1、 氮及其氧化物氮及其氧化物如皋市第一中学如皋市第一中学 王王 洪洪 学习目标：学习目标：1 1掌握氮气的主要化学性质掌握氮气的主要化学性质2 2了解氮的氧化物的性质及其了解氮的氧化物的性质及其 相互转化关系相互转化关系甲、乙、丙、丁均为前甲、乙、丙、丁均为前三周期元素的单质。三周期元素的单质。在一定条件下甲与丙和甲在一定条件下甲与丙和甲与丁都按物质的量与丁都按物质的量之比之比1:3反应，分别生成反应，分别生成X和和Y，在产物中元素甲呈负价。在产物中元素甲呈负价。在一定条件下乙与丙和乙与丁都按物质的量在一定条件下乙与丙和乙与丁都按物质的量之比之比1:2反应，分别生成反应，分别生成Z和和W，在产物
2、中元素乙在产物中元素乙呈负价。请填空：呈负价。请填空：甲是甲是_，乙是，乙是_。甲与丙反应生成甲与丙反应生成X的化学方程式是的化学方程式是_。乙与丁反应生成乙与丁反应生成W的化学方程式是的化学方程式是_。甲甲乙乙丙丙丁丁XYWZ思考思考（1）如右图所示。已知：如右图所示。已知：N2O2N23Mg Mg3N2或或N23H22NH3O22H22H2O或或O22Mg 2MgO电子式为电子式为 ，结构式为结构式为N N，氮氮 氮氮 叁叁 键键 的键能高达的键能高达946946kJkJmolmol1 1，键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。物理性质：物理性质：纯净
3、的纯净的N N2 2是一种无色无味的气体，是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的难溶于水，在空气中约占总体积的78%78%。1 1、氮气的性质、氮气的性质结构：结构：与活泼金属反应：与活泼金属反应：N23MgMg3N2常温下，常温下，N2的化学性质很不活泼，可代替稀有气体做的化学性质很不活泼，可代替稀有气体做保护气，但在高温、放电、点燃等条件下，保护气，但在高温、放电、点燃等条件下，N2能与能与H2、O2、A族的族的Mg、Ca等发生等发生化学反应。化学反应。与与H2反应反应:N23H22NH3 与与O2反应：反应：N2O22NO化学性质化学性质Mg3N26H2O3Mg（OH）22
4、NH3【例【例1 1】用金属钠制取用金属钠制取Na2O，通常采用下法：通常采用下法：2NaNO26Na4Na2ON2，试说明为什么不采用钠在氧气中试说明为什么不采用钠在氧气中燃烧，而采用此法制取燃烧，而采用此法制取Na2O的原因：的原因：钠在氧气中燃烧会产生过氧化钠，钠在氧气中燃烧会产生过氧化钠，而在氮气的环境中不会被氧化成而在氮气的环境中不会被氧化成Na2O2试回答：装置甲的作用是：试回答：装置甲的作用是：.。从乙处导出的气体是从乙处导出的气体是 ，检验产物的简单化学方法是检验产物的简单化学方法是 。【例【例2 2】实验室，合成氨装置如图所示：实验室，合成氨装置如图所示：干燥气体的作用干燥气
5、体的作用调节氢、氮气流速度调节氢、氮气流速度NH3、N2和和H2用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近导管口用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近导管口 使两种气体充分混合使两种气体充分混合 思考思考（2 2）用下图所示装置用下图所示装置（气球内先充有空气）进行铜与（气球内先充有空气）进行铜与稀硝酸反应的实验，稀硝酸反应的实验，请填写下列空格。请填写下列空格。铜丝逐渐减小，但不完全消失，且表面有气泡生成；铜丝逐渐减小，但不完全消失，且表面有气泡生成；气球先略变大，在摇动情况下又变小，而后变大；气球先略变大，在摇动情况下又变小，而后变大；_；_。在摇动情况下，导致气球变小的有关反应的化学方程在摇动情况下，导致气球变小的有关
6、反应的化学方程式为：式为：_。稀硝酸稀硝酸烧瓶烧瓶铜丝铜丝气球气球 实验开始时，先将烧瓶加热，其目的是实验开始时，先将烧瓶加热，其目的是_。在不断摇动烧瓶的条件下，使反应充分进行。在不断摇动烧瓶的条件下，使反应充分进行。可观察到的可观察到的4个主要现象：个主要现象：提高反应速度提高反应速度无色溶液变成蓝色无色溶液变成蓝色 烧瓶中气体先呈红棕色，最终为无色烧瓶中气体先呈红棕色，最终为无色 4NO2O22H2O4HNO32 2、氮的氧化物、氮的氧化物NO2NOH2O或或SO2O2N2O4N2ONON2O3NO2N2O4N2O5价态价态+1+2+3+4+4+5颜色颜色毒性毒性水溶水溶性性与与O2是否
7、是否共存共存相互相互转化转化无色无色红棕色红棕色无色无色有有毒毒不溶于水不溶于水2NOO22NO2溶于水溶于水生成亚生成亚硝酸硝酸3NO2H2O2HNO3NO溶于水生溶于水生成硝酸成硝酸能能小结：小结：（3）NO2是一种红棕色的易溶于水与水反应的气体，是一种红棕色的易溶于水与水反应的气体，氧化性强，能氧化氧化性强，能氧化SO2，能使湿润的能使湿润的KI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝。（2）NO是一种无色难溶于水还原性较强的气体是一种无色难溶于水还原性较强的气体，易被易被O2氧化氧化NO2。（1）N2O3和和N2O5分别是分别是HNO2和和HNO3的酸酐。的酸酐。【例【例3】（1999年全国高考题）年
8、全国高考题）Murad等三位教授最早等三位教授最早提出提出NO分子在人体内有独特功能，近年来此领域研究有分子在人体内有独特功能，近年来此领域研究有很大发展，因此这三位教授荣获了很大发展，因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及年诺贝尔医学及生理学奖。下列关于生理学奖。下列关于NO的叙述不正确的是的叙述不正确的是()A.NO可以是某些含低价可以是某些含低价N物质氧化产物物质氧化产物B.NO不是亚硝酸酐不是亚硝酸酐C.NO可以是某些含高价可以是某些含高价N物质的还原产物物质的还原产物D.NO是棕色气体是棕色气体D【例【例4 4】鉴别鉴别NO2和溴蒸气和溴蒸气,可选用的试剂是可选用的试剂是()A.
9、淀粉碘化钾溶液淀粉碘化钾溶液 B.蒸馏水蒸馏水C.NaOH溶液溶液 D.AgNO3溶液溶液BD【例【例5 5】NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点。免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点。NO亦被称为亦被称为“明星分子明星分子”，试回答下列问题：，试回答下列问题：（1）NO对环境的危害在于对环境的危害在于 （填以下项目的编号）（填以下项目的编号）A.破坏臭氧层破坏臭氧层B.高温下能使一些金属被氧
10、化高温下能使一些金属被氧化C.造成酸雨造成酸雨D.与人体血红蛋白结合与人体血红蛋白结合（2）在含）在含Cu+离子酶活化中心中，亚硝酸根离子可离子酶活化中心中，亚硝酸根离子可转化为转化为NO，写出写出Cu+和亚硝根离子在酸性水溶液中反和亚硝根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式应的离子方程式 。Cu+NO2+2H+=Cu2+NO+H2O A、C、D（3）在常温下，将）在常温下，将NO气体压缩到气体压缩到1.01107Pa，在一在一个体积固定的容器里加热到个体积固定的容器里加热到50。发现气体的压强迅速。发现气体的压强迅速下降，压强降至略小于原压强下降，压强降至略小于原压强2/3就不再改变，已知其中
11、就不再改变，已知其中一种产物为一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式。写出上述变化的化学方程式。（4）解释（）解释（3）中为什么最后的气体总压强小于原压强）中为什么最后的气体总压强小于原压强的的2/3？3NO=N2O+NO2存在平衡存在平衡2NO2N2O4。注意：注意：通常通常“纯净纯净”的的NO2或或N2O4并不纯，因为在常并不纯，因为在常温、常压下能发生反应温、常压下能发生反应 2NO2N2O4所以涉及所以涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等问题时气体的颜色深浅、压强、密度等问题时要考虑此反应。要考虑此反应。思考思考（3 3）将盛有将盛有12mL NO2和和O2的混合气体的量筒倒立于
12、水槽的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体无色气体，则原混合气体中中O2的体积是的体积是（）（）A1.2mLB2.4mLC3.6mLD4mLAD3 3氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物溶于水的计算NO2或或NO2与与N2（非非O2）的混合气体溶于水时可依的混合气体溶于水时可依据：据：3NO2H2O2HNO3NO利用气体体积变化差利用气体体积变化差值进行计算。值进行计算。NO2和和O2的混合气体溶于水时，的混合气体溶于水时，由由4NO2O22H2O4HNO3可知，当体积比：可知，当体积比：V（NO2）:V（O2）4:1，NO2过量，剩余气
13、体为过量，剩余气体为NO4:1，O2过量，剩余气体为过量，剩余气体为O24:1，恰好完全反应，恰好完全反应NO和和O2同时通入水中时，同时通入水中时，由由4NO3O22H2O4HNO3可知，可知，NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按三种混合气体通入水中，可先按求出求出NO2与与 H2O反应生成的反应生成的NO的体积，再加上原混的体积，再加上原混合气体中的合气体中的NO的体积即为的体积即为NO的总体积，再按方的总体积，再按方法进行计算。法进行计算。V（NO）:V（O2）4:3恰好完全反应恰好完全反应4:3 剩余剩余NO4:3剩余剩余O2【例【例6 6】相同状况下，在容积相同的三个烧瓶内
14、分别充相同状况下，在容积相同的三个烧瓶内分别充满干燥的满干燥的NH3、HCl、NO2气体，然后按上述顺序分别用气体，然后按上述顺序分别用水作喷泉实验。实验结束后，烧瓶内三种溶液的物质的量水作喷泉实验。实验结束后，烧瓶内三种溶液的物质的量浓度之比为浓度之比为（）A3:3:2B2:2:3C1:1:1D无法比较无法比较CB【例【例7】(2003年江苏高考题年江苏高考题)同温同压下，在同温同压下，在3支相支相同体积的试管中分别充有等体积混合的同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们种气体，它们是是NO和和NO2；NO2和和O2；NH3和和N2。现将现将3支试支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试
15、管中剩余气体的体管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是则下列关系正确的是()A.V1 V2 V3B.V1 V3 V2C.V2 V3 V1D.V3 V1 V2 思考思考（4 4）若用碱液吸收法处理尾气。将含有若用碱液吸收法处理尾气。将含有NO、NO2的废气通入的废气通入NaOH溶液中，溶液中，NO、NO2转化为转化为NaNO3、NaNO2而被吸收，消除了污染。而被吸收，消除了污染。2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONONO22NaOH=2NaNO2十十H2O下列气体中不可能完全被过量下列气体中不可能完全被过量NaOH溶液吸
16、收的是溶液吸收的是()A1molO2与与4mol NO2B4molNO与与1mol NO2C3molO2与与4mol NOD1molNO与与4mol NO2B323.有关有关NO(amol)和和NO2(bmol)混合气体被碱液混合气体被碱液(NaOH)充分吸收的情况讨论充分吸收的情况讨论混合气体混合气体a/ba/b生成盐的成分生成盐的成分余气余气1 11 11 1NaNO2 2a mol2a mol或或2 2b molb molNaNO2 2b mol 2b molNaNO2(3a+b)/2NaNO3(ba)/20 0NO（ab）molmol0 0【例【例8 8】（19981998年上海高考题
17、）用下列仪器、药品验证由铜和适年上海高考题）用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含量浓硝酸反应产生的气体中含NONO（仪器可选择使用，仪器可选择使用，N N2 2和和O O2 2的的用量可自由控制）。用量可自由控制）。已知：已知：NO+NONO+NO2 2+2OH+2OH-=2NO=2NO2 2-+H+H2 2O O气体液化温度：气体液化温度：NONO2 2为为0.210.21，NONO为为-152-152 试回答：试回答：（1 1）仪器的连接顺序（按左）仪器的连接顺序（按左右连接，填各接口的编号）右连接，填各接口的编号）为为 。（2 2）反应前先通入）反应前先通入N N2 2目的是目的是 。1 5 4 10 11 6 7 2（10和和11可颠倒）可颠倒）驱赶装置中空气，防止反应产生的驱赶装置中空气，防止反应产生的NO被氧化被氧化（3 3）确认气体中含）确认气体中含NONO的现象是的现象是 。（4 4）装置）装置F F的作用是的作用是 。（5 5）如果）如果O O2 2过量，则装置过量，则装置B B中发生反应的化学方程式中发生反应的化学方程式为：为：。通入通入O2后装置（后装置（D）中有红棕色气体生成中有红棕色气体生成分离分离NO和和NO2（或使或使NO2液化）液化）4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O总结：知识网络总结：知识网络
