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课时1自然界中氮的循环目标与素养：1.了解氮及其氧化物的主要性质。(宏观辨识)2.认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。(社会责任)一、自然界中氮的循环1．氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。2．自然界中氮的循环3．人类活动的影响(1)氮气――――→化学方法氨气→氮肥、硝酸等含氮化合物。(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。二、氮气的性质和氮气的固定1．物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气态无味ρN2＜ρ空气难溶2.化学性质(1)N2与O2反应打雷时或汽车引擎中发生的反应为N2＋O2=====放电2NO。(2)N2与H2的反应①可逆反应：在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应为可逆反应。可逆反应的化学方程式用“”代替“===”。②合成氨的化学反应方程式为。微点拨：(1)氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力，故N2性质很稳定。(2)可逆反应必须满足“两同”：①相同条件；②正反方向同时进行。3．氮的固定(1)定义：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。(2)分类氮的固定自然固氮高能固氮生物固氮人工固氮合成氨仿生固氮三、氮的氧化物1．氮的氧化物氮的化合价＋1＋2＋3＋4＋5对应氧化物N2ONON2O3NO2、N2O4N2O52.NO和NO2(1)物理性质物质颜色状态气味毒性水溶性NO无色气态无味有毒难溶于水NO2红棕色气态刺激性有毒易溶于水(2)相互转化①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2。②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。微点拨：NO和NO2的收集方法(1)NO的收集：排水法。(2)NO2的收集：向上排空气法。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)化合态的氮元素只显一种价态。()(2)N2在通常状况下与O2反应生成NO2。()(3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。()(4)2H2O=====通电2H2↑＋O2↑和2H2＋O2=====点燃2H2O属于可逆反应。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列叙述中与氮的固定无关的是()A．工业合成氨B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收B[氮的固定过程是使游离态的氮转化为化合态的氮，B项，NH3转化为HNO3不符合要求。]3．NO2与水的反应可表示为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，关于此反应的下列说法中正确的是()A．氮元素的化合价没有发生变化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[答案]D对氮气性质的理解1.通常情况下氮气的化学性质很不活泼，很难和其他物质发生化学反应。2．氮元素有多种变价，N2中氮元素为0价，处于中间价态，故N2既有氧化性，又有还原性。N2与O2反应表现还原性，N2与H2、Mg等活泼金属反应表现氧化性。N2与Mg反应：N2＋3Mg=====点燃Mg3N2。【典例1】下列关于N2性质的叙述中错误的是()A．任何物质在氮气中都不能燃烧B．氮气既具有氧化性，又具有还原性C．将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定D．氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮A[活泼金属如钠、镁、铝等可以在N2中燃烧。]1．下列反应起到了固氮作用的是()A．工业上N2与H2在一定条件下合成NH3B．NO与O2反应生成NO2C．NH3被O2氧化成NO和H2OD．由NH3制备化肥NH4HCO3A[由定义知，氮的固定是将空气中游离态的氮转化成含氮化合物。]2．下列关于氮气性质的说法中，错误的是()A．通常情况下，氮气性质很不活泼B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂B[N2不能在O2中燃烧，与O2在放电时反应生成NO，B错；氮气与氢气反应时，氮元素的化合价降低，氮气作氧化剂，D对。]NO、NO2性质的对比物质NONO2色、态、味、毒性无色、无味、有毒气体红棕色、有刺激性气味、有毒气体水溶性不溶于水易溶于水与氧气反应2NO＋O2===2NO2不反应与水反应不反应3NO2＋2H2O===2HNO3＋NO(自身氧化还原)与氧气、水同时作用4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO3氧化性6NO＋4NH3=====催化剂5N2＋6H2O6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O(NO2能将I－氧化为I2，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝)【典例2】下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是()A．氮的氧化物都是酸性氧化物B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2对应的同价酸是HNO3D．只能用排水法收集NO[答案]DNO、NO2均不属于酸性氧化物。酸性氧化物是能够与碱反应生成盐和水的氧化物，而且生成的盐是该氧化物同价态的含氧酸所对应的盐。NO不能与碱反应，NO2与NaOH溶液的反应为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。1．下列关于NO和NO2的说法中正确的是()A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化D[A项，NO2不是酸性氧化物；B项，在高温或放电条件下，N2和O2直接化合生成NO；C项，NO易与空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集，NO2能与水反应，不能用排水法收集；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO。]2．将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1C[气体体积缩小，是由NO2溶于水引起的：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，假设气体总体积为1L，NO2的体积为xL，则N2的体积为(1－x)L，则：13x＋(1－x)＝0.5，x＝34，N2与NO2的体积比为14∶34＝1∶3。C正确。]1．下列有关氮气的叙述中，错误的是()A．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NOC．氮气既可作氧化剂又可作还原剂D．1molN2可与3molH2完全反应生成2molNH3D[N2与H2的反应属于可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应生成2molNH3，故D项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N2既可作氧化剂，又可作还原剂。]2．下列对氮的氧化物的叙述中，正确的是()A．氮的氧化物都是无色气体B．氮的氧化物都难溶于水C．氮的氧化物都是酸性氧化物D．氮的氧化物都是大气污染物D[NO2是红棕色，A不正确；NO2易溶于水，B不正确；NO不是酸性氧化物，C不正确；氮的氧化物均是大气污染物，D正确。]3．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NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2遇NO反应生成CO和NO2D．NO和H2O反应生成H2和NO2B[根据火箭喷出的大量红色烟雾可推知其应是NO2，而高温下N2与O2不能生成NO2。]4．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的()A.14B.34C.18D.38C[由于NO和O2等体积，故二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34mol3mol设初始时NO和O2的物质的量均为4mol，则4molNO反应掉3molO2，还剩余1molO2，则剩余O2为原气体的18。]5．目前，汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污染源。汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物。(1)汽车燃料中一般不含氮元素，尾气中所含的NO是如何产生的？说明原因并写出有关反应的化学方程式：____________________________________________________。(2)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车的排气管上装一个催化转化装置，使NO与CO反应，生成CO2和N2。反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________。(3)下列措施中，能减少或控制汽车尾气污染有效且可行的是________。①制定严格的汽车尾气排放标准，并严格执行②开发清洁能源汽车，如氢能汽车、太阳能汽车等③市民出行戴防护面具④市民大量移居城市郊区[答案](1)空气中的N2与O2在放电条件下产生NO：N2＋O2=====放电2NO(2)2NO＋2CO=====催化剂N2＋2CO2(3)①②