第5章 第2节 第1课时 氮气和氮的氧化物（学用Word）-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本讲义聚焦高中化学“氮气和氮的氧化物”核心知识点，系统梳理氮气的“位、构、性”、存在形态、物理及化学性质（含分子结构、稳定性及与镁、氢气、氧气的反应），进而阐述氮的固定（含义与类型），再过渡到一氧化氮和二氧化氮的物理性质、化学性质（NO与O₂反应、NO₂与水反应）及实验探究，构建从元素性质到物质性质再到应用的学习支架。 该资料以实验探究为特色，通过注射器中NO与O₂、水的反应实验，培养学生科学探究与实践能力。结合“雷雨发庄稼”等真实情境及氮循环分析，渗透科学态度与责任。归纳总结NO、NO₂溶于水计算规律，提升科学思维，课中辅助教师实验教学，课后助力学生通过习题与归纳查漏补缺，巩固知识。

第1课时　氮气和氮的氧化物 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解N2、NO和NO2的主要性质。 2.认识N2、NO和NO2在生产中的应用和对生态环境的影响。 知识点一　氮气与氮的固定 1.氮元素的“位、构、性” （1）“位、构、性” （2）成键特点 氮原子一般通过　　　　　　与其他原子相互结合构成物质。 2.氮元素的存在形态 3.氮气的物理性质 无色无味的难溶于水的气体，密度与空气相近（1.25 g·L－1）。 4.氮气的化学性质 （1）分子结构 ①氮分子内两个氮原子间以　　　　结合，电子式为　　　　，结构式为　　　　。 ②问题探究 根据氮原子核外电子排布和氮气分子的结构，预测氮气的化学活性？ （2）化学性质 ①稳定性 氮气的化学性质很　　　　，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。 ②氮气的反应 在高温、放电等条件下，氮气可以与镁、氢气、氧气等物质发生化合反应。写出氮气与下列物质发生反应的化学方程式，并指出氮气体现的性质（填“氧化”或“还原”）。 a.金属镁：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，氮气表现　　　　　性； b.氢气：N2＋3H22NH3，氮气表现　　　　性； c.氧气：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，氮气表现　　　　性。 【教材挖掘】 镁条在空气中燃烧，生成的固体物质有哪些？ 5.氮的固定 （1）含义 将大气中　　　　的氮转化为　　　　　　的过程叫做氮的固定。 （2）类型 　　固氮 大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物 通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨 　　固氮 人类则通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，如工业合成氨 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）应用氮气保护博物馆文物或粮食，利用了氮气的密度与空气相近。（　　） （2）氮在自然界只有正价态的化合物，没有负价态。（　　） （3）氮的固定中氮元素一定被氧化。（　　） （4） 工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮。（　　） （5）N2和O2在放电的条件下会直接生成NO2。（　　） （6）氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键。（　　） 2.下列说法中，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.通常情况下，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.动植物体内的蛋白质含有氮元素 3.氮在自然界中的循环如下图所示。 （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”）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　　　　（填“氧化”或“还原”）性。 知识点二　一氧化氮和二氧化氮 1.一氧化氮 （1）物理性质 颜色 状态 水溶性 气体 （2）化学性质 NO具有较强的还原性，在常温下与氧气反应生成NO2，化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.二氧化氮 （1）物理性质 颜色、状态 气味 密度 水溶性 特性 　　色气体 刺激性气味 密度比空气的　　　 　　溶于水 　　液化 （2）化学性质 ①NO2与水的反应 NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，工业上利用这一原理生产硝酸，化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②实验探究 实验装置 实验 操作 在如图注射器里充入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 实验现象 无明显现象 无色气体变为红棕色 气体红棕色变浅至消失，有无色气体生成，注射器活塞向内滑动 结论与解释 ①NO不溶于水，也不与水反应，但能与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2，化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②NO2能与水反应生成无色的NO，化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【教材挖掘】 （1）如果要将注射器中的NO充分转化为硝酸，可以采取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ （2）闪电是大家非常熟悉的自然现象。农谚说“雷雨发庄稼”，你能解释该谚语包含的化学原理吗？请写出相关转化的化学反应方程式。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法。（　　） （2）由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法。（　　） （3）NO2与H2O反应生成HNO3，故NO2是酸性氧化物。（　　） （4）NO或NO2与足量氧气、水反应可以全部转化为硝酸。（　　） 2.下列对NO和NO2的描述正确的是（　　） A.NO2与水的反应中，NO2是氧化剂 B.NO是无色气体，可用向上排空气法收集 C.NO、NO2均可用排水法收集 D.从元素化合价角度看，NO既有氧化性又有还原性 3.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）。 试回答下列问题： （1）写出观察到的现象（可不写满，也可补充）： ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）上述过程中发生反应的化学方程式有　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）最终试管中剩余的气体是　　　　，体积为　　　　。 归纳总结 NO、NO2溶于水的相关计算 根据3NO2＋H2O2HNO3＋NO　① 2NO＋O22NO2　② ①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3， ①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O4HNO3。 具体计算： 1.NO2和O2混合气体与水反应 由4NO2＋O2＋2H2O4HNO3可知 当体积比V（NO2）∶V（O2） 2.NO 和O2混合气体与水反应 由4NO＋3O2＋2H2O4HNO3可知 当体积比V（NO）∶V（O2） 3.原子守恒法计算 以上2种方法都可以根据原子守恒分析计算。 4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2分子N2O5的组成，都与N2O5＋H2O2HNO3相当。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。 4.剩余气体的判断 无论是单一气体（NO2），还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体溶于水，若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 1.（苏教版习题）下列反应中，不属于氮的固定的是（　　） A.N2和H2在一定条件下合成NH3 B.豆科植物把空气中的氮气转化为化合态的氮 C.雷电时，空气中的N2与O2反应生成NO D.由NH3制碳酸氢铵 2.下列说法正确的是（　　） A.氮气化学性质不活泼，原因是N的非金属性较弱 B.氮气与氧气在汽车内燃机中高温反应，氧气过量直接生成NO2 C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定 D.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐 3.将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是（　　） A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.3∶1 4.以下是氮循环的一部分： （1）NO2的颜色是　　　　。 （2）反应①的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　， 其中氧化剂是　　　　。 （4）治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应： 2NO＋2CO2CO2＋N2，当生成2 mol N2时，被还原的NO为　　　　mol。 提示：完成课后作业　第五章　第二节　第1课时 4 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气和氮的氧化物 知识点一 1.（1）二　ⅤA　2　5　－3　＋5　（2）共用电子对 2.氮分子　蛋白质　硝酸盐　铵盐 4.（1）①共价三键　∶N︙︙N∶　N≡N ②提示：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。 （2）①稳定　②a.N2＋3MgMg3N2　氧化　b.氧化　c.N2＋O22NO　还原 【教材挖掘】 提示：有MgO、Mg3N2和C。反应为O2＋2Mg2MgO、N2＋3MgMg3N2和 CO2＋2Mg2MgO ＋ C。 5.（1）游离态　氮的化合物　（2）自然　人工 知识点二 1.（1）无色　不溶于水　（2）2NO＋O22NO2 2.（1）红棕　大　易　易　（2）①3NO2＋H2O2HNO3＋NO　②2NO＋O22NO2　3NO2＋H2O2HNO3＋NO 【教材挖掘】 （1）提示：可以继续吸入足量的空气。上述实验对工业上生产硝酸的启示是在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸，充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。 （2）提示：雷雨天时在闪电的作用下，空气中氮气与氧气反应生成NO，然后发生NO→NO2→HNO3，HNO3随雨水进入土壤，HNO3跟土壤中的矿物作用生成硝酸盐，为植被提供了丰富的氮肥。相关反应方程式为N2＋O22NO，2NO＋O22NO2，3NO2＋H2O2HNO3＋NO。 第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气和氮的氧化物 知识点一 【对点训练】 1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）× 2.C　通常情况下，氮气的性质不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。 3.（1）人工固氮　N2＋3H22NH3　氧化 （2）豆科植物的根瘤菌　N2＋O22NO　还原 知识点二 【对点训练】 1.（1）√　（2）√　（3）×　（4）√ 2.D　NO2与水发生反应：3NO2＋H2O2HNO3＋NO，氮元素由＋4价变为＋2价和＋5价，则NO2既是氧化剂又是还原剂，A错误；NO易与O2反应生成NO2，不能用排空气法收集，可采用排水法收集，B错误；NO2与H2O反应，不能用排水法收集，C错误；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正确。 3.（1）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）2NO＋O22NO2　3NO2＋H2O2HNO3＋NO （3）NO　1.0 mL 解析：（1）通入的O2与NO反应生成NO2：2NO＋O22NO2，有红棕色气体生成；生成的NO2溶于水：3NO2＋H2O2HNO3＋NO，气体体积减小，试管内液面上升；最终NO有剩余，试管内剩余无色气体。（2）上述过程中发生反应的化学方程式有2NO＋O22NO2、3NO2＋H2O2HNO3＋NO。（3）设1.5 mL O2全部参加反应，由总反应4NO＋3O2＋2H2O4HNO3可知，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气体的体积是1.0 mL。 【随堂演练】 1.D　由游离态的氮转化为化合态的氮的过程为氮的固定，D项NH3不是游离态，错误。 2.D　氮气化学性质不活泼，原因是N≡N键能大，A错误；氮气与氧气在汽车内燃机中高温反应生成NO，NO进一步被氧气氧化生成NO2，B错误；氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，C错误；“雷雨发庄稼”所包含的化学变化：放电时N2被O2氧化产生NO，NO被O2氧化为NO2，NO2与H2O反应产生HNO3，HNO3进一步转变为硝酸盐，硝酸盐中硝态氮肥可被植物吸收，D正确。 3.C　将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解： 解得：x＝，V（N2）＝V－＝，故＝。 4.（1）红棕色 （2）N2＋O22NO （3）3NO2＋H2O2HNO3＋NO　NO2 （4）4 解析：空气中的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，N2＋O22NO，NO常温下易与空气中的O2反应生成红棕色的NO2气体，2NO＋O22NO2，NO2气体有毒，易与水反应生成HNO3（A）和NO，3NO2＋H2O2HNO3＋NO。（1）NO2是红棕色气体。（2）反应①的化学方程式是N2＋O22NO。（3）NO2与水反应生成NO和HNO3，化学方程式为3NO2＋H2O2HNO3＋NO；NO2中N的化合价由＋4价歧化为＋5价和＋2价，因此NO2既是氧化剂又是还原剂。（4）NO与CO反应生成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2，N的化合价由＋2价降低为0价，化合价降低被还原，生成2 mol N2，被还原的NO为4 mol。 学科网（北京）股份有限公司 $