2019-2020学年新教材高中化学 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 第1

第二节氮及其化合物[新教材内容有哪些]第1课时氮气及氮的氧化物[新课程标准是什么]1.了解自然界中的氮循环。2.了解N2的结构及性质。3.掌握NO、NO2的性质。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．氮元素的存在(1)游离态：在自然界中氮元素主要以游离态的形式存在于空气中。(2)化合态：部分氮元素以化合态形式存在于动植物的体内_______中和土壤、海洋里的和中。N2蛋白质硝酸盐铵盐2．氮气的性质(1)物理性质：氮气是一种无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(2)化学性质分别写出上面标出序号的反应的化学方程式：①_______________________；②__________________________；③________________________。N2＋3Mg=====点燃Mg3N2N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3N2＋O2=========放电或高温2NO3．氮的固定(1)定义：将大气中态的氮转化为氮的的过程。(2)分类下列变化过程中属于自然固氮的是；属于人工固氮的是。①3Mg＋N2=====点燃Mg3N2；②根瘤菌将氮气转化成氨；③N2＋O2==========放电或高温2NO；④N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3；⑤2NO＋O2===2NO2。游离化合物②③①④[落实新知能](1)氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大气中，在空气中占体积分数约为0.78，N2的相对分子质量与空气接近，故N2的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。(2)N2化学性质不活泼，在一般条件下不与氧气反应，经常作为食品包装袋的填充剂隔绝空气，避免食品被氧化变质。在一定条件下能与部分活泼金属、非金属反应，表现出氧化性或还原性。(3)氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态，如NH3转化为NO就不是氮的固定。[演练新学考]1．关于氮气的性质说法中，错误的是()A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在B．通常情况下，氮气性质很不活泼C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环解析：通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，才能与氧气反应。答案：C2．下列有关氮气用途的说法不正确的是()A．作焊接金属的保护气B．制硝酸和化肥的原料C．食品袋中充氮气来防腐D．与氧气反应制NO从而制硝酸解析：氮气的化学性质不活泼，能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化，A项正确；氮气可用于合成氨，氨可作制硝酸和化肥的原料，B项正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C项正确；氮气与氧气的反应很难进行，不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸，D项错误。答案：D3．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解析：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫氮的固定，B选项中，NH3→HNO3属于含氮化合物之间的转化，所以不是氮的固定。答案：B4．下列关于自然界中氮的循环(如图)的说法不正确的是()A．氮元素均被氧化B．工业合成氨属于人工固氮C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环解析：人工固氮是N2转化为NH3的过程，氮元素化合价由0价降低至－3价，被还原，故A项错误。工业合成氨是典型的人工固氮方法，故B项正确。根据图知，通过生物体可以将铵盐和硝酸盐与蛋白质相互转化，实现了含氮的无机物和有机物的转化，故C项正确。生物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元素的参与，故D项正确。答案：A[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．一氧化氮的性质NO为_____色的有毒气体，_____溶于水，具有还原性，易被氧气氧化，反应的化学方程式为_________________。故只能用收集。无不2NO＋O2===2NO2排水法2．二氧化氮的性质NO2为色、有气味的___毒气体，密度比空气，易液化，易溶于水，溶于水时与水发生歧化反应：__________________________，故只能用___________法收集，这也是工业生产硝酸的反应原理。红棕刺激性大3NO2＋H2O===2HNO3＋NO向上排空气有[落实新知能]1．正确理解NO和NO2所属物质的类别NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。2．谚语“雷雨发庄稼”涉及的主要反应N2＋O2=======放电2NO,2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。3．水吸收NO2制硝酸的原理3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2(或4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3)4．NO和NO2的尾气处理(1)NO与酸碱都不反应，进行尾气处理时一般用充袋法，或通入氧气的同时用碱液吸收。(2)NO2与碱溶液能直接反应，可用碱液直接吸收：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。[演练新学考]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)氮元素可形成五种价态的氧化物，其中＋4价的有NO2和N2O4两种()(2)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同，但它们都是有毒的气体()(3)实验室只能用排水法收集NO，用向上排空气法收集NO2()(4)NO具有较强的还原性，在空气中极易被氧化()(5)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中，无色气体变为红棕色()答案：(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√2．在NO2与水的反应中，水的作用是()A．是还原剂B．既是氧化剂又是还原剂C．是氧化剂D．既不是氧化剂又不是还原剂答案：D3．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过()A．Na2CO3溶液B．NaHCO3溶液C．H2OD．浓硫酸解析：通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；H2SO4不和NO2反应；由反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。答案：C4．下列关于NO和NO2的叙述正确的是()A．NO是一种红棕色气体B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等D．NO2可用排水法收集解析：NO是无色的气体，A错误。常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2，B错误。NO2能与水反应，故不能用排水法收集，D错误。答案：C[难度增一点][典例1]按图进行实验。试管中装有12mLNO，然后间歇而又缓慢地通入8mLO2，下列是有关最终状态的描述：①试管内气体呈棕色②试管内气体呈无色③试管内液面不变④试管内液面上升⑤试管内气体是O2⑥试管内气体是NO，其中正确的是()A．①③B．②④⑤C．②④⑥D．②③⑤[解析]由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为43mL，试管内液面上升。[答案]C[典例2]在一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的18，则原混合气体中NO2和O2的体积之比可能是()①8∶1②7∶3③7∶1④4∶1A．①②B．①③C．②③D．②④[解析]反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设原气体体积为8L，则剩余气体为1L。①若剩余的1L气体为O2。则V(NO2)＝45×7L，V(O2)＝15×7＋1L。二者体积比为7∶3。②若剩余的1L气体为NO，而上述反应后剩余3LNO2，则V(NO2)＝3＋45×5L，V(O2)＝15×5L。二者体积比为7∶1。[答案]C[落实新知能]氮氧化物的计算类型1．相关反应原理①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO②2NO＋O2===2NO2由方程式①×2＋②得：③4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3由方程式①×2＋②×3得：④4NO＋3O2＋2H2O===4HNO32．计算类型(1)NO2(或NO2与NO的混合气体)气体溶于水(反应①)利用气体体积差法进行计算，V剩＝V(NO)原＋13V(NO2)。(2)NO2与O2的混合气体溶于水(反应③)x＝VNO2VO20x41x＝41x41反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应，无气体剩余NO2过量又发生反应①，只剩余NO(3)NO与O2的混合气体溶于水(反应④)x＝VNOVO20x43x＝43x43反应情况O2过量，剩余O2恰好完全反应，无气体剩余NO过量，剩余NO[选考难一点]1．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()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1解析：将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：3NO2＋H2O===2HNO3＋NOΔV减32xV2解得：x＝3V4，V(N2)＝V－3V4＝V4，故VN2VNO2＝13。答案：C2．一定条件下，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.38解析：NO、O2、H2O之间的反应，先判断是否过量，若过量，找出剩余的气体，计算其体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。设NO和O2均为1体积，由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算，NO和O2等体积混合，剩余O214体积，为原混合气体的18。答案：C3.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．1∶1B．5∶7C．7∶5D．4∶3解析：两试管容积相等，则V(NO2)＝V(NO)，n(NO2)＝n(NO)，则生成的HNO3物质的量相等，溶液的体积也相同，故两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度相等。答案：A4．将VmLNO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到amL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5mL无色气体B。试回答：(1)A气体是________，B气体是________。(2)A气体的体积是________。解析：(1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2。(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO343amL3a4mL依题意：a－3a4＝5，a＝20。答案：(1)NOO2(2)20mL5．如图所示，向盛有3.0mLNO的试管中缓缓通入1.5mLO2(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(可不写满，也可补充)：①________________________________________________。②__________________________________________________。③__________________________________________________。(2)最终试管中剩余的气体是______________，其体积为________。解析：(1)NO遇O2迅速反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，然后NO2与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，导致试管中的液面上升，最终剩余的气体是无色的NO。(2)将(1)中两个反应合并可得：4NO＋2H2O＋3O2===4HNO343V(NO)1.5mL解得V(NO)＝2.0mL，故最终试管内剩余NO气体，其体积为1.0mL。答案：(1)①试管