第5章 5 第二节 第1课时 氮气和氮的氧化物（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）不定项

本高中化学讲义聚焦氮气和氮的氧化物核心知识点，从氮元素原子结构切入，系统梳理氮气的物理化学性质（如与Mg、H₂、O₂的反应），氮的固定（自然与人工固氮）及自然界氮循环，进而衔接氮氧化物（NO、NO₂）的性质、转化及工业制硝酸原理，构建完整知识链。 资料通过实验探究（如NO与O₂、NO₂与水反应）、问题驱动（如镁条燃烧反应分析）及辨析题、练习题设计，培养学生科学探究与实践能力和科学思维。例如实验现象分析助于证据推理，氮循环图体现物质转化化学观念，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

第二节　氮及其化合物 第1课时　氮气和氮的氧化物 【学习目标】　1.能从分子结构的角度认识氮气的化学性质，了解氮的固定和自然界中氮的循环。 2．能从物质类别和化合价角度认识氮氧化物的性质与转化，了解工业制硝酸的反应原理。 知识点一　氮气与氮的固定 1．氮元素 (1)原子结构 (2)自然界中的存在形态 2．氮气 (1)物理性质 通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。 (2)化学性质 写出相关反应的化学方程式： ①N2＋3MgMg3N2，氮气表现氧化性。 ②N2＋3H22NH3，氮气表现氧化性。 ③N2＋O22NO，氮气表现还原性。 　镁条在空气中燃烧时，可发生哪些反应？请写出化学方程式。 答案：2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C。 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。 (2)分类 4．自然界中氮的循环 (1)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　) (2)氮的固定中氮元素一定被氧化(　　) (3)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮　(　　) (4)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键　(　　) 答案：(1)√ (2)×　N2→NH3的过程中氮元素被还原 (3)×　氮的固定是指将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，而NH3转化为铵态化肥是化合物之间的转化 (4)×　Mg3N2中Mg2+与N3-之间是离子键 1．下列关于氮元素的说法不正确的是(　　) A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮 B．闪电时，空气中的氮气转化为含氮的化合物属于氮的固定 C．氮元素在自然界有游离态和化合态 D．氮气在化学反应中只能作为氧化剂 解析：选D。氮的固定是指将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮，故A正确；闪电时，空气中的氮气转化为含氮的化合物属于氮的固定，故B正确；氮元素在自然界有游离态(氮气)和化合态(铵态氮和硝态氮等)，故C正确；氮气在化学反应中既能作为氧化剂，也能作为还原剂，故D错误。 2．(教材习题改编)下列关于氮气的说法正确的是(　　) A．通常情况下，氮气化学性质比较稳定 B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 C．1 mol氮气可与3 mol氢气完全反应生成2 mol氨　 D．将点燃的镁条伸入氮气中，镁条不能继续燃烧 解析：选A。氮气分子中含有氮氮三键，化学性质比较稳定，A项正确；氮气不能在氧气中燃烧，氮气与氧气在放电或高温条件下反应生成一氧化氮，B项错误；氮气与氢气的反应是可逆反应，1 mol 氮气与3 mol 氢气不能完全反应生成2 mol氨，C项错误；镁条可以在氮气中燃烧，D项错误。 3．(教材习题改编)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：_________________________________________________________， 该反应中氮气表现________(填“氧化性”或“还原性”)。 (2)写出过程③中固氮反应的化学方程式：__________________________________________________________， 该反应中氮气表现________(填“氧化性”或“还原性”)。 (3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放，则会对环境造成污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NH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　氧化性　(2)N2＋O22NO　还原性　(3)acd 知识点二　一氧化氮和二氧化氮 1．氮的氧化物 N元素 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，对应的酸分别是HNO2(亚硝酸)和HNO3。 2．物理性质 氧化物 色、态 气味 水溶性 毒性 NO 无色气体 — 不溶 均有毒 NO2 红棕色气体 有刺激性气味 易溶 3.化学性质 (1)实验探究 实验装置 实验 操作 如上图所示，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 实验 现象 无明显现象 无色气体先变为红棕色，振荡后气体又由红棕色变为无色，注射器活塞向内滑动 (2)实验结论 在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，化学方程式为2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 　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？ 答案：采取的措施是继续通入过量的空气。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。 (1)NO和NO2都是无色有毒气体(　　) (2)NO极易与O2反应，因此收集NO只能用排水法　(　　) (3)NO2能与水反应且密度比空气的大，因此收集NO2只能用向上排空气法(　　) (4)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物　(　　) (5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气(　　) 答案：(1)×　NO2是红棕色气体 (2)√　(3)√ (4)×　NO2与水发生氧化还原反应生成HNO3和NO，NO2不是酸性氧化物 (5)×　NO2和溴蒸气都能使淀粉碘化钾试纸变蓝，不能鉴别 1．NO在生物体内是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提升记忆力的作用。下列关于NO的说法正确的是(　　) A．NO是无色气体，易溶于水 B．NO在人体内能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害 C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物 D．NO在化学反应中，只能作为还原剂 解析：选C。NO是无色、不溶于水的气体，A项错误；NO有毒，对人体有害，B项错误；NO和O2发生反应2NO＋O2===2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO分子中氮元素化合价为＋2价，为中间价态，在化学反应中既可作为氧化剂，又可作为还原剂，D项错误。 2．下列有关NO2的说法错误的是(　　) A．NO2既有氧化性又有还原性 B．实验室用水吸收尾气中的NO2 C．常温常压下NO2是红棕色气体 D．汽车尾气和硝酸厂废气都含有NO2 解析：选B。水与NO2发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成的NO有毒，污染空气，因此水不能完全吸收NO2，实验室用氢氧化钠溶液吸收NO2，反应为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，B项说法错误。 3．工业生产硝酸时，由于NO2与H2O反应会生成HNO3和NO，NO又可与O2反应生成NO2，因此通入适量的氧气可使NO或NO2恰好完全溶于水。 (1)试根据反应①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、②2NO＋O2===2NO2，分别推出NO2与O2的混合气体、NO与O2的混合气体被水完全吸收转化为HNO3的化学方程式：_____________________________________、 _________________________________________________________。 (2)将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。 ①下列图示正确的是________(填字母)。 ②若水不能充满试管，则需再向试管中缓缓充入O2，现象为_________________________________________________________， 最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。 解析：(2)①NO2溶于水发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，12 mL NO2参与反应，生成4 mL NO，生成NO的体积占试管容积的，故选C。②向试管中缓缓充入O2，发生反应2NO＋O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。 答案：(1)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 (2)①C　②无色气体变为红棕色，液面逐渐上升　3 　 氮氧化物溶于水的计算 (1)二氧化氮与氧气混合溶于水的反应分析 2NO＋O2===2NO2① 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO② 由①＋②×2得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，当体积比V(NO2)∶V(O2) (2)一氧化氮与氧气混合溶于水的反应分析 由①×3＋②×2得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，当体积比V(NO)∶V(O2) [注意]　因为水溶液中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以无论何种情况下，水溶液中均不会剩余NO2。 1．(2025·曲阜高一月考)氮气属于地球大气的主要成分，它是地球生命循环——氮循环的重要组成部分。下列关于氮气的说法错误的是(　　) A．氮气不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸 B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作为焊接金属的保护气 D．氮气可用于食品保鲜 解析：选A。氮气可支持镁的燃烧，A项错误。 2．下图是氮元素的转化示意图： 下列说法不正确的是(　　) A．反应①是自然固氮 B．反应②的现象是气体由无色变为红棕色 C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比是2∶1 D．X的化学式为HNO3 解析：选C。反应①是氮气和氧气在放电条件下生成NO，属于自然固氮，故A正确；NO是无色气体，NO2是红棕色气体，反应②的现象是气体由无色变为红棕色，故B正确；反应③的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，X的化学式是HNO3，NO2中N元素化合价由＋4价升高为＋5价、由＋4价降低为＋2价，NO2既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶2，故C错误、D正确。 3．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是(　　) ①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3 ④N2→NO　⑤N2→NH3 A．① B．②⑤ C．④ D．③④ 解析：选C。①N2→NO2不能一步完成；②③NO2与H2O反应即可一步完成，但H2O不是氧化剂；④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂；⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。 4．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL。原混合气体中NO2和NO的体积比是(　　) A．5∶3 B．3∶5 C．3∶2 D．2∶3 解析：选C。解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算。设混合气体中NO2的体积为x， 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　ΔV 3 mL 1 mL 2 mL x 20 mL ＝，x＝30 mL，则原混合气体中NO的体积为50 mL－30 mL＝20 mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL＝3∶2。 5．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下图实验。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a，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a，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：_________________________________________________________。 解析：(1)无色的NO能与O2反应生成红棕色的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+，离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2+＋2H2O。 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　烧杯中导气管内液面上升　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2+＋2H2O 学科网（北京）股份有限公司 $