資源簡介

(共73張PPT)
第1課時　氮氣和氮氧化物
第五章　第二節　
1.通過對氮元素“位—構—性”的分析，認識氮元素在自然界中的存在形式，
了解氮的固定的意義。
2.掌握N2的性質。
3.掌握NO、NO2的性質及二者的相互轉化。
4.掌握NO、NO2與O2混合溶于水的計算。
核心素養
發展目標
一、氮氣與氮的固定
二、一氧化氮和二氧化氮
課時對點練
內容索引
隨堂演練　知識落實
氮氣與氮的固定
一
1.氮元素
二
VA
2
5
一般通過__________與其他原子相互結合構成物質。
共用電子對
(2)氮元素在自然界中的存在
氮分子
蛋白質
硝酸鹽
銨鹽
【思考1】　根據氮原子核外電子排布和氮氣分子的結構，推測氮氣的化學活性。
提示　由于氮分子內兩個氮原子間以共價三鍵(N≡N)結合，斷開該化學鍵需要較多的能量，所以氮氣的化學性質很穩定，通常情況下難以與其他物質發生化學反應。
2.氮氣
在高溫、放電等條件下，氮氣可以與鎂、氫氣、氧氣等物質發生化合反應。
寫出氮氣與下列物質發生反應的化學方程式：
①金屬鎂：___________________，氮氣表現_____性；
②氫氣：________________________，氮氣表現_____性；
③氧氣：____________________，氮氣表現_____性。
氧化
氧化
還原
高溫、高壓
催化劑
N2＋3H2　　　　　 2NH3
【思考2】　寫出鎂條在空氣中燃燒發生反應的化學方程式。
3.氮的固定
概念：將大氣中_______的氮轉化為___________的過程
氮的固定
分類
自然固氮
氮的化合物
游離態
高能固氮(如雷雨天氣N2轉化為NO)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工業合成氨)
仿生固氮(某些金屬有機化合物,　可起到根瘤
菌的作用
應用體驗
1.判斷正誤
(1)N2和O2在放電的條件下會直接生成NO2
(2)氮原子與其他原子只能形成共價鍵，不能形成離子鍵
(3)氮氣常用作焊接金屬、填充燈泡、保存食品的保護氣
(4)氮的固定中氮元素一定被氧化
(5)工業上將NH3轉化為其他銨態化肥屬于人工固氮
×
×
√
×
×
應用體驗
2.氮在自然界中的循環如下圖所示。
(1)過程①稱為_________，寫出合成氨反應的化學方程式：_________
________________，該反應中氮氣顯_____(填“氧化”或“還原”)性。
人工固氮
N2＋3H2
氧化
高溫、高壓
催化劑
2NH3
應用體驗
(2)過程②中能通過_________________的作用將空氣中的氮氣固定下
來，寫出③中固氮反應的化學方程式：________________，該反應中氮氣顯_____(填“氧化”或“還原”)性。
豆科植物的根瘤菌
還原
應用體驗
(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業上若直接排放將造成對環境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的　　會被還原為N2，在廢液中加入下列物質不能使NaNO2無害化排放的是_____(填字母)。
a.H2O2　　b.NH4Cl　　c.KNO3　　d.NaOH
acd
據題給信息，NaNO2可以被　　
還原為N2，因此NH4Cl可以處理廢水中的　　，而H2O2、KNO3都為氧化劑，不能將NaNO2還原為無毒的N2，NaOH和NaNO2不反應，故acd符合題意。
返回
一氧化氮和二氧化氮
二
氧化物 顏色 狀態 氣味 水溶性
NO ____色 氣體 － ____溶
NO2 ______色 氣體 _________氣味 ____溶
1.NO和NO2的物理性質
無
不
紅棕
有刺激性
易
裝置 操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器 ①打開彈簧夾，快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾
②振蕩注射器
2.NO和NO2的化學性質
(1)實驗探究
現象 __________ ①無色氣體變為_______
②______________________________________
_______
無明顯現象
紅棕色
紅棕色氣體逐漸變為無色，注射器活塞向
左移動
(2)實驗結論及解釋
①NO不溶于水，也不與水反應，但能與空氣中的氧氣反應生成紅棕色的NO2，化學方程式：2NO＋O2===2NO2。
②NO2能與水反應生成無色的NO，化學方程式：3NO2＋H2O=== 2HNO3＋NO。
【思考1】　如果要將注射器中的NO充分轉化為硝酸，可以采取什么措施？上述實驗對工業上生產硝酸有什么啟示？
提示　采取的措施是繼續通入過量的空氣。上述實驗對工業上生產硝酸的啟示是在用水吸收NO2制取硝酸的反應過程中，要不斷地補充空氣，使NO2盡可能多地轉化為硝酸。
【思考2】　若將充滿NO2的試管倒置在裝滿水的水槽里，會有什么現象？若同時向倒置試管中不斷地緩慢通入O2，最終現象是什么？
提示　若將充滿NO2的試管倒置于水槽中，試管中的紅棕色逐漸褪去，水槽里的水倒吸入試管中，最終試管里剩余氣體占 。若同時向倒置試管中通入O2，則水槽中的液體最終充滿整個試管。
由上述思考：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
2NO＋O2===2NO2　 ②
①×2＋②得：__________________________，
①×2＋②×3得：__________________________。
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
(1)無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體溶于水，若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(2)對于連續發生的化學反應，可用化學方程式疊加的方法而得到復合反應，解決問題更簡便。
歸納總結
應用體驗
1.判斷正誤
(1)由于NO極易與O2反應，并且其密度與空氣相差不多，因此收集NO只能用排水法
(2)由于NO2極易與水反應且密度比空氣大，因此收集NO2只能用向上排空氣法
(3)NO2與H2O反應生成HNO3，故NO2是酸性氧化物
(4)可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙鑒別NO2與溴蒸氣
×
√
×
√
應用體驗
2.現有NO2、O2的混合氣體12 mL，通入足量水中，充分反應后剩余氣體2 mL(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積可能是____________。
4 mL或1.2 mL
(總反應式法)根據有關的反應：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
設原混合氣體中O2的體積為V(O2)，剩余氣體可能是O2，也可能是NO。
①若剩余O2，則V剩＝V(O2)－ [12 mL－V(O2)]＝2 mL，解得V(O2)＝
4 mL。
②若剩余NO，則V剩＝ [12 mL－V(O2)－4V(O2)]＝2 mL，解得V(O2)＝
1.2 mL。
返回
隨堂演練　知識落實
1
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1.(2023·四川綿陽高一期中)下列說法正確的是
A.氮氣化學性質不活潑，原因是N的非金屬性較弱
B.氮氣與氧氣在汽車內燃機中高溫反應，氧氣過量直接生成NO2
C.植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實現氮的固定
D.“雷雨發莊稼”所包含的化學變化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸鹽
√
隨堂演練
4
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隨堂演練
氮氣化學性質不活潑，原因是N≡N鍵能大，A錯誤；
氮氣與氧氣在汽車內燃機中高溫反應生成NO，NO進一步被氧氣氧化生成NO2，B錯誤；
氮的固定是將游離態的氮轉化為化合態的氮的過程，C錯誤；
“雷雨發莊稼”所包含的化學變化：放電時氮氣被O2氧化產生NO，NO被O2氧化為NO2，NO2與H2O反應產生HNO3，硝酸進一步轉變為硝酸鹽，D正確。
4
2.(2023·日照高一期末)下列對NO和NO2的描述正確的是
A.NO2與水的反應中，NO2既是氧化劑又是還原劑
B.NO是無色氣體，可用向上排空氣法收集
C.NO、NO2均可用排水法收集
D.從元素化合價角度看，NO只有還原性
√
隨堂演練
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1
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隨堂演練
NO2與水發生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氮元素由＋4價變為＋2價和＋5價，則NO2既是氧化劑又是還原劑，A正確；
NO易與O2反應生成NO2，不能用排空氣法收集，可采用排水法收集，B錯誤；
NO2與H2O反應，不能用排水法收集，C錯誤；
NO中氮元素顯＋2價，處于中間價態，則NO既有氧化性又有還原性，D錯誤。
4
3.如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當倒扣在盛有水的水槽中時，試管內水面上升，但不能充滿試管，當向試管內鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水面繼續上升，經過多次重復后，試管被水充滿，對原試管中盛裝的氣體說法正確的是
A.可能是N2與NO2的混合氣體
B.可能是N2O氣體
C.可能是NO與NO2的混合氣體
D.只可能是NO2一種氣體
隨堂演練
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隨堂演練
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試管中盛裝的氣體呈紅棕色，那么一定有二氧化氮存在。根據題述現象可知，原試管中盛裝的氣體的成分可能為①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。
4.氮氧化物會嚴重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1)在反應①中，參加反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為______。
隨堂演練
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1∶1
隨堂演練
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(2)下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的是_____(填字母)。
A.加快通入尾氣的速率
B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣
C.吸收尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液
BC
隨堂演練
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返回
4
(3)吸收后的溶液經濃縮、結晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質是________ (填化學式，下同)；吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是____。
(4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣，可提高尾氣中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和　　，反應的離子方程式為____________________________________。
NaNO3
NO
課時對點練
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對點訓練
題組一　氮氣與氮的固定
1.氮氣能大量存在于空氣中的根本原因是
A.氮氣性質穩定，即使在高溫下也不與其他物質發生反應
B.氮氣比空氣輕且不溶于水
C.氮氣分子中兩個氮原子結合很牢固，分子結構穩定
D.氮氣既無氧化性，也無還原性，不與其他物質反應
√
N2性質穩定，但在高溫下可與O2等物質發生反應，在反應中表現出還原性或氧化性。
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對點訓練
2.(2023·上海靜安高一期中)下列屬于氮的固定的是
A.雷雨閃電時空氣中的N2和O2化合生成NO
B.NH4Cl和Ca(OH)2反應生成NH3
C.豆科作物把含氮化合物轉變為蛋白質
D.將氨轉化為硝酸，再轉化為其他含氮化合物
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對點訓練
雷雨閃電時空氣中的N2和O2化合生成NO，游離態氮元素變為了化合態氮元素，故A符合題意；
B、C、D項均不是游離態氮元素變為化合態氮元素，不屬于氮的固定，故不符合題意。
3.(2023·蘇州高一期末)下列關于N2的敘述中正確的是
A.N2是一種無色且易溶于水的氣體
B.在雷雨天，空氣中的N2和O2可直接反應生成NO2
C.在N2與Mg反應生成Mg3N2的過程中，N2作還原劑
D.一定條件下，N2與H2合成NH3屬于氮的固定
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對點訓練
4.自然界中時刻存在著氮的轉化。實現氮按照一定方向轉化一直是科學領域研究的重要課題，如圖為N2分子在催化劑的作用下發生的一系列轉化示意圖：
下列敘述正確的是
A.NH3→NO屬于氮的固定
B.在催化劑a作用下，N2發生了氧化反應
C.N2很穩定，不支持任何物質的燃燒
D.催化劑a、b表面均有非極性共價鍵的斷裂
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對點訓練
把游離態的氮轉化為氮的化合物，稱為氮的固定，NH3→NO不屬于氮的固定，故A錯誤；
在催化劑a作用下，N2→NH3，氮原子化合價從0降低至－3，發生了還原反應，故B錯誤。
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對點訓練
題組二　一氧化氮和二氧化氮
5.下列有關氮的氧化物的說法正確的是
A.氮的氧化物都能與水反應生成相應的酸
B.NO2為紅棕色氣體，因此將NO2通入水中，溶液顯紅棕色
C.NO、NO2都有毒，且NO是汽車尾氣的有害成分之一
D.NO是酸性氧化物
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對點訓練
NO2為紅棕色氣體，但通入水中后和水反應生成HNO3和NO，溶液為無色，B錯誤；
NO、NO2都有毒，且NO是汽車氣缸中的氮氣和氧氣在高溫條件下生成的，則汽車尾氣中有NO氣體，C正確。
6.運載火箭的推進劑引燃后產生的氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛星發射現場看到火箭噴出大量紅棕色煙霧。產生紅棕色煙霧的原因是
A.高溫下N2遇空氣生成NO2
B.NO遇空氣生成NO2
C.CO2和NO反應生成CO和NO2
D.NO和H2O反應生成H2和NO2
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對點訓練
√
7.某集氣瓶中的氣體呈紅棕色，加入足量水，蓋上玻璃片，振蕩，得到橙色溶液，氣體顏色消失，再移走玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，該氣體可能是下列混合氣體中的
A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2
C.NO2、O2、NO D.N2、O2、Br2
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對點訓練
8.將裝有50 mL NO2、NO混合氣體的量筒倒立在水槽中，反應后氣體體積縮小為30 mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是
A.5∶3 B.3∶5
C.3∶2 D.2∶3
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對點訓練
解答此題可根據化學方程式，運用差量法進行計算，由所得結果來確定正確的選項。設混合氣體中NO2的體積為x，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　 　ΔV
3 mL 1 mL 3 mL－1 mL＝2 mL
x (50－30) mL＝20 mL
，x＝30 mL，則原混合氣體中NO的體積為50 mL－30 mL
＝20 mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL＝3∶2。
9.如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內充滿液體。假設試管內的溶質不向水槽中擴散，則兩個試管內溶液的物質的量濃度之比為
A.1∶1 B.5∶7
C.7∶5 D.4∶3
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綜合強化
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4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，V(NO2)＝V(NO)，n(NO2)＝n(NO)，則生成的HNO3的物質的量相等，溶液的體積也相同，故兩個試管內溶液中溶質的物質的量濃度相等。
綜合強化
10.實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)。下列說法正確的是
A.裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液
B.若去掉裝置C，對產品純度無影響
C.實驗時應先加熱裝置C，通入一段時間空氣后再加熱裝置D
D.裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣
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綜合強化
A錯，要制備氮化鎂，需要除去空氣中的氧氣、CO2和水蒸氣，則裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸；
B錯，若去掉裝置C，鎂與氧氣反應生成氧化鎂，對產品純度有影響；
C對，實驗時，應先加熱裝置C，通入一段時間空氣除去氧氣，然后再加熱裝置D；
D錯，裝置E中堿石灰的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳。
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綜合強化
11.(2023·四川眉山彭山區一中高一月考)近幾年，我國汽車銷量大幅增長，同時汽車尾氣排放也是目前人類面臨的環境問題之一。有一種汽車尾氣處理裝置，氣體在催化劑表面吸附與解吸的過程如圖所示，下列說法正確的是
A.反應中N2為氧化劑，NO為還原產物
B.汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2
C.NO和O2必須在催化劑表面才能反應
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綜合強化
NO、O2、CO反應產生N2，在反應中N元素化合價降低，得到電子被還原，所以NO是氧化劑，N2為還原產物，A錯誤；
汽車尾氣中含有CO、NO、N2和CO2，其中主要污染成分包括CO、NO，而N2是空氣成分，不是污染物，B錯誤；
NO和O2在室溫下相遇會發生反應生成NO2，而不是必須在催化劑表面才能反應，C錯誤；
根據電子守恒、原子守恒，可知上述轉化的總反應的化學方程式為2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2，D正確。
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綜合強化
12.(2023·甘肅民勤一中高一期中)如圖所示，在注射器里吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2，夾住彈簧夾，讓內外大氣壓相同，觀察現象。下列敘述正確的是
A.可觀察到注射器內氣體由無色變成紅棕色，最后變成無色
B.可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動
C.最終剩余氣體體積約為19 mL
D.所得硝酸的濃度約為0.07 mol·L－1
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NO遇空氣中氧氣生成NO2，NO2為紅棕色
氣體，NO2溶于水生成NO，氣體由紅棕色
變為無色，A項正確；
由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，O2消耗完，NO有剩余，剩余氣體體積為(20－8) mL＝12 mL，C項錯誤；
可觀察到注射器活塞緩緩向左移動，B項錯誤；
沒有注明狀態，無法計算硝酸濃度，D項錯誤。
13.NO與NO2中氮元素的價態均處于中間價態，則NO與NO2均既有氧化性又有還原性。
(1)NO極易與氧氣反應，化學方程式為__________________；在一定條件下NO與氨氣發生歸中反應生成N2，其化學方程式為_______________
__________________。
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2NO＋O2===2NO2
4NH3＋6NO
(2)NO2可發生自身歧化反應，NO2與H2O反應的化學方程式為_________
___________________，氧化劑和還原劑的物質的量之比為______，NO2與NaOH溶液反應可生成兩種鹽，其中一種是NaNO3，其化學方程式為____________________________________。
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綜合強化
3NO2＋
H2O===2HNO3＋NO
1∶2
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
14.汽車尾氣中常含有CO、NOx等氣體，為減輕污染，一般汽車都加裝了“催化凈化器”，可將汽車尾氣中的有毒氣體轉化為無污染的氣體。某化學興趣小組在實驗室模擬汽車尾氣處理，設計了如圖所示裝置(部分夾持裝置已略去)。
(1)裝置Ⅲ的主要作用為___________
_______________。
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綜合強化
檢驗CO
是否轉化為CO2
一氧化碳和一氧化氮在催化劑和加熱的條件下轉化為氮氣和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以裝置Ⅲ的主要作用是檢驗CO是否轉化為CO2。
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綜合強化
(2)停止加熱，打開活塞K，通入適量氧氣時，裝置Ⅱ中可觀察到的現象是_______________。
出現紅棕色氣體
由于有部分一氧化氮沒有轉化為氮氣，向裝置中通入氧氣時，裝置Ⅱ中一氧化氮與氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮，因此裝置Ⅱ中的現象為出現紅棕色氣體。
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綜合強化
(3)該套裝置的不完善之處是_______________。
由于尾氣中仍殘留未反應的一氧化氮和一氧化碳，所以該裝置的不完善之處是無尾氣處理裝置。
無尾氣處理裝置
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(4)汽車尾氣中含有CO和NOx，消除它們對大氣污染的方法是安裝催化轉化器，使它們發生反應生成兩種無毒的氣體，其中一種是單質，該反應
的化學方程式為___________________________。
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(5)工業上常用純堿液來吸收NOx，有關反應的化學方程式為2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。現有標準狀況下a L NO2和b L NO的混合氣體恰好被200 mL Na2CO3溶液完全吸收，則a、b應滿足的關系為_____________________。
Na2CO3溶液的物質的量濃度為_______ mol·L－1。
a∶b≥1∶1(或a≥b)
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依據反應2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3 ===2NaNO2＋CO2可知，二氧化氮和一氧化氮的物質的量之比應大于或等
于1∶1，氣體才會反應完全。與二氧化氮和一氧化氮反應的碳酸鈉的物質的量為 mol，與二氧化氮單獨反應的碳酸鈉的物質的量為 mol，
所以碳酸鈉的物質的量濃度為＝ mol·L－1。
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15.(2022·南京高一期中)“納米零價鐵－H2O2”體系可將煙氣中難溶的NO氧化為可溶的　　。
(1)制備納米零價鐵：將FeSO4溶液與堿性NaBH4溶液混合可生成納米零價鐵、H2和NaBO2等，該反應的離子方程式為 ______________________
______________________(NaBH4、NaBO2中B元素均為＋3價)。
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FeSO4溶液與堿性NaBH4溶液反應生成納米零價鐵、H2和NaBO2等，其反應的離子方程式為 。
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(2)NO的氧化：在一定溫度下，將H2O2溶液和HCl溶液霧化后與煙氣按一定比例混合，以一定流速通過裝有納米零價鐵的反應裝置，可將煙氣中的NO氧化。
①Fe2＋催化H2O2分解產生HO·，HO·將NO氧化為
的機理如圖1所示，則Y為 ______________。
Fe3＋(或FeCl3)
Fe2＋催化H2O2分解產生HO·和OH－，O元素化合價降低，所以鐵元素化合價升高，則Y為Fe3＋或FeCl3。
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②NO與H2O2反應生成HNO3的化學方程式為________________________
_____。
NO與H2O2反應生成HNO3，其反應的化學方程式為2NO＋3H2O2 ===2HNO3＋2H2O。
2NO＋3H2O2===2HNO3＋
2H2O
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④NO脫除率隨溫度的變化如圖2所示。溫度高于120 ℃時，NO脫除率隨溫度升高呈現下降趨勢的主要原因是________________________________
____________________________。
③納米零價鐵的作用是_______________________。
與HCl溶液反應產生Fe2＋
H2O2的分解速率隨溫度升高而加快，
H2O2濃度減小，NO脫除率降低
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(3)氧化產物的吸收：氧化后的產物在煙氣的攜帶下被Ca(OH)2溶液吸收，轉化為_________ (填化學式)。
氧化后的產物為硝酸，在煙氣的攜帶下被Ca(OH)2溶液吸收，轉化為Ca(NO3)2。
Ca(NO3)2
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