1、第2讲 氮及其化合物模块1：氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮一、氮气与氮的固定1氮气（1）氮元素的存在氮原子的结构：原子结构示意图： _，一般通过_与其他原子结合。自然界中，氮元素主要以氮气的形式存在于空气中，部分存在于动植物的蛋白质中以及存在与土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。（2）氮气的物理性质：无色，无味，气体，密度与空气接近，_溶于水。（3）氮气的化学性质：氮气的化学性质_，通常很难与其他物质发生化学反应。还原性_氧化性aN2与H2反应生成NH3，反应的化学方程式为_。b在点燃条件下与金属镁反应，化学方程式为_。氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护，国内外不乏先例。美国的独立宣言、中
2、国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆、北京房山云居寺“99石经回藏”都是氮气保护的成功典范。为什么氮气可以作为保护气？ 2 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）分类：【巧判断】（1）氮的固定中氮元素一定被氧化。（）（2）雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。（ ）3自然界中氮的循环二、NO和NO21物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO_气体_有毒_溶于水NO2_气体_有毒_溶于水2化学性质（1）：实验装置：实验操作：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。现象：_打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气
3、后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器。_，振荡后_（2）结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，反应的化学方程式为NONO2： _；NO2NO： _（工业制取硝酸）。（1） NO和NO2分别采用什么方法收集？说明原因。2） NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗？某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加，但树木、灌木、草等植被非常茂密，但很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗？知识点氮的氧化物的性质及有关计算1 NO和NO2性质的对比NONO2色、态、味无色、无味、有毒气体红棕色、刺激性气味、有毒气体水溶性不溶易溶且与水反应与O反应2NO+O2 =2NO2 与H2O反应3
4、NO2+H2O=2HNO3+NO与O2、H2O共同反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 氧化性6NO+4NH3 5N2+6H2O 6NO2+8NH3 7N2+12H2O，NO2+SO2=SO 3+NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 2氮的氧化物溶于水的计算（1）原理：解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，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，反应的实质是3NO2+H2O=2HNO3+NO，2NO+O2 =2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。（2）方法加合式法NO2和O2混合气体溶于水的计
5、算由4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知：NO与O2同时通入水中2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO总的化学方程式为4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知：NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：a可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。b也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO+3O2+2H2O=4HNO3情况处理。【知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法（1）原子守恒法4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5+H2O=2HNO3等效。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
6、比进行分析判断。（2）电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应：2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO，在这当中，存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲，NOHNO3，N的化合价升高是由于被O2氧化，因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。（1） 要使充满NO2和O2混合气体的试管倒扣水槽中，让水充满试管，必须按什么样的体积比混合？ （2）将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，则原混合气体中O2为多少毫升？【典例1】下列对NO、NO2的描述，不正确的是（ ）
7、ANO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物BNO可以用排水法收集，但不能由N2和O2直接化合而得到CNO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物DNO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一【解题指南】解答本题应注意以下两点：（1） N2和O2直接化合得到NO，不能得到NO2。（2）NO与NO2均不是酸性氧化物。【易错提醒】（1）NO不能和碱反应，是不成盐化合物；NO2和碱反应化合价发生了变化，所以二者均不是酸性氧化物。（2）N2和O2反应，不管量和条件如何变化，均只能生成NO。【典例2】（2019郑州高一检测）将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管
8、倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为（）A12B25C37D无法确定【解题指南】解答本题应注意以下两点：（1）NO2与O2混合物完全溶于水的比值为41。（2）NO与O2混合物完全溶于水的比值为43。【母题追问】（1）1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol，则NO与NO2体积比为多少？（2）1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为11，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少 O2？ 1科学家研究发现SARS病毒的全部基因组组分都可以在蝙蝠的粪便里找到，且
9、SARS样冠状病毒基因内部多个位点频繁重组。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是（ ）A一氧化氮是一种红棕色的气体B常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C一氧化氮可以由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集2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：_；_；_。（2）最终试管中剩余的气体是_，体积为_。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
10、一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是（ ）A11B12C13D31【素养提升】中国汽车销量增长幅度很大，同时也带来了空气污染。汽车尾气转化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。（1）汽车尾气的主要污染成分包括哪些？（2）由图分析写出汽车尾气转化装置里发生的反应？在反应中氮的氧化物分别表现什么性质？（3）由图可以推出NO和O2必须在催化剂表面才能反应吗？（4）汽车尾气的排放有哪些危害？模块1：氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮一、氮气与氮的固定1氮气（1）氮元素的存在氮原子的结构：原子结构示意图： _，一般通过_共用电子对_与其他原子结合。自然界中，氮元素主要以氮气的形式存在
11、于空气中，部分存在于动植物的蛋白质中以及存在与土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。（2）氮气的物理性质：无色，无味，气体，密度与空气接近，_难_溶于水。（3）氮气的化学性质：氮气的化学性质_稳定_，通常很难与其他物质发生化学反应。还原性_N2+O2 放电或高温 2NO氧化性aN2与H2反应生成NH3，反应的化学方程式为_N2+3H2 = 2NH3_。b在点燃条件下与金属镁反应，化学方程式为_N2+3Mg = Mg3N2_。氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护，国内外不乏先例。美国的独立宣言、中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆、北京房山云居寺“99石经回藏”都是氮气保护的成功典范。为什么氮气可以
12、作为保护气？ 氮气性质稳定，常温下不与物质发生反应，故可作保护气。2 氮的固定（1）含义：将大气中_游离态_的氮转化为_含氮化合物_的过程叫做氮的固定。（2）分类：【巧判断】（1）氮的固定中氮元素一定被氧化。（X）（2）雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。（ X ）3自然界中氮的循环二、NO和NO21物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO_无色_气体_无味_有毒_不_溶于水NO2_红棕色_气体_刺激性_有毒_易_溶于水2化学性质（1）：实验装置：实验操作：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。现象：_无明显现象_打开弹簧夹
13、，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器。_无色气体变红棕色_，振荡后_红棕色变为无色_（2）结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，反应的化学方程式为NONO2： _2NO+O2=2NO2_；NO2NO： _3NO2+H2O=2HNO3+NO_（工业制取硝酸）。（2） NO和NO2分别采用什么方法收集？说明原因。常温下NO能与O2反应，只能用排水法收集；NO2能与水反应生成NO，故只能用排空气法收集。3） NO2转化为NO的变化中，NO2只能作氧化剂吗？NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3，NO2既作氧化剂又作还原剂。某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加，但树木、
14、灌木、草等植被非常茂密，但很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗？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NONO2HNO3，HNO3随雨水进入土壤，为植被提供了丰富的氮肥。知识点氮的氧化物的性质及有关计算2 NO和NO2性质的对比NONO2色、态、味无色、无味、有毒气体红棕色、刺激性气味、有毒气体水溶性不溶易溶且与水反应与O反应2NO+O2 =2NO2 与H2O反应3NO2+H2O=2HNO3+NO与O2、H2O共同反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 氧化性6NO+4NH3 5N2+6H2O 6NO2+8NH3
15、 7N2+12H2O，NO2+SO2=SO 3+NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 2氮的氧化物溶于水的计算（1）原理：解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，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，反应的实质是3NO2+H2O=2HNO3+NO，2NO+O2 =2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。（2）方法加合式法NO2和O2混合气体溶于水的计算由4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知：NO与O2同时通入水中2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO总的化学方程式为4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知：NO2
16、、NO、O2三种混合气体通入水中：a可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。b也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO+3O2+2H2O=4HNO3情况处理。【知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法（1）原子守恒法4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5+H2O=2HNO3等效。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。（2）电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应：2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO，在这当中，存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时
17、又生成NO的循环反应。但总体来讲，NOHNO3，N的化合价升高是由于被O2氧化，因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。（1）要使充满NO2和O2混合气体的试管倒扣水槽中，让水充满试管，必须按什么样的体积比混合？ 由3NO2+H2O=2HNO3+NO和2NO+O2=2NO2得4NO2+O2+2H2O=4HNO3，即当NO2和O2的体积比为41时可完全溶于水。（2）将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，则原混合气体中O2为多少毫升？若剩余的是NO，由反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，得NO2体积为2mL3=6 mL。则原有
18、O2体积为（10 mL-6 mL） =08 mL。 若剩余的是O2，则有10 mL-2 mL=8 mL NO2和O2的混合气体按反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3进行。所以NO2的体积为8 mL =6.4 mL，O2体积为10 mL-6.4 mL=3.6 mL。【典例1】下列对NO、NO2的描述，不正确的是（ B ）ANO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物BNO可以用排水法收集，但不能由N2和O2直接化合而得到CNO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物DNO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一【解题指南】解答本题应注意以下两点：（1） N2
19、和O2直接化合得到NO，不能得到NO2。（2）NO与NO2均不是酸性氧化物。【易错提醒】（1）NO不能和碱反应，是不成盐化合物；NO2和碱反应化合价发生了变化，所以二者均不是酸性氧化物。（2）N2和O2反应，不管量和条件如何变化，均只能生成NO。【典例2】（2019郑州高一检测）将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为（C）A12B25C37D无法确定【解题指南】解答本题应注意以下两点：（1）NO2与O2混合物完全溶于水的比值为41。（2）NO与O2混合物完全溶于水的比值为43。
20、【母题追问】（1）1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol，则NO与NO2体积比为多少？19（2）1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为11，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少 O2？ 0.51科学家研究发现SARS病毒的全部基因组组分都可以在蝙蝠的粪便里找到，且SARS样冠状病毒基因内部多个位点频繁重组。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是（ C ）A一氧化氮是一种红棕色的气体B常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C一氧化氮可以由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
21、D一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集2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（所有气体体积均在标准状况下测定）。试回答下列问题：（1）（1）写出观察到的现象：通入O2后试管内气体变为红棕色；试管内液面升高；最后试管内剩余一种无色气体。（2）最终试管中剩余的气体是_NO_，体积为1.0 mL。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（ C ）A11B12C13D31【素养提升】中国汽车销量增长幅度很大，同时也带来了空气污染。汽车尾气转化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。（1） 汽车尾气的主要污染成分包括哪些？CO、NO2、NO等（2） 由图分析写出汽车尾气转化装置里发生的反应？在反应中氮的氧化物分别表现什么性质？发生的反应为2NO+O2=2NO2，NO表现还原性；2NO2+4CO 4CO2+N2，NO2表现氧化性（3） 由图可以推出NO和O2必须在催化剂表面才能反应吗？不对，NO和O2在空气中就能迅速反应生成NO2（4）汽车尾气的排放有哪些危害？汽车尾气被人吸收造成伤害，排入大气会引起光化学烟雾、硝酸型酸雨等
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