第5章 第2节 第1课时 氮气与氮的固定 1氧化氮和2氧化氮-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 单选版）

第二节　氮及其化合物 学习目标 重点难点 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识氮及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质,实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 重点 1.氮及其重要化合物的性质与相互转化。 2.硝酸的不稳定性和强氧化性。 3.酸雨的概念。 难点 1.二氧化氮的化学性质。 2.硝酸的强氧化性。 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 新知探究(一)——氮气与氮的固定 1.氮元素 结构 氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族,氮原子结构示意图为,一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 分布 在自然界里,氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中 2.氮气 结构 氮分子内两个氮原子间以共价三键结合,电子式为︰N︙︙N︰,结构式为N≡N 物理性质 无色、无味、难溶于水,密度与空气相近,约占空气体积的4/5 化学性质 通常情况下很稳定,难以与其他物质反应。 ①与氢气反应:N2+3H22NH3 ②与氧气反应:N2+O22NO ③与金属镁反应:N2+3MgMg3N2 　　[微点拨]　镁条在空气中燃烧,发生Mg与O2、N2和CO2三个反应,其中Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg+CO22MgO+C。所以Mg着火不能用N2或CO2去灭火。 3.氮的固定 (1)含义: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。 (2)分类 氮的固定 4.氮的循环 应用化学 　　在国民经济和日常生活中,氮气有广泛的用途。将它充灌在电灯泡里,可防止钨丝的氧化,延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。氮气为什么可以作保护气? 　　提示:氮气的化学性质很稳定,常温下不与氧气反应,可以作保护气。 [题点多维训练] 1.(2025·哈尔滨期中检测)下列反应不属于氮的固定的是 (　　) A.工业上利用氮气和氢气合成氨气 B.高温或光照时,浓硝酸受热分解 C.雷雨时,空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮 D.豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物 解析:选B　利用氮气和氢气合成氨气属于氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定,故A错误;浓硝酸受热分解属于一种含氮化合物变为另外一种氮的化合物,不属于氮的固定,故B正确;氮气和氧气反应生成一氧化氮属于自然固氮,故C错误;豆科植物粉红色的根瘤将空气中的氮气转化为含氮化合物属于自然固氮,故D错误。 2.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 解析:选A　氮气分子中含有氮氮三键,性质比较稳定,A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错误;氮气中氮元素的化合价为0价,在化学反应中既可升高也可降低,氮气既可作氧化剂,也可作还原剂,D错误。 3. (2025·江苏卷)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是(　　) A.工业合成氨　　 　 　 B.湿法炼铜 C.高炉炼铁 D.接触法制硫酸 解析：选A　工业合成氨为N2 和H2 反应生成NH3，氮气是直接反应物，A正确；湿法炼铜通过Fe置换CuSO4中的Cu，反应不涉及氮气，B错误；高炉炼铁中氮气作为空气成分进入高炉，但未参与还原铁矿石的主要反应，C错误；接触法制硫酸涉及硫或硫化物的氧化，氮气未参与反应，D错误。 4.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 解析:选D　过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO,A正确;过程③“固氮作用”中氮元素的化合价降低,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中氮元素的化合价降低,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的化合价降低,没有元素的化合价升高,且电荷不守恒,故D错误。 5.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　　　　性(填“氧化”或“还原”,下同)。  (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)过程④中的亚硝酸盐有毒,工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的N会被还原为N2,在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是　　　　(填字母)。  a.H2O2　　　　　　 b.NH4Cl c.KNO3 d.NaOH 答案:(1)人工固氮　N2+3H22NH3　氧化 (2)豆科植物根瘤菌　N2+O22NO　还原 (3)acd 新知探究(二)——NO和NO2 导学设计 1.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。 根据实验可以得出NO的哪些性质? 提示:无色气体,不溶于水。 2.打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。 实验现象:气体变为红棕色,再振荡后气体又变为无色,同时注射器的活塞向内移动。 (1)根据上述实验,能得出NO、NO2的什么性质? 提示:NO易被O2氧化为NO2,NO2为红棕色,易溶于水,发生反应的化学方程式为2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (2)实验室如何收集NO、NO2? 提示:NO用排水法;NO2用向上排空气法。 (3)已知NO2可被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O;NO与NO2等物质的量时也可被NaOH溶液吸收,反应的化学方程式为NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O。NO和NO2是否为酸性氧化物?为什么? 提示:均不是;酸性氧化物与碱不发生氧化还原反应。 [系统融通知能] 1.氮的氧化物 N的化合价 +1 +2 +3 +4 +5 对应氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 　　其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5,对应的酸分别为HNO2和HNO3。 2.NO和NO2的物理性质 物质 颜色、状态 气味 水溶性 NO 无色气体 无味 不溶于水 NO2 红棕色气体 有刺激性气味 易溶于水 3.NO和NO2的化学性质 物质 NO NO2 与氧气反应 2NO+O2===2NO2 不反应 与水反应 不反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO 与氢氧化钠的反应 不反应 2NO2+2NaOH=== NaNO3+NaNO2+H2O 　　[注意]　3NO2+H2O===2HNO3+NO反应中NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。 应用化学 　　发射“嫦娥”六号探测器运载火箭的推进剂引燃后,产生大量高温气体从尾部喷出。该气体主要成分是CO2、H2O、N2、NO等,在发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体,你能解释其中原因吗? 　　提示:NO遇空气生成NO2。 [题点多维训练] 题点(一)　NO、NO2的性质 1.下列对NO、NO2的描述不正确的是 (　　) A.NO2是红棕色气体 B.NO通常用排空气法收集 C.NO、NO2在一定条件下可相互转化 D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一 解析:选B　NO与O2反应,不能用排空气法收集,应用排水法收集。 2.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管完全被水充满,原来试管中盛装的不可能是 (　　) A.氮气与二氧化氮的混合气体 B.氧气与二氧化氮的混合气体 C.一氧化氮与二氧化氮的混合气体 D.二氧化氮气体 解析:选A　二氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,一氧化氮与水、氧气可发生反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,因此B、C、D项水均能充满试管;氮气不溶于水,在溶液中不能与氧气反应,水不能完全充满试管,A项符合题意。 3.现有NO2、O2的混合气体12 mL,通入足量水中,充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积可能是　　　　。  解析:(总反应式法)根据有关的反应: 4NO2+O2+2H2O===4HNO3、3NO2+H2O===2HNO3+NO 设原混合气体中O2的体积为V(O2),剩余气体可能是O2,也可能是NO。 ①若剩余O2,则V剩=V(O2)-[12 mL-V(O2)]=2 mL,解得V(O2)=4 mL。 ②若剩余NO,则V剩=[12 mL-V(O2)-4V(O2)]=2 mL,解得V(O2)=1.2 mL。 答案:4 mL或1.2 mL 4.如图所示,向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体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)最终试管中剩余的气体是　　　　　,其体积为　　　　。  解析:(1)NO遇O2迅速反应生成NO2:2NO+O2===2NO2,然后NO2与水反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,导致试管中的液面上升,最终剩余的气体是无色的NO。 (2)将分析(1)中两个反应合并可得: 4NO+2H2O+3O2===4HNO3 4　　　　　3 V(NO)　　 1.5 mL 解得V(NO)=2.0 mL,故最终试管内剩余NO气体,其体积为(3.0-2.0)mL=1.0 mL。 答案:(1)①试管内的无色气体变为红棕色 ②试管内液面上升　③试管内剩余无色气体 (2)NO　1.0 mL 题点(二)　NO、NO2的性质实验探究 5.已知浓硝酸与铜反应产生NO2。利用NO、O2和Na2CO3溶液反应制备NaNO2的装置如图所示(盛放浓硝酸的仪器为分液漏斗),下列关于该实验的描述正确的是 (　　) A.A、B、C装置中只有A中发生的反应属于氧化还原反应 B.实验过程中,装置B有防止倒吸的作用 C.装置C中发生反应的化学方程式为2Na2CO3+4NO+O2===4NaNO2+2CO2 D.最后得到的尾气可以被NaOH溶液完全吸收 解析:选C　装置A中浓HNO3与铜反应制备二氧化氮,产生的二氧化氮与B装置的水反应可以产生NO,二者都是氧化还原反应,根据C项方程式可知,C中也是氧化还原反应,故A错误;B装置产生一氧化氮,不能防止倒吸,故B错误;根据原子守恒可知装置C中发生反应的化学方程式为2Na2CO3+4NO+O2===4NaNO2+2CO2,故C正确;尾气中有氮气,不能被碱液吸收,所以D项错误。 6.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,并检验装置气密性,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O2进入烧瓶。关闭止水夹,首先观察到烧瓶中的现象: 　,  产生此现象的化学方程式为 　。　　　　　　　　  (2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为 ① 　; ② 　。 产生此现象的化学方程式为 　。　　　　　　　　  解析:(1)无色NO气体被氧化为红棕色的NO2气体,2NO+O2===2NO2。(2)NO2气体与水反应生成NO气体,同时气体体积减小,烧瓶内压强减小引起倒吸,3NO2+H2O===2HNO3+NO。 答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色　2NO+O2===2NO2　(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色　②烧杯中的水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)　3NO2+H2O===2HNO3+NO 学科网（北京）股份有限公司 $