集方法 　排水法 向上排空气法 考点1 氮气 1．氮气是一种不活泼的气体，其根本原因是 A．氮气有还原性 B．氮原子的半径较小 C．氮气是双原子分子 D．使氮气分子中的氮氮三键断裂需要吸收很高的能量 【答案】D 【解析】氮气是一种不活泼的气体，原因为氮气分子中存在氮氮三键，氮氮三键断裂需要吸收很高的能量，因此氮气的化学性质较稳定，与其具有还原性、原子半径较小、是双原子分子无关，答案选D。 2．下列关于氮及其氧化物的说法中错误的是 A．通常情况下N2性质很稳定，可以在电焊时作保护气 B．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物 C．，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 D．在反应中，N2作氧化剂 【答案】B 【解析】A．通常情况下N2性质很稳定，故可以在电焊时作保护气，A正确；B．酸性氧化物是指能与碱反应只生成盐和水的氧化物，部分酸性氧化物与水反应生成相应的酸，但NO2与水反应生成HNO3，还生成NO，故不是酸性氧化物，B错误；C．汽车气缸中燃料燃烧时产生高温条件，因发生，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一，C正确；D．在反应中，N元素的化合价降低，被还原，故N2作氧化剂，D正确；故答案为：B。 考点2 氮的固定 3．下列反应不属于氮的固定反应是 A．N2＋3MgMg3N2 B．N2+3H22NH3 C．2NO＋O2=2NO2 D．N2＋O22NO 【答案】C 【解析】氮的固体是指将游离态的氮转化为化合态，反应A、B、D均将氮气转化为含氮化合物，属于氮的固定，反应C是将一种化合态的氮转化为另一种化合态，不属于氮的固定；故答案为C。 4．下列反应属于氮的固定的是 A．NO和O2生成NO2 B．空气在雷电作用下产生NO C．铜与浓硝酸反应产生NO2 D．NH4Cl与Ca(OH)2反应生成NH3 【答案】B 【分析】游离态的N转化为化合态N的过程是氮的固定，据此判断； 【解析】A．NO转化为NO2，是化合态N转化为化合态N，不属于N的固定，故A错误； B．空气中的氮气在放电条件下与氧气化合生成NO属于氮的固定，故B正确； C．浓硝酸转化为NO2，是化合态N转化为化合态N，不属于N的固定，故C错误； D． NH4Cl转化为NH3，是化合态N转化为化合态N，不属于N的固定，故D错误； 故选：B。 5．下列过程属于人工固氮的是 A．分离液态空气制氮气 B．工业合成氨 C．豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨 D．打雷闪电时氮气转化为含氮化合物 【答案】B 【分析】人工固氮主要是针对生物固氮而言，通过化学方法，制备出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温常压下与水及二氧化碳等反应，转化为氨态氮或铵态氮，进而实现人工合成大量的蛋白质等，最终实现工厂化生产蛋白质食品。 【解析】A．工业获取氮气，A错误； B．工业合成氨符合人工固氮的概念，B正确； C．豆科植物的根瘤菌将氮气转化为氨为生物固氮，C错误； D．打雷闪电时氨气转化为含氮化合物为自然固氮，D错误； 故选B。 考点3 NO和NO2的性质 6．下列对NO和NO2的描述正确的是 A．NO2与水的反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂 B．NO是无色气体，可用向上排空气法收集 C．NO2可由N2和O2直接化合得到 D．从元素化合价角度看，NO只有还原性 【答案】A 【解析】A．与水发生反应：，氮元素由+4价变为+5价和+2价，则既是氧化剂又是还原剂，A项正确； B．NO易与反应生成，不能用排空气法收集，只能采用排水法收集NO，B项错误； C．和在高温或放电条件下反应生成NO，不能直接得到，C项错误； D．NO中氮元素显+2价，处于中间价态，则NO既有氧化性又有还原性，D项错误； 故选A。 7．核酸是细胞内具有遗传功能的物质，NO属于细胞间的通信物质，两者有机结合起来共同承担人体新陈代谢的任务。下列对NO的叙述不正确的是 A．NO是一种无色无味的有毒气体 B．实验室收集NO可用排空气法 C．NO的生物学作用和其作用机理在医学领域中有很高的研究价值 D．NO难溶于水且不与水反应，可用排水法收集 【答案】B 【解析】A．NO是一种无色无味的有毒气体，遇空气会与其中的O2反应产生红棕色的NO2气体，A正确； B．NO与空气中的O2会反应产生红棕色的NO2气体，因此不能用排空气的方法收集，B错误； C．研究发现：NO在心脑血管调节、免疫调节等方面有着十分重要的作用，故NO的生物学作用和其作用机理在医学领域中有很高的研究价值，C正确； D．NO难溶于水且不能与水反应，因此可用排水法收集NO气体，D正确； 故选B。 8．室温下，将充满NO2的试管倒立在水中，实验现象如图所示。下列分析不正确的是 A．NO2易溶于水，不能用排水法收集 B．试管中剩余的无色气体是未溶解的NO2 C．向试管中再缓缓通入少量O2，试管中的液面上升 D．取试管中的溶液，滴加紫色石蕊溶液，溶液显红色，说明NO2与H2O反应生成了酸 【答案】B 【来源】云南省昆明市第一中学2022-2023学年高一下学期期中考试化学试题 【分析】NO2与H2O发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO。 【解析】A．NO2易溶于水，与水能发生化学反应，不能用排水法收集，A正确； B．根据分析，试管中剩余的无色气体是未溶解的NO，NO2是红棕色气体，B不正确； C．由于2NO+O2=2NO2，则向试管中再缓缓通入少量O2，继续生成NO2，又与水反应，导致试管内气压下降，试管中的液面上升，C正确； D．据分析，NO2与H2O反应生成了硝酸，硝酸使紫色石蕊溶液显红色，D正确； 故选B。 9．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如图实验。按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。 （1）打开止水夹，推动针筒活塞，使氧气进入烧瓶，观察到的现象是 ，产生此现象的化学方程式为 。 （2）关上止水夹，轻轻摇动烧瓶，观察到的现象为① ；② ，产生此现象的化学方程式为 。 （3）烧杯中盛放的是酸性高锰酸钾溶液，能吸收尾气，已知NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2＋，写出该反应的离子方程式 。 【答案】（1）气体由无色变为红棕色 2NO＋O2=2NO2 （2）烧瓶中红棕色气体又变为无色 烧杯中导气管中液面上升 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO （3）5NO＋3MnO＋4H＋=5NO＋3Mn2＋＋2H2O 【解析】（1）无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2，反应的化学方程式为：2NO+O2=2NO2； （2）NO2与水接触反应生成硝酸和NO，化学方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，红棕色NO2气体又变为无色NO气体，烧瓶中气体物质的量减小导致烧瓶中气体压强减小，烧杯中溶液进入导气管； （3）NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2+，一氧化氮被氧化生成硝酸盐，反应的离子方程式为：5NO＋3MnO＋4H＋=5NO＋3Mn2＋＋2H2O。 / 学科网（北京）股份有限公司 $