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第二節　氮及其化合物
課時1　氮氣與氮的固定　一氧化氮和二氧化氮
1.結合氮元素在元素周期表中的位置和原子結構,理解N2的主要性質和氮的固定,培養“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養。
2.用實驗探究的方法,掌握NO和NO2、氨和銨鹽、硝酸的主要性質,培養“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”的核心素養。
3.根據生活和生產中的環境問題,了解酸雨及其防治,培養“科學態度與社會責任”的核心素養。
一、氮氣與氮的固定
1　氮元素的位置、結構與存在
(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外電子層有5個電子,既不容易得到3個電子,也不容易失去5個電子。因此,氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結合構成物質。
(2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空氣中,部分氮元素存在于動植物體內的蛋白質中,還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。
2　氮氣的物理性質
N2是一種無色、無味的氣體,密度比空氣小,難溶于水。
3　氮氣的結構與化學性質
(1)N2的結構
N2的結構式為N≡N,氮氮三鍵很難斷裂,N2的化學性質很穩定。
(2)化學性質
N2在高溫、放電等條件下,獲得足夠的能量,使N≡N斷裂。寫出N2與Mg、H2、O2反應的化學方程式。
4　氮的固定
將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程。
(1)自然固氮:大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉化為含氮的化合物,或者通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉化成氨。
(2)人工固氮:人類通過控制條件,將氮氣氧化或還原為氮的化合物。最重要的人工固氮途徑就是工業合成氨。
二、一氧化氮和二氧化氮
一氧化氮和二氧化氮的性質比較
物質 NO NO2
物理性質 無色、不溶于水的有毒氣體 紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體,易液化、易溶于水
物質 NO NO2
制取方法 N2+O22NO 2NO+O2===2NO2
收集方法 排水法 向上排空氣法
與氧氣 2NO+O2===2NO2 不反應
與水 不反應 3NO2+H2O===2HNO3+NO
例題1　(不定項選擇題)下列關于N2、NO和NO2說法不正確的是 (　　)
A.通常情況下N2的化學性質很穩定,所以N2可在電焊時作保護氣
B.白磷易燃燒而N2需放電才反應,說明P的非金屬性比N的強
C.可以用水除去NO中混有的NO2
D.NO是氮的最低價氧化物,NO2是氮的最高價氧化物
【解析】N2在放電或高溫的條件下能與氧氣反應生成NO,電焊時不能用N2作保護氣,A項錯誤;N2需放電才反應是因為氮原子之間的化學鍵非常穩定,不是因為氮元素的非金屬性弱于磷元素,B項錯誤;NO2與水反應可以生成不溶于水的NO,可以用水除去NO中混有的NO2,C項正確;氮的最低價氧化物是N2O,最高價氧化物是N2O5,D項錯誤。
【答案】ABD
例題2　穆拉德等三位教授最早提出NO分子在人體內有獨特功能,近年來該領域研究有很大進展,因此這三位教授榮獲1998年諾貝爾生理學或醫學獎。下列關于NO的敘述不正確的是 (　　)
A.在放電條件下,N2和O2可以直接化合成NO
B.NO氣體不溶于水
C.打開盛有NO氣體的瓶蓋,立即看到瓶口有紅棕色氣體生成
D.NO是紅棕色氣體
【解析】在放電條件下,N2和O2可以直接化合成NO,A正確;NO氣體不溶于水,B正確;打開盛有NO氣體的瓶蓋,NO與空氣中的氧氣反應生成紅棕色的NO2氣體,C正確;NO是無色氣體,D不正確。
【答案】D
例題3　部分含氮物質的分類與相應化合價關系如圖所示,下列說法正確的是 (　　)
A.a的氧化或還原均可實現氮的固定
B.b是紅棕色氣體,b常溫下可轉化為c
C.常溫下d的稀溶液可保存在鋁制容器中
D.e點所示物質一定是一種復合肥料
【解析】氮的固定是將大氣中的N2轉化為氮的化合物的過程,分為人工固氮和自然固氮,常見的人工固氮有氮氣和氫氣反應生成氨氣,常見的自然固氮有氮氣和氧氣在閃電條件下反應生成一氧化氮,氮氣中的氮元素化合價可以升高也可以降低,A正確;+2價的氧化物是NO,NO是無色氣體,B錯誤;常溫下濃硝酸可保存在鋁制容器中,稀硝酸常溫下會與鋁反應,C錯誤;e點所示的鹽種類很多,硝酸鉀是復合肥料,硝酸鈉則不是,D錯誤。
【答案】A
例題4　在汽車尾氣系統中安裝轉化器,能有效降低CO、NO、NO2等氣體的排放,其中涉及的一個轉化反應為2CO+2NO N2+2CO2,下列說法正確的是 (　　)
A.催化劑能使氮的氧化物完全轉化為N2
B.采用較長的排氣管能杜絕污染性氣體的排放
C.汽車排放管的高溫有利于提高該反應的速率
D.加裝催化轉化器之后,汽車行駛不再產生污染氣體
【解析】涉及的轉化反應為可逆反應,氮的氧化物不能完全轉化為N2,A不正確;采用較長的排氣管也不能杜絕污染性氣體的排放,B不正確;高溫能加快反應速率,有利于提高該反應的速率,C正確;加裝催化裝置,不能使污染氣體的轉化率達到100%,不能杜絕污染物CO、NO的產生,D不正確。
【答案】C
例題5　濕潤的土壤中,氮元素的轉化過程如圖所示:
在形成NO2和N的過程中 (　　)
A.N作還原劑
B.N被氧化
C.N作氧化劑
D.N被氧化
【解析】N轉化為NO2,氮元素化合價降低,被還原,作氧化劑,A和B均不正確;N轉化為N的過程中,氮元素化合價升高,被氧化,作還原劑,C不正確,D正確。
【答案】D
- 5 -第二節　氮及其化合物
課時1　氮氣與氮的固定　一氧化氮和二氧化氮
1.結合氮元素在元素周期表中的位置和原子結構,理解N2的主要性質和氮的固定,培養“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養。
2.用實驗探究的方法,掌握NO和NO2、氨和銨鹽、硝酸的主要性質,培養“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”的核心素養。
3.根據生活和生產中的環境問題,了解酸雨及其防治,培養“科學態度與社會責任”的核心素養。
一、氮氣與氮的固定
1　氮元素的位置、結構與存在
(1)氮元素位于元素周期表的 周期、第 族。氮原子的最外電子層有 個電子,既不容易得到 個電子,也不容易失去 個電子。因此,氮原子一般通過 與其他原子相互結合構成物質。
(2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空氣中,部分氮元素存在于動植物體內的 中,還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 和 中。
2　氮氣的物理性質
N2是一種 色、 味的氣體,密度比空氣 , 溶于水。
3　氮氣的結構與化學性質
(1)N2的結構
N2的結構式為 ,氮氮三鍵很難斷裂,N2的化學性質很穩定。
(2)化學性質
N2在 等條件下,獲得足夠的能量,使N≡N斷裂。寫出N2與Mg、H2、O2反應的化學方程式。
4　氮的固定
將大氣中 的氮轉化為 的過程。
(1)自然固氮:大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉化為含氮的化合物,或者通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉化成氨。
(2)人工固氮:人類通過控制條件,將氮氣氧化或還原為氮的化合物。最重要的人工固氮途徑就是 。
二、一氧化氮和二氧化氮
一氧化氮和二氧化氮的性質比較
物質 NO NO2
物理性質 色、 溶于水的有毒氣體 色、有 氣味的有毒氣體,易液化、 溶于水
物質 NO NO2
制取方法 N2+O22NO 2NO+O2===2NO2
收集方法
與氧氣 2NO+O2===2NO2 不反應
與水 不反應 3NO2+H2O===2HNO3+NO
例題1　(不定項選擇題)下列關于N2、NO和NO2說法不正確的是 (　　)
A.通常情況下N2的化學性質很穩定,所以N2可在電焊時作保護氣
B.白磷易燃燒而N2需放電才反應,說明P的非金屬性比N的強
C.可以用水除去NO中混有的NO2
D.NO是氮的最低價氧化物,NO2是氮的最高價氧化物
例題2　穆拉德等三位教授最早提出NO分子在人體內有獨特功能,近年來該領域研究有很大進展,因此這三位教授榮獲1998年諾貝爾生理學或醫學獎。下列關于NO的敘述不正確的是 (　　)
A.在放電條件下,N2和O2可以直接化合成NO
B.NO氣體不溶于水
C.打開盛有NO氣體的瓶蓋,立即看到瓶口有紅棕色氣體生成
D.NO是紅棕色氣體
例題3　部分含氮物質的分類與相應化合價關系如圖所示,下列說法正確的是 (　　)
A.a的氧化或還原均可實現氮的固定
B.b是紅棕色氣體,b常溫下可轉化為c
C.常溫下d的稀溶液可保存在鋁制容器中
D.e點所示物質一定是一種復合肥料
例題4　在汽車尾氣系統中安裝轉化器,能有效降低CO、NO、NO2等氣體的排放,其中涉及的一個轉化反應為2CO+2NO N2+2CO2,下列說法正確的是 (　　)
A.催化劑能使氮的氧化物完全轉化為N2
B.采用較長的排氣管能杜絕污染性氣體的排放
C.汽車排放管的高溫有利于提高該反應的速率
D.加裝催化轉化器之后,汽車行駛不再產生污染氣體
例題5　濕潤的土壤中,氮元素的轉化過程如圖所示:
在形成NO2和N的過程中 (　　)
A.N作還原劑
B.N被氧化
C.N作氧化劑
D.N被氧化
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