5.2.1 氮气与其氧化物 学案 -2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学导学案聚焦“氮气与其氧化物”，涵盖氮气性质、氮的固定及NO、NO₂的物理化学性质。通过“温故”复习硫元素价态转化，搭建学习支架，衔接“知新”中氮元素的结构与性质，形成元素价态转化的知识脉络。 资料以“温故知新”为特色，对比硫与氮的价态转化培养科学思维，结合二氧化氮溶于水实验原理及汽车尾气检测等实际问题提升科学探究与实践能力，强化物质结构决定性质的化学观念，习题基础与能力并重，助力学生构建系统知识体系。

5.2.1 氮气与其氧化物 1、了解氮气因 N≡N 键稳定的性质，明确氮的固定的定义，区分自然固氮（雷电、根瘤菌）与人工固氮（工业合成氨）的方式； 2、梳理 NO、NO₂的物理性质，记住 NO 与 O₂、NO₂与水的反应方程式，初步了解二氧化氮溶于水实验的原理。 1、硫元素常见的化合价有_______________和_______，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。利用__________，可将硫元素从__________态转化到__________态；利用__________，可将硫元素从__________态转化到__________态。 2、硫的不同价态所对应的常见化合物 （1）含有－2价硫的物质有酸：_________，盐：Na2S、_________等。 （2）含有＋4价硫的物质有氧化物：_________，酸：_________，盐：Na2SO3、NaHSO3等。 （3）含有＋6价硫的物质有氧化物：_________，酸：_________，盐：Na2SO4、NaHSO4等。 3、不同价态硫元素之间的相互转化 不同价态硫元素之间的相互转化主要通过____________________实现。上述转化中，从左到右，硫元素化合价__________，需加入__________。从右到左，硫元素化合价降低，需加入__________。 4、相同价态硫元素之间的转化 以上两种转化关系均属于__________价态硫元素之间的转化，从左到右的转化，加入__________可以实现；从右到左的转化，加入__________可以实现。 （一）氮气与氮的固定 1、氮元素的位置、结构与存在 （1）氮元素位于元素周期表的________周期、第________族。氮原子的最外电子层有______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____________与其他原子相互结合构成物质。 （2）氮元素在自然界中主要以________的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的________中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的________和________中。 2、氮气的物理性质 N2是一种________、________的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，____溶于水。 3、氮气的结构与化学性质 （1）N2的结构：N2的结构式为________，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。 （2）化学性质 N2在____________等条件下，N2获得足够的能量，使________断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。 ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 4、氮的固定：将大气中________的氮转化为____________的过程。 （1）自然固氮：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，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。 （2）人工固氮：人类通过控制条件，将氮气________或________为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是____________。 （二）一氧化氮和二氧化氮 1、物理性质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO ____色 气态 ________ ________ ____溶 NO2 ____色 气态 ________气味 ________ ____溶 2、化学性质 （1）NO在空气中易转化为________色的NO2，反应方程式为：________________________。 （2）NO2与H2O反应生成HNO3和NO，反应方程式为：________________________________。 1.氮元素在地球上含量丰富，是构成生命体的基本元素之一，大气中的氮是取之不尽的天然资源，它主要以分子形式存在于自然界中，通过化学方法可以将其转化为人类需要的各种含氮化合物。下列属于人工固氮的是( ) A.雷电作用 B.豆科植物的根瘤菌固氮 C.合成氨 D.从空气中分离出 2.能大量存在于空气中的根本原因是( ) A.的性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应 B.比空气轻且不溶于水 C.既无氧化性，又无还原性，不与其他物质反应 D.分子中两个氮原子结合得很牢固，分子结构稳定 3.下列关于与水的反应的说法正确的是( ) A.该反应不是氧化还原反应 B.只是氧化剂 C.只有氮元素的化合价发生变化 D.该反应属于化合反应 4.下列关于和的叙述正确的是( ) A.两种气体都是无色有毒的气体，且都可用水吸收以消除对空气的污染 B.与过量的混合后通入水中能得到两种常用的强酸 C.两种气体都具有强氧化性，因此都能够使品红溶液褪色 D.两种气体溶于水都可以与水反应，且只生成相应的酸 5.测量汽车尾气中氮氧化物（NO、）含量的方法如下：①在高温、催化剂作用下，分解为NO和；②再利用与NO反应，产生激发态的（用表示），当回到基态时，产生荧光。通过测量荧光强度可获知NO的浓度，二者呈正比。下列说法不正确的是( ) A.基态与具有的能量不同 B.在大气中形成酸雨： C.与NO能发生反应： D.测得荧光强度越大，说明汽车尾气中NO含量越高 6.如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为( ) A.3:2 B.2:3 C.8:3 D.3:8 答案及解析 温故知新·基础填空 温故——课前知识链接 1、－2、0、＋4；+6；氧化剂；低价；高价；还原剂；高价；低价； 2、（1）H2S；NaHS；（2）SO2；H2SO3；（3）SO3；H2SO4； 3、氧化还原反应；升高；氧化剂；还原剂； 4、相同；碱；酸。 知新——课本研习梳理 一、 1、（1）第二；ⅤA；5个；共用电子对 （2）氮分子；蛋白质；硝酸盐；铵盐； 2、无色；无味；难； 3、（1）N≡N；（2）高温、放电；N≡N； 4、游离态；氮的化合物；（2）氧化；还原；工业合成氨。 二、 1、无；无味；有毒；不；红棕；有刺激性；有毒；易； 2、（1）红棕；2NO＋O2===2NO2；（2）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 基础过关·课前自测 1.答案：C 解析：闪电过程中空气中的和化合生成NO，属于自然固氮，A不符合题意；豆科植物的根瘤菌固氮，属于自然固氮，B不符合题意；合成氨过程是在高温、高压及催化剂条件下，人为地将和化合生成，属于人工固氮，C符合题意；从空气中分离出，游离态的氮没有转化成化合态的氮，不属于固氮，D不符合题意。 2.答案：D 解析：的性质稳定，但高温下可与反应生成NO，Mg在中燃烧生成，不是能大量存在于空气中的根本原因，A不符合题意；比空气轻且不溶于水，不是能大量存在于空气中的根本原因，B不符合题意；和反应生成，体现了的氧化性，和反应生成NO，体现了的还原性，不是能大量存在于空气中的根本原因，C不符合题意；分子中存在键，键长较短，键能较大，分子结构稳定，是能大量存在于空气中的根本原因，D符合题意。 3.答案：C 解析：与反应的化学方程式为，N元素的化合价发生变化，该反应是氧化还原反应，A错误；该反应中，氮元素的化合价既有降低又有升高，故既是氧化剂又是还原剂，B错误；该反应中，N元素的化合价从+4价变为+5价和+2价，只有N元素的化合价发生改变，C正确；由反应的化学方程式可知，该反应不属于化合反应，D错误。 4.答案：B 解析：与的反应是可逆反应，是红棕色气体，且与反应生成和NO，NO有毒，仅用水吸收和不能消除对空气的污染，A错误；溶于水生成与反应生成可以将氧化成，B正确；使品红溶液褪色是由于的漂白性，C错误；与反应生成和NO，D错误。 5.答案：D 解析：光是能量的一种形式，当回到基态时，产生荧光，说明有能量释放出来，故基态与具有的能量不同，A正确；已知、，联立两式消去NO，可得，B正确；由题干信息②和原子守恒可知，与NO能发生反应：，C正确；通过测量荧光强度可获知NO的浓度，测得荧光强度越大，则NO的含量越高，由题干信息①知，在高温、催化剂作用下，分解为NO和，故测得荧光强度越大，说明NO的含量越高，但这些NO不一定都是汽车尾气中的，也可能是汽车尾气中的分解生成的，则只能说明汽车尾气中氮氧化物（NO、）的含量越高，D错误。 6.答案：C 解析：NO和溶于水时，发生反应的化学方程式为，由于残留气体与空气接触后立即变为红棕色，故容器内残留气体为NO，则与反应的NO气体的体积为，NO和按照体积之比为4:3混合溶于水，恰好全部溶解，则，。故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $