（教师版）4 第五章 第二节 第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂同步复习（人教版）

第五章化工生产中的重要非金属元素 五维课堂兰 第二节氮及其化合物 第1课时 氨气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮 课程标准 核心素养 1.结合真实情境中的应用实例，了解氮的固定及 ①宏观辨识与 能从物质类别和元素化合价的角度，预测氮气 其类型，认识其在生产中的意义 微观探析 及氮的氧化物的性质及转化 2.结合真实情境并通过实验探究，了解氮气的 能根据教材中给出的有关雷雨天固氮，设计简 主要性质，认识合成氨在氮的循环及农业生 ②科学探究与 单的实验方案，完成操作，观察现象，对实验现 产中的重要意义 创新意识 象作出解释 3.通过实验探究，了解氮的氧化物的主要性质， 能主动关心与环境保护有关的酸雨的危害与 结合真实情境认识氮的氧化物在生产中的应 ③科学态度与 防治等社会热点问题，形成与环境和谐共处 用和对生态环境的影响 社会责任 合理利用自然资源的观念 教材梳理。探新知 对应学生讲义P13 一、氮气与氮的固定 2.氮的固定 1.氮气 (1)含义：将大气中游离态的氮转化为含氮化合物的 (1)氮元素的存在 过程叫做氮的固定。 ①氮原子的结构 (2)分类： 原子结构示意图 般通过共用电子对 自然（高能固氮(N2十O2 放电或高温2NO) 氮的 固氮（生物固氨（豆科植物的根瘤菌固氮） 与其他原子结合。 固定 ②自然界中，氨元素主要以氮气的形式存在于空 人工（合成氨(N2+3H2 高温，高压2NH) 催化剂 气中， 固氮仿生固氮 主要 以氮分子的形式存在于空气中 3.自然界中氨的循环 氮元素 存在于动植物体内的蛋白质中， 硝酸盐 的存在 部分 根瘤菌 等含氮 生物 蛋白 微生物 NH: NO 存在于土壤、海洋里的 中的 化合物 转化 酸 分解 和NH 硝酸盐和铵盐中 放电 (2)氮气的物理性质 氮的氧化物 降水 土壤和水体 颜色状态 气味 密度 溶解性 二、NO和NO, 无色 气体无味 密度与空气接近 难溶于水 1.物理性质 (3)氮气的化学性质 物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 氮气的化学性质稳定，通常很难与其他物质发生 NO 无色 气体 无味 有毒 不溶于水 化学反应。 NO2 红棕色 气体 刺激性 有毒 易溶于水 放电或高温 ①还原性N2+O, =2NO 2.化学性质 ②氧化性 在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，反应的 a.N2与H2反应生成NH3,反应的化学方程式为 化学方程式为 N,十3H,高温商压2NH。 催化剂 (1)NO-NO2:2NO+02-2NO2; b.在点燃条件下与金属镁反应，化学方程式为N2 (2)NO2→NO:3NO2+H2O-2HNO3+NO(工业 +3Mg点脑Mg,N, 制取硝酸)。 ·23· 世五维课堂 化学·必修第二册 重难突破。释疑惑 对应学生讲义P14 要点氮的氧化物溶宇水的计算 [思路点拨了胶头滴管内的水进入集气瓶后，烧 1.化学方程式法 杯中的水倒吸进入集气瓶，说明集气瓶中的气体 (1)有关化学方程式 溶于水或能与水反应，导致集气瓶内气体压强减 ①3NO2+H2O-2HNO,+NO 小。条件为光照（置于光亮处），暗示可能有两种 ②4NO,+O2+2H2O-4HNO 情况：(1)混合气体本身易溶于水或能与水反应， ③4NO+3O2+2H,O-4HNO3 (2)不同情况及剩余气体的体积 但不生成气体或生成物的气体分子数减少；(2)混 发生 剩余 合气体在光照条件下发生反应，生成物易溶于水 气体 剩余气体的量 反应 气体 或生成物的气体分子数减少。 NO, ① N() y0,) 解析：D[①CO和O2在光照条件下不反应，且均 N)+N()2 ① N() V(NO)+号V(NO.) 难溶于水，不符合题意；②NO与O,可发生反应2NO +O,-2NO,、3NO2+H,O-2HNO3+NO,生成 V(NO,) =4:1 V(O2) @ 无 0 物易溶于水且气体分子数减少，符合题意；③在O,存 N()2+()2 V(NO2>4:1 V((O2) ①② N() 专v0,)40, 在的条件下，NO,可与水发生反应：4NO,+O,+2HO =4HNO3,生成物溶于水且气体分子数减少，符合 V(NO2∠4：1 V(O2) @ (02 V(O2)- V(NO:) 题意；④N,和H在光照条件下不反应，且均难溶于 V(N() 水，不符合题意。] =4:3 ③ 0 V((02) 无 心状元笔记 N)+) V(NO)>4:3 V(O2) ③ NO 4 V(N()) V(0) 1.对薰氧化物的理解要注意两方面：(1)NO是 V(NO)∠4：3 子NO 无色、难溶于水的气体，密度比空气的略大，常温下 V(O2) ③ 0 V(02) 可与O,反应生成NO2; 2.电子守恒法 (2)NO为红棕色气体，能与水反应，化学方程式为 当NO或NO转化为HNO,时要失去电子，若上 3NO2+HO-2HNO3+NO。 述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且 得失电子数必然相等，这是电子守恒法解答此类题 2.N2与O2在常温下不发生反，在放电或高温 目的依据。 条件下直接反应生成N0而不是NO2。 3.差量法 O[学以致用] O[典例示范] (双选)现有NO2和O2混合气体12mL,通入足量 [典例]如图所示，集气瓶内充满某混合气体，将集气 瓶置于光亮处，然后挤压胶头滴管使胶头滴管内的 水中，充分反应后剩余气体2ml(同温同压下)，则 水进入集气瓶，发现烧杯中的水会倒吸进人集气 原混合气体中氧气的体积是 () 瓶，则集气瓶内的混合气体可能是 A.1.2 mI. B.2.4 mI. C.3 mL D.4 mL 解析：AD[根据化学方程式：①4NO2+O2+ 2H,O-4HNO,23NO,+H,O-2HNO,+ ①CO、O2 ②NO、O,③NO2,O2 NO,剩余气体可能为O2,也可能为NO。设原混合 ④N2、H2 A.①② B.②④ 气体中O2的体积为x,则NO2的体积为(12一x), C.③④ D.②③ 若剩余气体为O2,根据方程式① ·24· 第五章化工生产中的重要非金属元素 五维课堂型 4NO,+0,+2H,O-4HNO NO,需6mLNO2,根据方程式① 4 1 4NO,+O,+2H2O-4HNO (12-x) 1(12-x) 4 1 可列方程：12-）十子(12-)+2=12，解得：2 4.x x 则可列方程：4x十x十6=12，解得：x=1.2mL,A =4mL,D项正确；若剩余气体为NO,根据方程式 ②3NO2+H2O-2HNO,+NO,要生成2mI 项正确，故答案为A项和D项。] ● 随堂自测。夯基础 对应学生讲义P14 1.关于氮气的性质的说法中，错误的是 () 解析：D[NO、NO2等不是酸性氧化物，A项错 A.氨在自然界中既以游离态存在，又以化合态存在 误；NO,中氨元素为最高价，只有氧化性，B项错 B.通常条件下，氮气性质很不活泼 误；尽管NO,与H2O反应生成HNO,但N的价 C.氮气可在氧气中燃烧生成一氧化氮 态发生了变化，故NO,不是酸性氧化物，C项错 D.大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着 误；一氧化氨和二氧化氮都有毒，故D项正确。] 氨的循环 5.如图所示，将一瓶充满NO,气体的试管倒扣在水 解析：C[通常条件下，氨气的性质很不活泼，在放 槽中，气体颜色由 逐渐变为 色， 电或高温条件下，能与氧气反应。] 2.农业上有一句俗语“雷雨发庄稼”，该过程发生的下 试管内的液面会逐渐 ；当反应停止后向试 列变化中不正确的是 ( 管中缓慢通入氧气，气体颜色又由 色逐渐 A.2NO+02-2NO2 变为 色，之后又变为 色，试管内 B.3NO2+H2O=2HNO3+NO 的液面会 ,用化学方程式表示试管中发生 C.N,十20，放电2N0, 的化学反应 D.HNO,与土壤中的矿物作用生成硝酸盐 解析：C[“雷雨发庄稼”原理是在放电条件下，氨 气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氨气体，N2 十O,电2N0,一氧化氨不溶于水，在常温下易跟 0 空气中的氧气化合，2NO十O2一2NO2,生成红棕 色的二氧化氮气体；二氧化氮易溶于水，它溶于水 后生成硝酸和一氧化氨，3NO2十H2O—2HNO3 十NO,HNO?与土壤中的矿物作用生成硝酸盐，供 植物吸收，错误的为C。] 解析：NO2气体为红棕色，二氧化氨气体易与水反 3.下列有关氨气的叙述中，错误的是 应生成硝酸(HNO3)和一氧化氨，3NO2十HO A.镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁 一2HNO,+NO,NO为无色，所以气体颜色由红 B.在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO 棕色逐渐变为无色，气体体积减少，试管内的液面 C.氮气既可作氧化剂又可作还原剂 会逐渐上升，当反应停止后向试管中缓慢通入氧 D.1molN2可与3molH完全反应生成2 mol NH 气，一氧化氨常温下就易与空气中的O2反应生成 解析：D[N2、H2合成氨的反应是可逆反应， 红棕色的二氧化氨气体，2NO十O2一2NO2;气体 1molN2与3molH2不能完全反应，故生成NH 颜色又从无色逐渐变为红棕色，4NO2十O2十2H2O 的量小于2mol,D选项错误。] 一4HNO,,之后又变为无色，试管内的液面会继 4.下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是( 续上升。 A.氮的氧化物都是酸性氧化物 答案：红棕色无上升无红棕无继续 B.氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性 上升 C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性 氧化物 3NO2+H2 O-2HNO3+NO 2NO+0,- D.NO和NO2均有毒 2NO2 4NO2+0,+2H,O-4HNO3 ·25· 世五维课堂 化学·必修第二册 课时评价⊙提能力 对应课时作业P7 一、单项选择题 5.下列用途中应用了氮气的稳定性的是 1.下列关于NO,性质的描述不正确的是 ) A.以氮气为原料之一制造硝酸 A.有毒 B.无色气体 B.合成氨气后，制氮肥 C.易溶于水 D.密度比空气的大 C.金属焊接时的保护气 解析：B[A.二氧化氨有刺激性气味，有毒，选项 D.镁可以和氮气反应 A正确；B.二氧化氨为红棕色气体，选项B错误； 解析：C[氨气分子结构中因存在N=N,故性 C.二氧化氨易溶于水、有刺激性气味，选项C正 质稳定，能作金属焊接时的保护气。] 确；D.二氧化氨相对分子质量为46，比空气的平均 6.下列关于NO的叙述正确的是 ) 相对分子质量大，则密度比空气大，选项D正确。] A.常温常压下，含等质量氧元素的NO和CO的体 2.在NO2与水的反应中，NO2的作用是 () 积相等 A.还原剂 B.NO是一种有刺激性气味的红棕色气体 B.氧化剂 C.NO易溶于水，所以可用排空气法收集 C.既是氧化剂又是还原剂 D.NO不能通过化合反应获得 D.既不是氧化剂又不是还原剂 解析：A[A.由NO和CO可知，物质的量相同时 解析：C[在反应3NO2+H2O—2HNO3+NO 含有等质量的氧元素，所以常温常压下，体积相等， 中，NO2中N的化合价为十4价，与水反应后， 故A正确；B.因NO为无色气体，故B错误；C.NO HNO,中N为+5价，NO中N为十2价，所以在 不溶于水，易于被氧气氧化，所以不能用排空气法， 该反应中，NO2既被氧化又被还原。] 故C错误；D.氨气和氧气在放电条件下发生化合 3.运载火箭的推进剂引燃后，尾部喷出大量高温气 反应，生成一氧化氨，故D错误。] 体。该气体主要成分是CO,、H,O、N2、NO等，在 7.如图是氮元素的循环示意图，下列说法不正确的是 发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体，其 原因是 ( 大气中的氮 A.高温下N2遇空气生成NO, ③ B.NO遇空气生成NO2 ① C.CO2与NO反应生成CO和NO2 D.NO与H,O反应生成H2和NO 解析：B[NO遇到O,生成红棕色的NO2,B项 另一 NO 正确。] 细菌↓--N0④ 尿素及动 4.关于氮气的性质的说法中，错误的是 箍物造体细菌 、一些 A.通常情况下，氮气性质很不活泼 →NH3 B.可在氧气中燃烧生成一氧化氮 A.NO,均由氮气经氧化反应得到 C.氮气的化学性质比较稳定，其原因是两原子间的 B.氮素化肥的生产属于人工固氮 结合比较牢固 C.循环中氮元素发生氧化、还原反应 D.跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂 D.尿素及动植物的遗体一定含氮元素 解析：B[由于N分子内两个氨原子间的共价三键 解析：A[NO3除了可以经雷电天气N2与O2反 (N=N)结合，断开该化学键需要较多能量，故N2 应得到，还可以经NH?在一些细菌的作用下得到， 的性质很不活泼，选项A、C正确；N2与H2合成氨 A错误；人为的将N2转化成氨的化合物的过程为 的反应中，N2作氧化剂，H2作还原剂，选项D正 人工固氨，B正确；循环中N2可以生成氧化物被氧 确；N2化学性质稳定，与O2在，点燃的条件下不反 化，也可以固氨得到的硝酸盐变化生成氧化物被还 应，在放电或高温条件下才与O2反应生成NO, 原，C正确；转化关系中可知尿素和动植物遗体能 B选项错误。] 生成氨气说明含氨元素，D正确。] ·26· 第五章化工生产中的重要非金属元素 五维课堂兰 二、不定项选择题 A.反应中CO为氧化剂，N2为氧化产物 8.下列关于自然界中氮循环（如图）的说法正确的是 B.催化转化总反应为2NO+O,+4CO 催化剂 △ 4CO,+N2 气中的 C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO 解析：BD[A.CO与NO2生成氨气和CO2,反应 君电作用 人工固氨 中CO为还原剂，N2为还原产物，A错误；B.从图 示中看，箭头进入的是反应物，箭头出来的是生成 (豆科植物的根瘤) →（氨或铵盐 →亚硝酸甜 硝酸垫 物，催化转化总反应为2N0+O,十4C0维化割 △ 4CO2+N2,B正确；C.NO和O,直接反应生成二 A.“雷电作用”中发生的反应是：N2十O2 放 电2NO 氧化氨，C错误；D.从图示可知，汽车尾气的主要 B.工业合成氨属于人工固氮 污染成分包括CO、NO,D正确。] C,氮元素均被还原 三、非选择题 D.过程①必须有O,参与 11.为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下 实验：按图组装好实验装置，并检查装置气密性， 解析：AB[N2与O2在放电条件下生成NO,A项 实验前用排水法收集半瓶NO气体。 正确；N2与O2反应生成NO时；氨元素被氧化， C项错误；过程①是在无氧的条件下进行，D项 0 错误。] NO 9.伴随着国六标准的出台，以及最严的监管制度出 H20 H20 台，给尾气处理行业带来新的机遇。某汽车生产 (1)打开止水夹，推动针筒活塞，使O,2进人烧瓶 家为汽车装有的一种尾气处理装置使用铂作催化 关上止水夹，首先观察到烧瓶中的现象： 剂，可将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化为无 害的物质，有效降低了尾气对环境的危害。 产生此现象的化学反应方程式为 (2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为 下列有关说法中不正确的是 ① A.铂表面被做成蜂窝状更有利于提高催化效果 ② B.在铂催化下，NO可被CO氧化为N2 产生此现象的化学反应方程式为 C.尾气处理装置使用铂作催化剂可加快CO 解析：(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的 的氧化 NO2。(2)轻轻摇动圆底烧瓶，使得NO2与水发 D.碳氢化合物在铂催化下，可直接将CO氧化 生反应3NO,+H2O-2HNO+NO,所以烧瓶 为CO2 中红棕色气体又变为无色，且烧瓶内压强减小，烧 解析：B[由题意知铂作催化剂，可加快反应速率： 杯中的水倒吸到烧瓶内，导致烧瓶中液面上升。 做成蜂窝状增大了接触面积，有利于提高催化效 答案：(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色2NO+ O,--2NO, 果；CO具有还原性；所以选B。] (2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色 10.随着我国汽车年销量的大幅增加，给空气环境造 ②烧杯中水倒吸到烧瓶中（或烧瓶中液面上升） 成了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化 3NO,+H,O-2HNO,+NO 剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说 12.目前，汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污 法正确的是 染。汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物。 CO (1)汽车燃料中一般不含氮，尾气中所含的NO产 N0、0 CO2、N 生的原因是 NO, 催化剂 化学方程式为 ·27 世五维课堂 化学·必修第二册 (2)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是：在 学方程式为N,十O,就电我商温2NO 汽车的排气管上装上一个催化转化装置，使NO (2)NO和CO反应生成CO2和N2,化学方程式 和CO反应，生成CO2和N2。反应的化学方程式 为 为2N0+200模化剂2C0,十N,. (3)①有利于减少污染；②有利于减少污染；③不 (3)下列措施中，能减少或控制汽车尾气污染有效 现实，是污染后再防护的做法，不可取；④不现实， 且可行的是 大量移居成本较高，不可取。 ①制定严格的尾气排放标准，并严格执行。 ②开发清洁能源，如氢能汽车、太阳能汽车等。 答案：(1)空气中的N2和O2在电火花作用下和 ③市民出行戴防毒面具。 内燃机燃烧产生的高温条件下反应产生NO ④市民大量移居城市郊区。 N,十O,放电或商温2NO 解析：(1)空气中的N2和O2在电火花作用下和 内燃机燃烧产生的高温条件下反应产生NO,化 (2)2N0+2C0催化剂N,+2C0,(3)①② 第2课时 氨和铵盐 课程标准 核心素养 ①宏观辨识与 能从物质类别和元素化合价的角度，预测氨气 微观探析 及铵盐的性质及转化 1.结合真实情境并通过实验探究 了解氨气的主要性质及制备，认 识氨气在工业和农业生产中的 能根据教材中给出的氨气性质的探究问题，设 ②科学探究与 重要意义 计简单的实验方案，完成操作。观察现象，对 创新意识 2.通过实验探究，了解铵盐的主要 实验现象作出解释 性质，认识铵盐在农业生产中的 应用和对生态环境的影响 能主动关心与环境保护有关的氮肥的合理施 ③科学态度与 用等社会热点问题，形成与环境和谐共处、合 社会责任 理利用自然资源的观念 教材梳理。探新知 对应学生讲义P15 一、氨 2.化学性质 1.物理性质 (1)氨气的性质 颜色 H9NH,+H,0一NH,·H,O 气味 密度 溶解性 特性 状态 极易溶于 NH- 盐酸NH,+HC—NH,C; 现象：有白烟产生 水，1体积 无色 刺激性 小于 餐化4NH,+5O, 催化剂 易液化 4NO+6H2O 水能溶解 △ 气体 气味 空气 700体积的 NH3表现还原性 氨气 氨的催化氧化是工业制硝酸的基础。 ·28·