1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 氮气和氮氧化物 1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、 氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。 2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知 工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素 养的发展。 核心素养发展目标 一、氮气与氮的固定 随堂演练知识落实 课时对点练 二、一氧化氮和二氧化氮 内 容 索 引 1.氮元素的结构及存在 (1)氮元素位于元素周期表的第 周期、第 族。氮原子最外层有 个 电子，既不容易 3个电子，也不容易 5个电
2、子。一般通过_ 与其他原子相互结合成物质。 (2)氮元素在自然界中的存在 氮元素主要以 分子的形式存在于空气中，部分氮元素以化合物的形式 存在于动植物体内的 中，还有部分存在于土壤、海洋里的_ 和 中。 一、氮气与氮的固定 二A 得到失去共用电 5 子对 N2 蛋白质硝酸盐 铵盐 2.氮气 (1)N2的物理性质 通常情况下，氮气是 、 的气体，密度比空气的 ， 于水。 (2)N2的化学性质 氮分子内两个氮原子间以 结合，断开该化学键需要_ 的能量，所以氮气的化学性质很 ，通常情况下 与其他物质发生 化学反应，但在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。写出 氮气和下列物质反应的化学方程式。
3、 无色无味稍小难溶 共价三键(NN)较多 稳定很难 金属镁：_ ，氮气表现 性； 氢气：_ ，氮气表现 性； 氧气：_ ，氮气表现 性。 氧化 氧化 还原 3.氮的固定 (1)含义：将大气中 的氮转化为 的过程。 (2)分类 游离态氮的化合物 氮的固定 自然固氮 高能固氮(N2O22NO) 固氮(豆科植物根瘤菌固氮) 固氮 合成氨(N23H22NH3) 仿生固氮 生物 人工 (1)氮元素有多种化合价，其最高正价为5价() (2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键() (3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气() (4)氮的固定中氮元素一定被氧化() (5)豆科植物的根瘤
4、菌固氮属于自然固氮中的高能固氮() (6)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮() (7)N2和O2在放电条件下会生成NO2() (8)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性() 判断正误判断正误 氮在自然界中的循环如图所示。 (1)过程称为_，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) 深度思考深度思考 人工固氮 N2 氧化 (2)过程中能通过_的作用将空气中的氮气固定下来，写 出中固氮反应的化学方程式：_，该反应中氮气显_性。 豆科植物根瘤菌 还原 (3)过程中的亚硝酸盐有毒， 工业上若直接排放将造成对环境
5、的污染。已知NaNO2遇到还原性 较强的会被还原为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.H2O2b.NH4Clc.KNO3d.NaOH acd (1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化 还原反应。 (2)氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下， 很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等反应。 (3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气 既有氧化性(与H2反应)，又有还原性(与O2反应)。 归纳总结 返回 二、一氧化氮和二氧化氮 1.一氧化氮、二氧化氮的物理性质 氧
6、化物颜色状态气味水溶性 NO 色气态 味 溶 NO2 色气态 气味 溶 无 红棕 无 刺激性 难 易 2.一氧化氮、二氧化氮的性质探究 操作一：在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，观察颜色，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：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显变化。 结论：NO难溶于水 操作二：打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气，夹上弹簧夹。 现象： 。 结论：NO和O2反应生成 。 操作三：振荡注射器 现象：气体红棕色 ，得到 溶液。 结论：NO2和H2O反应生成了 。 写出下列转化的化学方程式： (1)NO NO2：_。 (2)NO2 NO：3N
7、O2H2O=2HNO3NO，该反应中NO2既表现 ， 又表现 。 注射器内气体变为红棕色 NO2 消失无色 HNO3和NO 2NOO2=2NO2 氧化性 还原性 (1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只 能用排水法() (2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排 空气法() (3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物() (4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能 生成NO2() (5)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物() 判断正误判断正误 (1)NO和O2反应，不能用
8、排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反 应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。 (2)NO不能和碱反应，NO2可以和碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，但 NO2不是酸性氧化物。 (3)NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾 试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。 归纳总结 1.俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。 深度思考深度思考 2.在NO、NO2性质实验中 (1)如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是_ _。 (2)上述实验对工业上生产硝酸的启示是_ _。 继续通入过量的 在用水吸收NO2制取硝酸的反应 空气 过程中，要不断地补充一
9、些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸 3.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_。C (2)如水不能充满试管，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。 红棕色，液面逐渐上升 无色气体变为 3 解析向试管中缓缓充入O2，发生反应2NOO2=2NO2，故气体颜 色由无色变为红棕色，然后发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，故 液面逐渐上升，将和两式相组合得4NO3O22H2O=4HNO3，要 使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。 熟记NOx与O2混合气体被吸收关系 (1)4NO2O22H2O=4HNO3
10、练后反思 返回 (2)4NO3O22H2O=4HNO3 1.(2019浙江宁波期末)氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的 基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮 循环的说法正确的是 A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是 C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与 1235 随堂演练知识落实 4 12354 海洋中的氮循环属于固氮作用的是，B 项错误； 反硝化作用中N元素化合价降低，被还 原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O2 参与，C项错误； 2.(2019湖南湘潭一中期中)氮气能大量存在于空气中的根本原因是 A.氮气性质稳定，即使在高
11、温下也不与其他物质发生反应 B.氮气比空气轻且不溶于水 C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定 D.氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应 12354 解析N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现 出氧化性或还原性；氮气比空气轻且难溶于水，并不是N2能大量存在于 空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两 个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。 3.(2019保定一中检测)下列反应中属于氮的固定的是 12354 B.2NOO2=2NO2 D.NH3H2OCO2=NH4HCO3 解析固氮过程是把N2转化为含氮化合物的过程，只有A项符合。 4.
12、(2019天津耀华中学期中)如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，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面继续上升，经过多次重复后， 试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是 A.可能是N2与NO2的混合气体 B.可能是N2O气体 C.可能是NO与NO2的混合气体 D.只可能是NO2一种气体 12354 12354 解析试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。根据题 述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为NO2、NO2和O2(少 量)、NO2和NO等。 5.NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2
13、均既有氧化性 又有还原性。 (1)NO极易与氧气反应表现_性，化学方程式为_； 在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_ _。 (2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为_ _，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_，NO2与NaOH 溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为_ _。 12354返回 还原 2NOO2=2NO2 4NH36NO 2HNO3NO 3NO2H2O= 12 =NaNO2NaNO3H2O 2NO22NaOH 课时对点练 123456789 题组一氮气和氮的固定题组一氮气和氮的固定 1.(2019黑龙江大庆一中月考)下列关于N2
14、的说法中错误的是 A.通常情况下N2的化学性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气 A组基础对点练 2.(2020咸阳高一期末)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 123456789 B.过程“固氮作用”中，氮气被还原 123456789 过程“固氮作用”中氮元素化合价 降低，氮气被还原，B正确； 题组二一氧化氮、二氧化氮的性质题组二一氧化氮、二氧化氮的性质 3.(2019菏泽一中月考)最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS、新型 冠状病毒都有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是 A.一氧化氮是一
15、种红棕色气体 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 123456789 解析NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下， NO容易与氧气直接化合生成NO2。 4.(2020湖南岳阳高一检测)众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸 烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简 单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、 降低血压以及提高性能力的作用。下列关于NO的说法中正确的是 A.NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物 B.NO在人
16、体内可做“信使分子”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，只能作还原剂，不能作氧化剂 123456789 解析NO是无色难溶于水的气体，NO不与碱反应，不是酸性氧化物， 故A项错误； NO有毒，为大气污染物，对人体有害，故B项错误； NO和O2发生反应2NOO2=2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确； NO分子中N元素价态为2价，为中间价态，在一定条件的反应中既可作 氧化剂，又可作还原剂，D项错误。 123456789 5.(2020贵州独山期末)在NO2与水的反应中 A.氮元素的化合价不发生
17、变化 B.NO2只是氧化剂 C.NO2只是还原剂 D.NO2既是氧化剂又是还原剂 123456789 解析NO2和水反应的方程式为3NO2H2O=2HNO3NO，在反应中 2 mol被氧化生成2 mol硝酸，1 mol被还原，生成NO，即NO2既是氧化剂 又是还原剂。答案选D。 123456789 6.(2019山东菏泽一中检测)运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是 CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭 喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是 A.高温下N2遇空气生成NO2 B.NO遇空气生成NO2 C.CO2和NO反应生成CO和NO2 D.NO和H2O反应
18、生成H2和NO2 解析根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的 气体中NO遇空气生成NO2。 题组三氮的氧化物与水反应的简单计算题组三氮的氧化物与水反应的简单计算 7.(2019河北张家口第一中学检测)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，则原混合气体中NO2和 NO的体积比是 A.53 B.35C.32 D.23 123456789 123456789 解析解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果 来确定正确的选项。设混合气体中NO2的体积为x。 3NO2H2O=2HNO3NOV 3 mL 1 mL 3
19、mL1 mL2 mL x 50 mL30 mL20 mL x30 mL 则原混合气体中NO体积为50 mL30 mL20 mL，所以V(NO2)V(NO) 30 mL20 mL32。 8.(2020山东临沂一中高一段考)对3NO2H2O=2HNO3NO反应的下 列说法正确的是 A.氧化剂与还原剂的质量比为12 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为12 C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 123456789 解析该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还 原产物。硝酸与NO的物质的量之比为21，还原剂(N
20、O2)与氧化剂(NO2) 的物质的量之比为21。若有6 mol NO2参与反应，则转移电子4 mol。 9.(2019郑州高一检测)以下是氮循环的一部分： 123456789 (1)反应的化学方程式是_。 2NOO2=2NO2 解析反应是NO与氧气化合生成NO2，反应的化学方程式是2NO O2=2NO2。 (2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的 量之比为_。 123456789 12 解析NO2易溶于水，并和水发生化学反应：3NO2H2O=2HNO3 NO，NO2中氮元素化合价部分升高，部分降低，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12。
21、 (3)实验室收集NO的方法为_。 123456789 (4)化合物A的化学式是_。 排水法收集 HNO3 解析NO易被氧气氧化，实验室常用排水法收集NO。 解析根据以上分析可知化合物A的化学式是HNO3。 (5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO 2CO=2CO2N2，当生成1 mol N2时，被还原的NO为_mol。 123456789 2 解析根据方程式2NO2CO=2CO2N2可知，NO中氮元素化合价从 2价降低到0价，NO是氧化剂，被还原，当生成1 mol N2时，被还原的 NO为2 mol。 1.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是 N2NO2NO
22、2NONO2HNO3N2NON2NH3 A. B. C. D. B组综合强化练 12345678 解析N2NO2不能一步完成，NO2与H2O反应即可，但H2O不是 氧化剂，N2NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，N2与H2反应生成 NH3，加入的H2是还原剂。 2.(2020河南平顶山一中期中)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置 如图所示(夹持和加热装置略去)： 12345678 下列说法正确的是 A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液 B.若去掉装置C，对产品纯度无影响 C.实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D.E中碱石灰的作用是吸收尾气 解析A错，要制备氮化镁，需
23、要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则 装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸； B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响； C对，实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热D； D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。 12345678 3.(2020山东淄博月考)科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。 在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是 A.探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成 B.探究NO和N2O可能化合生成NO2 C.探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3 D.探究向滴有酚酞溶液
24、的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶 液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用 12345678 解析NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没 有元素化合价的降低。 4.(2019山东日照一中检测)为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常 采用NaOH溶液进行吸收处理(反应方程式：2NO22NaOH=NaNO3 NaNO2H2O；NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O)。现有由a mol NO、 b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无气体 剩余)，则此NaOH溶液的物质的量浓度为 12345678 123
25、45678 12345678 5.(2019甘肃武威第六中学段考)如图所示，相同条件下，两个容积相同 的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢 通入氧气，边通入边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内 的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为 A.11 B.57 C.75 D.43 解析因为NO2和NO的体积相等，在同温同压下两者的物质的量相等， 根据反应：2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO，生成的HNO3 的物质的量也相等，因此两试管内HNO3的物质的量浓度相等，故选A。 6.(2020北京东城区校级检测)现有NO
26、2、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 体积是 A.1.3 mL B.2.4 mL C.3 mL D.4 mL或1.2 mL 12345678 12345678 解析(总反应式法)根据有关的反应： 4NO2O22H2O=4HNO33NO2H2O=2HNO3NO 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。 12345678 7.(2019济南一中期末)氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨， 还可能形成光化学烟雾。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。 (1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化
27、物，发生反应的化学方程式 为NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，在该反应中，氧化剂是_， 还原剂是_。 NO2 NO 解析NO2中氮元素的化合价降低，NO2作氧化剂，NO中氮元素的化合 价升高，NO作还原剂。 12345678 (2)在一定条件下氨可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨和二氧 化氮在一定条件下反应的化学方程式：_， 反应中氧化剂是_，还原剂是_。 NO2NH3 解析氨和二氧化氮反应后生成的无污染的物质是氮气和水。 12345678 8.(2019北京昌平高一检测)(1)某化 学学习小组为探究NO2和SO2的反应， 进行如下实验(如图所示)。 图甲两集气瓶中_(填“上”
28、或“下”)瓶颜色深。 图乙中反应的现象是_。 下 两气体混合后，颜色由红棕色变为无色 解析NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。 解析NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后， 颜色由红棕色变为无色。 12345678 图丙中“有红棕色气体产生”说 明SO2和NO2反应的产物中有_， 说明NO2在该反应中表现_性。 由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：_ _。 NO 氧化 =NOSO3 NO2SO2 解析NO遇空气被氧化成NO2：2NOO2=2NO2，“有红棕色气体产 生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。 解析由题给现象
29、可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2SO2=NO SO3。 12345678 (2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下： 该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写 出Mg与NO2反应的化学方程式：_。 12345678 设计实验验证猜测(用于连接玻 璃管的乳胶管均内衬锡纸)。 资料信息：2NO22NaOH= NaNO3NaNO2H2O。 .装置A中的试剂是_。 .干燥管和装置B的作用分别是_、_。 .实验开始时正确的操作步骤顺序是_(填字母)。 a.通入NO2b.打开弹簧夹 c.点燃酒精灯d.当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹 NaOH溶液 吸收NO2，避免污染环境收集N2 badc 12345678 解析由资料信息：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O可知，装 置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处 理装置，作用是吸收NO2以避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收 集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)a(通入NO2，排尽 反应装置中的空气)d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧 夹)c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。 返回
