第3章 第3节 第1课时 氮气与氮的固定 氮的氧化物（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一化学必修第一册分层练习（鲁科版）

该高中化学课件聚焦“氮的循环”第一课时，核心涵盖氮气性质、氮的固定及氮的氧化物转化，通过自然界氮循环实例导入，衔接物质性质与转化前序知识，为氮氧化物反应及计算构建学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过实验分析（如NO₂与水反应现象）、混合气体计算及工业制备（亚硝酰氯）等题组，培养证据推理与模型建构能力。多样化题型与详细解析助力学生深化化学观念，也为教师提供高效教学资源。

第3章 物质的性质与转化 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 第3节　氮的循环 第1课时　氮气与氮的固定　氮的氧化物 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　氮循环与氮的固定 1.[2026福建厦门期末]下列关于氮的转化过程,属于人工固氮的是 ( ) A.用N2和H2合成氨 B.闪电时空气中N2转化为NO C.用NH3和CO2合成尿素 D.豆科植物的根瘤菌固氮 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　A项,工业上N2、H2在一定条件下反应生成NH3,属于人工固氮;B项,在有闪电的条件下,空气中N2 和O2直接化合生成NO,属于自然固氮;C项,用NH3和CO2合成尿素不属于氮的固定;D项,豆科植物的根瘤 菌固氮属于自然固氮;故选A。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026河南南阳一中月考]自然界中氮循环过程的部分物质转化关系如图所示。下列说法正确的是      ( ) A.过程Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ属于氮的固定 B.过程Ⅰ中N2表现氧化性,做氧化剂 C.过程Ⅲ的硝化过程可能发生:N +2O2+2OH-  N +3H2O D.过程Ⅳ为反硝化过程,该过程中氮元素被氧化 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　氮的固定是将游离态氮转化为含氮化合物的过程,过程Ⅳ为含氮化合物转化为游离态氮,不属于 氮的固定,A错误;过程Ⅰ中N2转化为NH3、N ,氮元素的化合价从0降低为-3,表现氧化性,做氧化剂,B 正确;NH3、N 不能在碱性环境下大量存在,硝化过程可能发生的反应为N +2O2  N + 2H++H2O,C错误;过程Ⅳ为反硝化过程,该过程中氮元素的化合价由+3、+5均降为0,被还原,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2026辽宁东北育才学校月考]科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海 洋中的N 转化为N2进入大气层,反应过程如图所示: 下列说法错误的是 ( ) A.过程Ⅰ中N 发生还原反应 B.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为N +N   N2↑+2H2O C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(N )=1∶1 D.该过程对环境有较强的适应能力,在高温或强酸、 强碱的条件下仍能高效转化 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　根据题给反应过程图可知,过程Ⅰ中N 转化为NO,N元素化合价降低,发生还原反应,A正确;根 据题给反应过程图可知,过程Ⅰ→Ⅲ中,反应物为N 和N ,生成物为N2和H2O,根据得失电子守恒、电 荷守恒、原子守恒配平可得总反应为N +N   N2↑+2H2O,B正确;过程Ⅱ中发生的反应为NO+N + 3e-+2H+  N2H4+H2O,参加反应的n(NO)∶n(N )=1∶1,C正确;该过程是在生物酶体系作用下进 行的,生物酶在高温或强酸、强碱的条件下会失去活性,不能高效转化,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　氮气的性质 4.[2025山东菏泽期中联考]下列说法中不正确的是 ( ) A.N2化学性质不活泼,所以N2可在电焊时用作保护气 B.氮气与氧气在汽车内燃机中反应,若氧气过量可直接生成NO2 C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐 D.在反应3Mg+N2  Mg3N2中,N2为氧化剂 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　N2化学性质不活泼,常用作保护气,A正确;氮气与氧气在汽车内燃机中反应生成NO,NO进一步被 氧气氧化生成NO2,B错误;“雷雨发庄稼”所包含的化学变化:放电时氮气被O2氧化生成NO,NO被O2氧 化为NO2,NO2与H2O反应产生HNO3,HNO3进一步转化为硝酸盐,C正确;在反应3Mg+N2  Mg3N2中,氮 元素化合价降低,N2为氧化剂,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[2025广东部分学校期中]为提高农作物产量,现代农业生产中需要大量含氮化合物做肥料。植物的 根瘤菌能把空气中的氮气转化为氨,被植物吸收,这种过程被称为氮的固定。 (1)配平以下化学方程式,并用单线桥表示电子转移的方向和数目。 ______N2+______C+______H2O  ______NH3+______CO2。 答案   　　     　　     　　     　　     　　     第1讲　描述运动的基本概念 (2)上述反应中的还原剂是______(填化学式,下同),还原产物是________。若转移3 mol电子,则会生成 _________mol NH3。 (3)闪电固氮反应的化学方程式为_______________,氮气表现_______(填“氧化”或“还原”) 性。 (4)合成氨的化学方程式为________________________,氮气表现_______(填“氧化”或“还原”) 性。 　氧化     　N2+3H2   2NH3     　还原     　N2+O2   2NO         1     　NH3     　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)氮元素化合价由0降低为-3,碳元素化合价由0升高为+4,根据得失电子守恒、原子守恒配平可 得反应的化学方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目为  。(2)反应中碳元素化合价升高,碳为还原剂;氮元素化合价降低, 被还原,还原产物为NH3;转移12 mol电子生成4 mol NH3,所以转移3 mol电子生成1 mol NH3。(3)闪电固 氮反应的化学方程式为N2+O2 2NO,该反应中氮元素化合价升高,氮气为还原剂,表现出还原性。(4) 合成氨的化学方程式为N2+3H2  2NH3,该反应中氮元素化合价降低,氮气为氧化剂,表现出氧 化性。 第1讲　描述运动的基本概念 题组三　一氧化氮和二氧化氮的性质 6.[2025山东泰安期末]发射卫星的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温气体从火箭 尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要有CO2、H2O、N2、NO等,这些气体均为无色,但在卫星发射现 场却可看到火箭尾部喷出大量红棕色气体,产生红棕色气体的原因是( ) A.高温下N2遇空气生成NO B.NO遇空气生成NO2 C.CO2与NO反应生成CO与N2 D.NO和H2O反应生成H2和NO2 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　NO能和空气中的O2发生反应:2NO+O2  2NO2,NO2是红棕色气体,故选B。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[2026河南郑州一中月考]室温下,将充满NO2的试管倒立在水中,实验现象如图。下列分析不正确的是  ( )   A.NO2易溶于水,不能用排水法收集 B.试管中剩余的无色气体是未溶解的NO2 C.取试管中的溶液,滴加紫色石蕊溶液,溶液显红色,是因为NO2与H2O反应生成了酸 D.向试管中再缓缓通入一定量的O2,试管中的液面上升 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　NO2易溶于水,且能与水发生反应,所以不能用排水法收集,A正确;NO2呈红棕色,NO2与水反应的 化学方程式为3NO2+H2O  2HNO3+NO,生成的NO为无色气体且难溶于水,所以剩余无色气体应为 NO,B不正确;NO2与水反应生成HNO3,其在水中电离出的H+使紫色石蕊溶液变红,C正确;试管中剩余气 体为NO,缓缓通入一定量的O2发生反应4NO+3O2+2H2O  4HNO3,气体被消耗,试管内压强减小,液面 上升,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 8.[2025山东济南阶段检测]下列关于NO、NO2的说法正确的是 ( ) A.NO2能与水反应生成硝酸,但NO2不是酸性氧化物 B.NO2可由N2与O2反应直接制备 C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液,溶于足量NaOH溶液得无色溶液的是NO2,得橙色溶液的为溴蒸 气 D.除去O2中混有的NO2,可将混合气体通入水中,将NO2溶解 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　NO2与碱反应生成盐和水,但反应过程中氮元素化合价发生变化,所以NO2不是酸性氧化物,故A 正确;N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO,不能直接生成NO2,故B错误;NO2、溴蒸气与足量NaOH 溶液作用均得无色溶液,所以用NaOH溶液无法鉴别NO2与溴蒸气,故C错误;除去O2中混有的NO2,将混 合气体通入水中,NO2溶解的同时又生成新的杂质NO,且NO能与O2反应,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 9.[2025福建福州福九联盟期中联考]光照条件下,在催化剂表面进行N2与O2反应的两种途径如图所示。 下列说法正确的是 ( ) A.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 B.氮氧化物随意排放至空气中易形成酸雨 C.途径②中,N2发生了还原反应 D.选择合适的催化剂,可以使N2与O2一步化合 生成NO2 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　NO会影响人体中血红蛋白结合氧气,对人体有害,A错误;氮氧化物随意排放到空气中,降雨时会 生成硝酸,形成酸雨,B正确;途径②中,氮氮键断裂与O原子结合逐步形成NO分子,N元素的化合价升高, N2发生氧化反应,C错误;由两种反应途径可知,N2与O2反应生成NO,不能一步化合生成NO2,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 10.[2025辽宁沈阳期中]氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题: (1)下列属于氮的固定的是_______(填序号)。 ①工业上N2和H2合成NH3 ②N2和O2放电条件下生成NO ③NH3催化氧化生成NO (2)①治理NO污染通常是在氧化剂作用下,将NO氧化成溶解度高的NO2,然后用水或碱液吸收脱氮。下 列物质可以用于氧化NO的是_______(填字母)。 A.NaCl溶液 B.K2Cr2O7溶液 C.Na2CO3溶液 D.KMnO4溶液 　BD     　①②     第1讲　描述运动的基本概念 ②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐,写出该反应的离子方程式:_______________ _____________________。 (3)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应,用Rh做催化剂时该 反应的过程示意图如下:   该反应中氧化产物为________,当生成1 mol N2时,转移电子______mol。   2N +3Cl-+H2O     　2NO+3ClO-+2OH- 　4     　CO2     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)氮的固定是氮元素由游离态变为化合态,属于氮的固定的是①②。 (2)①氧化NO需要氧化剂,NaCl溶液、Na2CO3溶液均不与NO反应,K2Cr2O7溶液、KMnO4溶液具有强氧 化性,可以氧化NO,选BD。②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐,N元素化合价由+2价 升高为+5价,Cl元素化合价由+1价降低为-1价,该反应的离子方程式为2NO+3ClO-+2OH-  2N + 3Cl-+H2O。 (3)根据题图,NO与CO在Rh催化剂上反应生成N2和CO2,该反应中,C元素化合价由+2价升高为+4价,N元 素化合价由+2价降低为0价,氧化产物为CO2,当生成1 mol N2时,转移电子4 mol。 第1讲　描述运动的基本概念 能力提升练 第3节　氮的循环 第1课时　氮气与氮的固定　氮的氧化物 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　氮氧化物与水反应的有关计算 1.[不定项][2026山东济南名校联考]常温常压下,将20 mL NO2和O2的混合气体通入一试管中,将试管倒 立于水槽中,充分反应后,试管内还剩余5 mL气体,则原混合气体中NO2和O2的体积比为 ( ) A.2∶3　　　B.3∶2　　　C.1∶19　　　D.19∶1 　BD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　假设剩余的气体为O2,根据 4NO2+O2+2H2O  4HNO3可知,NO2的体积为(20 mL-5 mL)× = 12 mL,则原混合气体中O2的体积为20 mL-12 mL=8 mL,NO2与 O2的体积比为12 mL∶8 mL=3∶2;若剩余 的气体为NO,根据3NO2+H2O  2HNO3+NO可知,与水反应的NO2的体积为15 mL,所以O2的体积为 (20 mL-15 mL)× =1 mL,原混合气体中NO2的体积为20 mL-1 mL=19 mL,NO2与O2的体积比为19∶1;故 选BD。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2025山东名校考试联盟阶段考]将2 mol NO、4 mol H2和一定量的CO2通过足量的Na2O2充分反应后, 所得气体再用电火花引燃使其充分反应,最终得到一定浓度的HNO3溶液,且无任何气体剩余,则通入CO 2的物质的量和所得溶液中HNO3的质量分数分别为 ( ) A.7 mol　60%　　　　B.7 mol　70% C.6 mol　60%　　　　D.6 mol　70% 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　该过程中涉及的反应有2Na2O2+2CO2  2Na2CO3+O2、2H2+O2  2H2O、4NO+3O2+2H2O   4HNO3。已知反应后无气体剩余,所以在反应4NO+3O2+2H2O  4HNO3中消耗了2 mol NO,根据 反应中各物质的化学计量数可知,消耗了1.5 mol O2和1 mol H2O,生成了2 mol HNO3;在反应2H2+O2  2H2O中消耗了4 mol H2和2 mol O2,生成了4 mol H2O,　所以在反应2Na2O2+2CO2  2Na2CO3+O2中生 成了3.5 mol O2,则消耗CO2的物质的量为7 mol　(破题关键),反应结束后剩余3 mol H2O和2 mol HNO3, 则所得溶液中HNO3的质量分数为 ×100%=70%,B正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　氮的化合物的性质探究 3.[2026山东烟台栖霞一中月考]亚硝酰氯NOCl是重要的有机合成试剂,可由NO与Cl2在催化剂作用下 合成,实验室利用如图装置制备亚硝酰氯。 已知:①亚硝酰氯与H2O或O2均能反应; 第1讲　描述运动的基本概念 ②沸点:NOCl为-5.5 ℃,Cl2为-34 ℃,NO为-152 ℃; ③实验所需的NO可用NaNO2固体和FeSO4溶液在酸性条件下反应制得。回答下列问题: (1)仪器E的名称为______________;装置C中盛放的试剂为___________(填名称)。 (2)实验开始时,止水夹A的状态应为_______(填“开启”或“关闭”)。 (3)该实验中将酸性FeSO4溶液与NaNO2固体混合的操作是_______________;装置B中发生反应的离子 方程式为_______________________________。 (4)NOCl与水能发生非氧化还原反应生成HNO2和HCl。该实验中制取亚硝酰氯时发生氧化反应的物质 为_______(填化学式)。 　NO     　N +Fe2++2H+  NO↑+Fe3++H2O     　关闭止水夹A     　开启     　浓硫酸     　球形干燥管     第1讲　描述运动的基本概念 (5)为收集纯净产物,装置D中放置冰盐水,应控制其温度范围为______(填字母)。 a.高于-5.5 ℃ b.低于-34 ℃ c.高于-34 ℃,低于-5.5 ℃ d.高于-152 ℃,低于-5.5 ℃ (6)浓硝酸与浓盐酸按体积之比为1∶3混合反应,也能生成NOCl,反应的化学方程式为 _______________________________________。 　HNO3(浓)+3HCl(浓)  NOCl↑+Cl2↑+2H2O     　c     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)根据装置图可知,仪器E为球形干燥管;装置C中盛放的试剂为浓硫酸,用于干燥气体,并混合Cl2 和NO。(2)实验开始时,开启止水夹A,利用产生的氢气排尽装置中的空气,避免亚硝酰氯被空气中的氧 气氧化。(3)关闭止水夹A,利用稀硫酸和Fe反应生成的氢气将FeSO4和H2SO4的混合溶液压入装置B中, 与NaNO2固体发生反应生成NO,反应中氮元素化合价由+3降低为+2,铁元素化合价由+2升高为+3,根据 得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平可得反应的离子方程式为N +Fe2++2H+  NO↑+Fe3++H2O。 (4)NO和Cl2在催化剂作用下反应生成的NOCl中氮元素化合价为+3,氮元素化合价升高,NO发生氧化反 应。(5)为收集纯净的NOCl,　需使生成的NOCl液化,而Cl2和NO为气体　(破题关键),根据信息: NOCl的沸点为-5.5 ℃、Cl2的沸点为-34 ℃、NO的沸点为-152 ℃可知,应控制冰盐水的温度高于-34 ℃、 低于-5.5 ℃,故选c。(6)浓硝酸与浓盐酸按物质的量之比为1∶3混合反应生成NOCl,反应中氮元素 化合价由+5降低为+3,氯元素化合价由-1升高为0,根据得失电子守恒、原子守恒配平可得反应的化学 方程式为HNO3(浓)+3HCl(浓)  NOCl↑+Cl2↑+2H2O。 第1讲　描述运动的基本概念 创新题型 创新点    通过图像信息考查NO的“储存—还原”的实质 4.[2026清华大学附中期末]在Pt-BaO催化下,NO的“储存—还原”过程如图1所示,其中“还原”过程 依次发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,各气体物质的量变化如图2所示。 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法不正确的是 ( ) A.NO2与BaO的反应中,NO2既是氧化剂,又是还原剂 B.反应Ⅰ为Ba(NO3)2+8H2  BaO+2NH3+5H2O C.反应Ⅱ中,最终生成N2的物质的量为0.2a mol D.反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的Ba(NO3)2的物质的量之比是3∶5 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题图1可知,NO2与BaO反应生成Ba(NO3)2,N元素化合价升高,则必有元素化合价下降,对比反应 物和生成物可知,应为部分N元素的化合价下降,则NO2既是氧化剂,又是还原剂,故A正确;　根据题图2 可知,还原过程分为两个阶段:反应Ⅰ是H2将Ba(NO3)2还原为NH3,反应Ⅱ是NH3与剩余Ba(NO3)2反应生成 N2　(破题关键),反应Ⅰ中参加反应的H2与生成的NH3物质的量之比为a∶0.25a=4∶1,则反应Ⅰ为Ba (NO3)2+8H2  BaO+2NH3+5H2O,故B正确;反应Ⅱ中0.25a mol NH3与Ba(NO3)2反应生成N2,由NH3→N2, 氮元素化合价由-3升高为0,由Ba(NO3)2→N2,氮元素化合价由+5降低为0,根据得失电子守恒、原子守恒 配平可得反应的化学方程式为3Ba(NO3)2+10NH3  3BaO+8N2+15H2O,题图2中NH3最大量为0.25a mol,则最终生成N2的物质的量为0.2a mol,故C正确;根据B、C项分析得反应Ⅰ中5Ba(NO3)2~10NH3,反应 Ⅱ中3Ba(NO3)2~10NH3,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的Ba(NO3)2的物质的量之比为5∶3,故D不正确。 第1讲　描述运动的基本概念 $