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第二節　氮及其化合物
第1課時　氮氣和氮氧化物
[學習目標]　1.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。
任務一　氮氣與氮的固定
1．氮元素
(1)氮原子的結構特點
①位：在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族。
②構：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。
③性：一般通過共價鍵與其他原子相互結合構成物質。
(2)氮元素在自然界中的存在
①游離態：氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中。
②化合態：存在于動植物體內的蛋白質中、土壤和海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。
2．氮氣的化學性質
[交流研討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。在高溫、放電等條件下，氮氣可以與氧氣、氫氣、鎂等物質發生化合反應。
(1)還原性：N2＋O22NO。
(2)氧化性
①N2與H2反應：N2＋3H22NH3。
②在點燃條件下與金屬鎂反應：N2＋3MgMg3N2。
3．氮的固定
(1)含義：將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程。
(2)分類
4．自然界中氮的循環
[交流研討2]　(1)大家在吃薯條等膨化食品時，會發現袋子里東西并不多卻鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品級的氮氣而非空氣，請說出該食品級氮氣的作用。
提示：主要作用有三個方面：①延長食品的保質期；②可以抵御外界潮氣的侵入；③保護食品不被壓碎。
(2)通過同學間交流或查閱資料分析液氮用于醫療手術的原理是什么。
提示：液氮揮發，吸收熱量，使溫度迅速下降，通過極度冷凍將病區細菌迅速殺死，使得病區適宜進行醫療手術。
1．下列關于N2的說法中錯誤的是(　　)
A．豆科植物的根瘤菌將N2轉化為氮的化合物不屬于氮的固定
B．N2＋O22NO，該反應是汽車尾氣造成污染的主要原因之一
C．N2在空氣中約占空氣總體積的78%
D．在反應3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化劑
答案：A
解析：A．豆科植物的根瘤菌將空氣中的氮轉化為化合態的氮，屬于生物固氮，A錯誤；B．汽車中的火花塞在打火過程中能引發氮氣和氧氣反應生成NO，產生的NO會導致空氣污染，B正確；C．氧氣約占空氣體積的21%，氮氣約占空氣體積的78%，C正確；D．在反應3Mg＋N2Mg3N2中，氮由0價變為－3價，氮氣是氧化劑，D正確；故選A。
2．氮在自然界中的循環如下圖所示。
(1)過程①稱為　　　　　　，寫出工業合成氨反應的化學方程式：________________________________________________________________________，
該反應中氮氣顯　　　　性（填“氧化”或“還原”，下同）。
(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　　　　性。
答案：(1)人工固氮　N2＋3H22NH3　氧化
(2)豆科植物根瘤菌　N2＋O22NO　還原
任務二　一氧化氮和二氧化氮
1．物理性質
物質 顏色 狀態 氣味 毒性 水溶性
NO 無色 氣體 — 有毒 不溶于水
NO2 紅棕色 氣體 有刺激性 有毒 易溶于水
2.化學性質
【實驗探究】
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，觀察現象 ①打開彈簧夾，快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象； ②振蕩注射器，再觀察現象
現象 無明顯現象 ①無色氣體變為紅棕色； ②紅棕色氣體逐漸變為無色，注射器活塞向左移動
【實驗結論】
(1)NO不溶于水；2NO＋O2===2NO2；
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
[交流研討1]　(1)常溫下能用排空氣法收集一氧化氮嗎？為什么？實驗室中應該怎樣收集一氧化氮？
提示：不能。因為發生反應：2NO＋O2===2NO2。實驗室中應該用排水法收集一氧化氮。
(2)農業上有一句俗語“雷雨發莊稼”。其中就涉及氮及其化合物的轉化：在一定條件下，氮氣最終轉化為硝酸，然后HNO3與土壤中的礦物作用生成硝酸鹽，為莊稼提供氮肥。請你結合本節知識，寫出氮氣轉化為硝酸的化學方程式。
提示：N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
3．NO、NO2溶于水的相關計算
[交流研討2]　為了有效實現NO和NO2的相互轉化，設計如下實驗：按圖組裝好實驗裝置（夾持裝置已省略），并檢查裝置的氣密性，實驗前用排水法收集100 mL NO。
打開止水夾，不斷地緩慢推動注射器活塞，使O2進入燒瓶。試計算通入多少毫升O2才能使水充滿燒瓶。
提示：①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即當NO和O2的體積比為4∶3時水可以充滿燒瓶，故需通入75 mL O2。
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
2NO＋O2===2NO2　②
①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
　　
1．正誤判斷，錯誤的說明原因。
(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。
答案：(1)正確　
(2)正確
(3)錯誤，因為反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO為氧化還原反應，NO2中N元素化合價由＋4價歧化為＋5價和＋2價，而酸性氧化物是與H2O反應生成對應的酸且化合價不發生變化
2．下列關于NO和NO2的說法正確的是(　　)
A．一氧化氮是一種紅棕色氣體
B．NO2不能由N2和O2直接化合得到
C．NO和NO2均既可以用排空氣法收集又可以用排水法收集
D．NO在空氣中可以長久地存在
答案：B
解析：A．一氧化氮是無色氣體，故A錯誤；B．N2和O2在放電或高溫條件下直接化合得到NO，故B正確；C．NO與氧氣反應，NO不能用排空氣法收集，NO2能與水反應，NO2不能用排水法收集，故C錯誤；D．NO與氧氣反應生成NO2，NO不能在空氣中長久地存在，故D錯誤；選B。
3．標準狀況下，在一不規則的玻璃容器內充滿NO2氣體后，將其倒置于水槽中，假設容器中的物質不擴散至容器外，則充分反應后容器中所得溶液的物質的量濃度近似是　　　　　　。
答案：0.045 mol·L-1
解析：假設該容器的容積為3 L，則二氧化氮的體積為3 L，則：
3NO2＋H2O===2HNO3　＋　NO
3×22.4 L 2 mol 1×22.4 L
3 L mol 1 L
反應前后氣體的體積由3 L變為1 L，則所得溶液的體積為2 L；該溶液的溶質為硝酸，所以硝酸的物質的量濃度為c＝＝≈0.045 mol·L-1。
4．將盛有12 mL一氧化氮和36 mL二氧化氮混合氣體的燒瓶倒置于水中，通入一定量的氧氣，完全反應后，剩余氣體的體積為4 mL，則充入的氧氣的體積為　　　　。
答案：15 mL或22 mL
解析：已知4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若剩余氣體為氧氣，則充入的氧氣總體積為4 mL＋12 mL×＋36 mL×＝22 mL；若剩余氣體為NO，則充入的氧氣總體積為8 mL×＋36 mL×＝15 mL。
1．（2023·鎮遠縣月考）下列反應屬于氮的固定的是(　　)
A．用NH3制碳酸氫銨和硫酸銨
B．NO遇O2轉化為NO2
C．硝酸工廠用NH3氧化制NO
D．N2和H2在一定條件下反應生成NH3
答案：D
解析：A．NH3、碳酸氫銨和硫酸銨中的N都是化合態，不屬于氮的固定，A錯誤；B．一氧化氮和二氧化氮都是化合態的氮，不屬于氮的固定，B錯誤；C．氨氣和一氧化氮都是化合態的氮，不屬于氮的固定，C錯誤；D．氮氣是游離態的氮，氮氣和氫氣反應生成的氨氣是化合態的氮，屬于氮的固定，D正確；故選D。
2．（2024·佳木斯市期末）下列關于氮氣性質的說法中正確的是(　　)
A．點燃條件下，N2在氧氣中燃燒生成NO
B．點燃時，N2與金屬Mg反應生成Mg3N2，N2作還原劑
C．合成氨反應中，N2發生氧化反應
D．氮氣的化學性質穩定，其原因是兩個氮原子之間以共價三鍵結合
答案：D
解析：A．氮氣和氧氣在放電或高溫條件下生成一氧化氮，A錯誤；B．點燃時，N2與金屬Mg反應生成Mg3N2，N2得電子化合價降低作氧化劑，B錯誤；C．合成氨反應中，N2得電子化合價降低發生還原反應，C錯誤；D．氮氣的化學性質穩定，其原因是兩個氮原子之間以共價三鍵結合，斷開該化學鍵需要較多能量，物質化學性質穩定，D正確；故選D。
3．NO2在火箭燃料中作氧化劑，下列有關二氧化氮的說法正確的是(　　)
A．NO2為紅棕色且有刺激性氣味的氣體
B．NO2屬于酸性氧化物
C．NO2經轉化被植物吸收，屬于氮的固定
D．常溫下空氣中N2與O2可以化合成NO2
答案：A
解析：A．NO2 為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，A正確；B．NO2與氫氧化鈉溶液反應生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，故不屬于酸性氧化物，B錯誤；C．氮的固定是指N2轉化為化合物，C錯誤；D．N2與O2可在放電或高溫下反應生成NO，常溫下在空氣中 N2與 O2不可以化合成NO2，D錯誤；故答案選A。
4．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是(　　)
A．1.3 mL B．2.4 mL
C．3 mL D．4 mL或1.2 mL
答案：D
解析：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。
5．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質量之比為　　　　。
(2)在反應②中，氧化產物是　　　　，還原產物是　　　　（填化學式）。
(3)在反應①②中，參加反應的NaOH均為2 mol時，兩個反應轉移電子數的關系是①　　　　②（填“＞”、“＝”或“＜”）。
答案：(1)23∶15　(2)NaNO3　NaNO2　(3)＝
解析：(1)根據反應①可知，氧化劑(NO2)和還原劑(NO)的物質的量之比是1∶1，質量之比為23∶15。(2)在反應②中只有氮元素的化合價發生變化，所以NO2既是氧化劑也是還原劑，氧化產物為NaNO3，還原產物為NaNO2。(3)反應①中2 mol NaOH參加反應，轉移1 mol電子，反應②中2 mol NaOH參加反應時，轉移1 mol電子。
課時測評4　氮氣和氮氧化物
（本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！）
題點一　氮氣和氮的固定
1．有報道稱“氮氣能有效減少輪胎的噪音，延長輪胎使用壽命”，關于氮氣的性質的說法中，錯誤的是(　　)
A．通常情況下，氮氣性質很不活潑
B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小（通常情況下）
D．跟氫氣在一定條件下發生反應，氮氣是氧化劑
答案：B
解析：N2在O2中不能燃燒，在放電或高溫條件下N2被O2氧化為NO，B錯誤。
2．自然界中的氮循環部分過程如圖所示，有關氮循環過程的說法中，正確的是(　　)
A．固氮過程中，N2可能做還原劑
B．硝化過程的反應物中，NH3屬于鹽
C．反硝化過程中，必須有O2的參與
D．氮元素可通過氨化過程從無機物轉移到有機物中
答案：A
解析：A．由題圖可知，固氮過程中，氮氣轉化為硝酸根離子、亞硝酸根離子時，氮元素的化合價升高被氧化，氮氣為還原劑，故A正確；B．氨氣屬于氣態氫化物，不屬于鹽，故B錯誤；C．由題圖可知，反硝化過程中，硝酸根離子、亞硝酸根離子轉化為氮氣，氮元素的化合價降低被還原，應有還原劑參與，不可能有氧氣參與，故C錯誤；D．由題圖可知，氮元素可通過氨化過程從有機物轉移到無機物中，故D錯誤；故選A。
3．（2024·漣源市期中）下列有關氮氣的說法正確的是(　　)
A．氮氣是由氮原子構成的雙原子分子，所以化學性質不活潑
B．醫學常用液氮做冷凍劑，在冷凍麻醉條件下做手術，是利用氮氣化學性質的不活潑性
C．H2與N2在一定條件下反應生成NH3，反應中N2體現還原性
D．電閃雷鳴的雨天，雨水中含有一定量硝酸，可能發生的反應有N2＋O22NO
答案：D
解析：A．氮氣性質穩定的原因是兩個氮原子之間共用三對電子，破壞這種結合時需要很高的能量，所以化學性質不活潑，A錯誤；B．液氮汽化時需要吸收大量的熱，使周圍環境溫度降低，與其化學性質不活潑無關，B錯誤；C．H2與N2在一定條件下反應生成NH3，氮元素的化合價由0價變為－3價，化合價降低是氧化劑，具有氧化性，C錯誤；D．N2和O2在放電條件下生成NO，一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，D正確；故選D。
題點二　一氧化氮、二氧化氮的性質與用途
4．最新的病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用，下列有關一氧化氮的敘述正確的是(　　)
A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體
B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合
C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電的條件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
答案：C
解析：A．一氧化氮是一種無色的氣體，故A錯誤；B．常溫常壓下，一氧化氮能與空氣中的氧氣直接化合生成二氧化氮，故B錯誤；C．在放電條件下，氮氣和氧氣直接化合得到一氧化氮，故C正確；D．一氧化氮微溶于水，能用排水法收集一氧化氮，故D錯誤。
5．為除去混入NO中少量的NO2，可將氣體通過(　　)
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．水 D．無水硫酸銅
答案：C
解析：將氣體通過Na2CO3或NaHCO3溶液都會生成CO2，引入新的雜質；無水硫酸銅與NO2不反應，不能除去NO中的NO2；NO2與H2O發生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故水洗可除去NO中的NO2，故選C。
6．把少量NO2氣體通入過量小蘇打溶液中，再使逸出的氣體通過裝有足量的過氧化鈉顆粒的干燥管，最后收集到的氣體是(　　)
A．氧氣 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧氣 D．二氧化氮和一氧化氮
答案：C
解析：設NO2為3 mol，涉及的反應有3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋CO2↑＋H2O、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2NO＋O2===2NO2，則3 mol NO2生成2 mol HNO3和1 mol NO，通入小蘇打溶液后生成2 mol CO2和1 mol NO，通入足量過氧化鈉后生成1 mol O2和1 mol NO，1 mol O2和1 mol NO反應后生成1 mol NO2，剩余0.5 mol O2，故最后收集到的氣體為1 mol NO2和0.5 mol O2。故答案為C。
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，得橙色溶液，氣體顏色消失。再拿走玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，則該氣體可能是下列混合氣體中的(　　)
A．H2、NO2、NO B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．NO2、CO2、Br2
答案：D
解析：某集氣瓶中的氣體呈紅棕色，其中可能含有NO2和Br2中的至少一種；加入足量水，蓋上玻璃片振蕩，得橙色溶液，說明氣體中一定含有溴蒸氣；同時氣體顏色消失，再拿走玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，說明該無色氣體中含有NO，NO遇空氣中的O2發生反應產生紅棕色的NO2氣體，反應方程式為2NO＋O2===2NO2，由于NO2溶于水時生成HNO3和NO，發生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，則該NO是NO2與水反應產生，因此原氣體中一定含有Br2、NO2，根據各個選項的氣體成分分析可知合理選項是D。
8．將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中，經過足夠長的時間后，試管內氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比是(　　)
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
答案：C
解析：將試管倒立于水中，只有NO2和H2O反應，生成的NO與不反應的N2為剩余氣體。設原混合氣體的體積為V，NO2的體積為x，根據差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV減
3 2
x
解得：x＝，V(N2)＝V－＝，故＝。
題點三　探究氮氣及其氧化物的性質
9．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C，通入一段時間空氣后再加熱D
D．E中堿石灰的作用是吸收尾氣
答案：C
解析：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C，通入一段時間空氣除去氧氣，然后再加熱D；D錯，裝置E中堿石灰的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入D中。
10．某課外活動小組探究鎂與NO2的反應。已知鎂與CO2反應：2Mg＋CO22MgO＋C。
(1)該小組采用類比Mg與CO2反應的思路對Mg與NO2的反應進行預測，寫出Mg與NO2反應的化學方程式：____________________________________________________。
(2)設計實驗驗證猜測（用于連接玻璃管的乳膠管均內襯錫紙）。
資料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
①裝置A中的試劑是　　　　　　。
②裝置B的作用是　　　　　　。
③實驗開始時正確的操作步驟順序是　　　　（填字母）。
a．通入NO2
b．打開彈簧夾
c．點燃酒精燈
d．當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾
答案：(1)4Mg＋2NO24MgO＋N2
(2)①NaOH溶液　②收集N2　③badc
解析：(1)由題意可知，Mg與NO2發生置換反應的化學方程式為4Mg＋2NO24MgO＋N2。(2)①由資料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，裝置A中的試劑是NaOH溶液，作用是除去未反應的NO2。干燥管是尾氣處理裝置，作用是吸收NO2以避免污染環境。②裝置B的作用是利用排水法收集N2。③實驗開始時正確的操作步驟：b（打開彈簧夾）→a（通入NO2，排盡反應裝置中的空氣）→d（當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾）→c（點燃酒精燈，確認充滿NO2后才開始加熱）。
11．對3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應的下列說法正確的是(　　)
A．氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1
B．氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶2
C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑
D．在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有4 mol電子發生轉移
答案：D
解析：A．二氧化氮既是反應的氧化劑又是還原劑，硝酸為反應的氧化產物，一氧化氮是還原產物，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，氧化產物與還原產物的物質的量之比為2∶1，故A、B錯誤；C．二氧化氮既是反應的氧化劑又是還原劑，水既不是反應的氧化劑也不是還原劑，故C錯誤；D．反應消耗3 mol二氧化氮，反應轉移2 mol電子，則在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有4 mol電子發生轉移，故D正確；故選D。
12．四支相同試管分別充滿下列氣體：
①NO2　②SO2和Cl2（體積比1∶1）　
③NO2和O2（體積比1∶1）
④NH3和O2（體積比1∶1），把四支試管倒扣在水槽中，試管水面上升高度為h1、h2、h3、h4，它們的大小順序為(　　)
A．h2＞h1＞h3＞h4
B．h2＞h1＞h4＞h3
C．h2＞h3＞h4＞h1
D．h2＞h3＞h1＞h4
答案：A
解析：設四支試管均有8 mol氣體。①NO2，試管中發生反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，剩余氣體為 mol；②SO2和Cl2（體積比1∶1），試管內反應是Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，剩余氣體是0 mol；③NO2和O2（體積比1∶1），則試管內發生的反應是4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以剩余氣體是3 mol；④NH3和O2（體積比1∶1），NH3完全溶于水，氧氣溶解度較小，最后剩余氣體是4 mol；故它們的大小順序為h2＞h1＞h3＞h4；故選A。
13．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
D．催化轉化總反應為2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
答案：D
解析：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＋4CO4CO2＋N2，D正確。
14．利用石灰乳和硝酸工業的尾氣（含NO、NO2）反應，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如下：
(1)一定條件下，NO與NO2可以生成一種新的氧化物，試寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收（尾氣從吸收塔底部進入，石灰乳從吸收塔頂部噴淋），其目的是___________________________________________________________
________________________________________________________________________；
濾渣可循環使用，濾渣的主要成分是________________________________________
　　　　　　　　　　（填化學式）。
(3)該工藝需控制NO和NO2物質的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，則會導致___________________________________________
________________________________________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，則會導致________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生產中溶液需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca(NO2)2會發生分解，產物之一是NO，其反應的離子方程式為___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)NO＋NO2N2O3
(2)使尾氣中的NO、NO2被充分吸收　Ca(OH)2
(3)排放氣體中NO含量升高　產品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
解析：(1)若NO與NO2反應生成新的氧化物，必然是NO中N的化合價升高被氧化，NO2中N的化合價降低被還原，生成的氧化物中N的化合價應該介于＋2價和＋4價之間，即為＋3價，據此寫出反應方程式：NO＋NO2N2O3。(2)氣體上升液體下降，這樣氣液接觸充分，使尾氣被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有Ca(OH)2微溶于水，所以濾渣的主要成分為Ca(OH)2。(3)當n(NO)＞n(NO2)時，NO過量；當n(NO)＜n(NO2)時，NO2過量，剩余NO2會與Ca(OH)2反應生成Ca(NO3)2。(4)依據電子得失守恒，NO生成NO時氮元素化合價降低，則反應中NO中氮元素的化合價升高，可能生成NO或NO2，但在水溶液中NO2會與水反應生成NO，所以最終產物為NO，據此寫出離子方程式：3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O。
15．某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，進行如下實驗（如圖所示）。
(1)圖甲兩集氣瓶中　　　（填“上”或“下”）瓶顏色深。
(2)圖乙中反應的現象是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)圖丙中“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有　　　　，說明NO2在該反應中表現　　　　（填“氧化”或“還原”）性。
(4)由圖乙和圖丙中的現象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)下　
(2)兩氣體混合后，顏色由紅棕色變為無色　
(3)NO　氧化　
(4)NO2＋SO2===NO＋SO3
解析：(1)NO2呈紅棕色，SO2為無色，故下瓶顏色深。(3)NO遇空氣被氧化成NO2：2NO＋O2===2NO2，“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有NO，體現了NO2的氧化性。(4)由題給現象可知，NO2和SO2反應的化學方程式為NO2＋SO2===NO＋SO3。(共64張PPT)
第1課時　氮氣和氮氧化物
　
第五章　第二節　氮及其化合物
1．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。
學習目標
任務一　氮氣與氮的固定
新知構建
1．氮元素
(1)氮原子的結構特點
①位：在元素周期表中位于 。
②構：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。
③性：一般通過 與其他原子相互結合構成物質。
(2)氮元素在自然界中的存在
①游離態：氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中。
②化合態：存在于動植物體內的蛋白質中、土壤和海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。
第二周期第ⅤA族
共價鍵
交流研討1
2．氮氣的化學性質
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。在高溫、放電等條件下，氮氣可以與氧氣、氫氣、鎂等物質發生化合反應。
(1)還原性：__________________。
(2)氧化性
①N2與H2反應： _________________________ 。
②在點燃條件下與金屬鎂反應： _____________________ 。
3．氮的固定
(1)含義：將大氣中 的氮轉化為氮的 的過程。
(2)分類
游離態
化合物
4．自然界中氮的循環
交流研討2
(1)大家在吃薯條等膨化食品時，會發現袋子里東西并不多卻鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品級的氮氣而非空氣，請說出該食品級氮氣的作用。
提示：主要作用有三個方面：①延長食品的保質期；②可以抵御外界潮氣的侵入；③保護食品不被壓碎。
(2)通過同學間交流或查閱資料分析液氮用于醫療手術的原理是什么。
提示：液氮揮發，吸收熱量，使溫度迅速下降，通過極度冷凍將病區細菌迅速殺死，使得病區適宜進行醫療手術。
典例應用
1．下列關于N2的說法中錯誤的是
A．豆科植物的根瘤菌將N2轉化為氮的化合物不屬于氮的固定
B．N2＋O2 2NO，該反應是汽車尾氣造成污染的主要原因之一
C．N2在空氣中約占空氣總體積的78%
D．在反應3Mg＋N2 Mg3N2中N2作氧化劑
√
A．豆科植物的根瘤菌將空氣中的氮轉化為化合態的氮，屬于生物固氮，A錯誤；B．汽車中的火花塞在打火過程中能引發氮氣和氧氣反應生成NO，產生的NO會導致空氣污染，B正確；C．氧氣約占空氣體積的21%，氮氣約占空氣體積的78%，C正確；D．在反應3Mg＋N2
Mg3N2中，氮由0價變為－3價，氮氣是氧化劑，D正確；故選A。
2．氮在自然界中的循環如圖所示。
(1)過程①稱為　　　　　　，寫出
工業合成氨反應的化學方程式：
____________________________，
該反應中氮氣顯　　　性(填“氧化”
或“還原”，下同)。
(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　　　性。
人工固氮
氧化
豆科植物根瘤菌
還原
返回
任務二　一氧化氮和二氧化氮
新知構建
1．物理性質
物質 顏色 狀態 氣味 毒性 水溶性
NO ______ 氣體 — 有毒 ____溶于水
NO2 _______ 氣體 有_______ 有毒 ____溶于水
無色
不
紅棕色
刺激性
易
2.化學性質
【實驗探究】
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，觀察現象 ①打開彈簧夾，快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象；
②振蕩注射器，再觀察現象
現象 無明顯現象 ①無色氣體變為紅棕色；
②紅棕色氣體逐漸變為無色，注射器活塞向左移動
【實驗結論】
(1)NO 溶于水；2NO＋O2=== ；
(2)3NO2＋H2O=== 。
不
2NO2
2HNO3＋NO
交流研討1
(1)常溫下能用排空氣法收集一氧化氮嗎？為什么？實驗室中應該怎樣收集一氧化氮？
提示：不能。因為發生反應：2NO＋O2===2NO2。實驗室中應該用排水法收集一氧化氮。
(2)農業上有一句俗語“雷雨發莊稼”。其中就涉及氮及其化合物的轉化：在一定條件下，氮氣最終轉化為硝酸，然后HNO3與土壤中的礦物作用生成硝酸鹽，為莊稼提供氮肥。請你結合本節知識，寫出氮氣轉化為硝酸的化學方程式。
提示：N2＋O2 2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
交流研討2
3．NO、NO2溶于水的相關計算
為了有效實現NO和NO2的相互轉化，設
計如下實驗：按圖組裝好實驗裝置(夾持
裝置已省略)，并檢查裝置的氣密性，實
驗前用排水法收集100 mL NO。
打開止水夾，不斷地緩慢推動注射器活塞，使O2進入燒瓶。試計算通入多少毫升O2才能使水充滿燒瓶。
提示：①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即當NO和O2的體積比為4∶3時水可以充滿燒瓶，故需通入75 mL O2。
歸納總結
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
2NO＋O2===2NO2　②
①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
典例應用
1．正誤判斷，錯誤的說明原因。
(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。
答案：正確　
(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。
答案：正確
(3)NO2與H2O反應生成HNO3，故NO2是酸性氧化物。
答案：錯誤，因為反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO為氧化還原反應，NO2中N元素化合價由＋4價歧化為＋5價和＋2價，而酸性氧化物是與H2O反應生成對應的酸且化合價不發生變化
2．下列關于NO和NO2的說法正確的是
A．一氧化氮是一種紅棕色氣體
B．NO2不能由N2和O2直接化合得到
C．NO和NO2均既可以用排空氣法收集又可以用排水法收集
D．NO在空氣中可以長久地存在
√
A．一氧化氮是無色氣體，故A錯誤；B．N2和O2在放電或高溫條件下直接化合得到NO，故B正確；C．NO與氧氣反應，NO不能用排空氣法收集，NO2能與水反應，NO2不能用排水法收集，故C錯誤；D．NO與氧氣反應生成NO2，NO不能在空氣中長久地存在，故D錯誤；選B。
3．標準狀況下，在一不規則的玻璃容器內充滿NO2氣體后，將其倒置于水槽中，假設容器中的物質不擴散至容器外，則充分反應后容器中所得溶液的物質的量濃度近似是　　　　　　。
0.045 mol·L-1
假設該容器的容積為3 L，則二氧化氮的體積為3 L，則：
3NO2＋H2O===2HNO3　＋　NO
3×22.4 L 2 mol 1×22.4 L
3 L mol 1 L
反應前后氣體的體積由3 L變為1 L，則所得溶液的體積為2 L；該溶液
的溶質為硝酸，所以硝酸的物質的量濃度為 ≈0.045 mol·L-1。
4．將盛有12 mL一氧化氮和36 mL二氧化氮混合氣體的燒瓶倒置于水中，通入一定量的氧氣，完全反應后，剩余氣體的體積為4 mL，則充入的氧氣的體積為　　　　　　　　。
15 mL或22 mL
返回
隨堂達標演練
1．（2023·鎮遠縣月考）下列反應屬于氮的固定的是
A．用NH3制碳酸氫銨和硫酸銨 B．NO遇O2轉化為NO2
C．硝酸工廠用NH3氧化制NO D．N2和H2在一定條件下反應生成NH3
√
A．NH3、碳酸氫銨和硫酸銨中的N都是化合態，不屬于氮的固定，A錯誤；B．一氧化氮和二氧化氮都是化合態的氮，不屬于氮的固定，B錯誤；C．氨氣和一氧化氮都是化合態的氮，不屬于氮的固定，C錯誤；D．氮氣是游離態的氮，氮氣和氫氣反應生成的氨氣是化合態的氮，屬于氮的固定，D正確；故選D。
2．（2024·佳木斯市期末）下列關于氮氣性質的說法中正確的是
A．點燃條件下，N2在氧氣中燃燒生成NO
B．點燃時，N2與金屬Mg反應生成Mg3N2，N2作還原劑
C．合成氨反應中，N2發生氧化反應
D．氮氣的化學性質穩定，其原因是兩個氮原子之間以共價三鍵結合
√
A．氮氣和氧氣在放電或高溫條件下生成一氧化氮，A錯誤；B．點燃時，N2與金屬Mg反應生成Mg3N2，N2得電子化合價降低作氧化劑，B錯誤；C．合成氨反應中，N2得電子化合價降低發生還原反應，C錯誤；D．氮氣的化學性質穩定，其原因是兩個氮原子之間以共價三鍵結合，斷開該化學鍵需要較多能量，物質化學性質穩定，D正確；故選D。
3．NO2在火箭燃料中作氧化劑，下列有關二氧化氮的說法正確的是
A．NO2為紅棕色且有刺激性氣味的氣體
B．NO2屬于酸性氧化物
C．NO2經轉化被植物吸收，屬于氮的固定
D．常溫下空氣中N2與O2可以化合成NO2
√
A．NO2 為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，A正確；B．NO2與氫氧化鈉溶液反應生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，故不屬于酸性氧化物，B錯誤；C．氮的固定是指N2轉化為化合物，C錯誤；D．N2與O2可在放電或高溫下反應生成NO，常溫下在空氣中 N2與 O2不可以化合成NO2，D錯誤；故答案選A。
4．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是
A．1.3 mL B．2.4 mL
C．3 mL D．4 mL或1.2 mL
√
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。
5．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質量之比為　　　　。
23∶15
根據反應①可知，氧化劑(NO2)和還原劑(NO)的物質的量之比是1∶1，質量之比為23∶15。
(2)在反應②中，氧化產物是　　　　，還原產物是　　　　(填化學式)。
(3)在反應①②中，參加反應的NaOH均為2 mol時，兩個反應轉移電子數的關系是①　　　　②(填“＞”、“＝”或“＜”)。
NaNO3
在反應②中只有氮元素的化合價發生變化，所以NO2既是氧化劑也是還原劑，氧化產物為NaNO3，還原產物為NaNO2。
NaNO2
＝
反應①中2 mol NaOH參加反應，轉移1 mol電子，反應②中2 mol NaOH參加反應時，轉移1 mol電子。
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課時測評
題點一　氮氣和氮的固定
1．有報道稱“氮氣能有效減少輪胎的噪音，延長輪胎使用壽命”，關于氮氣的性質的說法中，錯誤的是
A．通常情況下，氮氣性質很不活潑
B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小(通常情況下)
D．跟氫氣在一定條件下發生反應，氮氣是氧化劑
√
N2在O2中不能燃燒，在放電或高溫條件下N2被O2氧化為NO，B錯誤。
2．自然界中的氮循環部分過程如圖所示，
有關氮循環過程的說法中，正確的是
A．固氮過程中，N2可能做還原劑
B．硝化過程的反應物中，NH3屬于鹽
C．反硝化過程中，必須有O2的參與
D．氮元素可通過氨化過程從無機物轉移到有機物中
√
A．由題圖可知，固氮過程中，氮氣轉
化為硝酸根離子、亞硝酸根離子時，氮
元素的化合價升高被氧化，氮氣為還原
劑，故A正確；B．氨氣屬于氣態氫化物，
不屬于鹽，故B錯誤；C．由題圖可知，反硝化過程中，硝酸根離子、亞硝酸根離子轉化為氮氣，氮元素的化合價降低被還原，應有還原劑參與，不可能有氧氣參與，故C錯誤；D．由題圖可知，氮元素可通過氨化過程從有機物轉移到無機物中，故D錯誤；故選A。
3．(2024·漣源市期中)下列有關氮氣的說法正確的是
A．氮氣是由氮原子構成的雙原子分子，所以化學性質不活潑
B．醫學常用液氮做冷凍劑，在冷凍麻醉條件下做手術，是利用氮氣化學性質的不活潑性
C．H2與N2在一定條件下反應生成NH3，反應中N2體現還原性
D．電閃雷鳴的雨天，雨水中含有一定量硝酸，可能發生的反應有N2＋O2
2NO
√
A．氮氣性質穩定的原因是兩個氮原子之間共用三對電子，破壞這種結合時需要很高的能量，所以化學性質不活潑，A錯誤；B．液氮汽化時需要吸收大量的熱，使周圍環境溫度降低，與其化學性質不活潑無關，B錯誤；C．H2與N2在一定條件下反應生成NH3，氮元素的化合價由0價變為－3價，化合價降低是氧化劑，具有氧化性，C錯誤；D．N2和O2在放電條件下生成NO，一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，D正確；故選D。
題點二　一氧化氮、二氧化氮的性質與用途
4．最新的病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用，下列有關一氧化氮的敘述正確的是
A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體
B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合
C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電的條件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
√
A．一氧化氮是一種無色的氣體，故A錯誤；B．常溫常壓下，一氧化氮能與空氣中的氧氣直接化合生成二氧化氮，故B錯誤；C．在放電條件下，氮氣和氧氣直接化合得到一氧化氮，故C正確；D．一氧化氮微溶于水，能用排水法收集一氧化氮，故D錯誤。
5．為除去混入NO中少量的NO2，可將氣體通過
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．水 D．無水硫酸銅
√
將氣體通過Na2CO3或NaHCO3溶液都會生成CO2，引入新的雜質；無水硫酸銅與NO2不反應，不能除去NO中的NO2；NO2與H2O發生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故水洗可除去NO中的NO2，故選C。
6．把少量NO2氣體通入過量小蘇打溶液中，再使逸出的氣體通過裝有足量的過氧化鈉顆粒的干燥管，最后收集到的氣體是
A．氧氣 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧氣 D．二氧化氮和一氧化氮
√
設NO2為3 mol，涉及的反應有3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋CO2↑＋H2O、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2NO＋O2===2NO2，則3 mol NO2生成2 mol HNO3和1 mol NO，通入小蘇打溶液后生成2 mol CO2和1 mol NO，通入足量過氧化鈉后生成1 mol O2和1 mol NO，1 mol O2和1 mol NO反應后生成1 mol NO2，剩余0.5 mol O2，故最后收集到的氣體為1 mol NO2和0.5 mol O2。故答案為C。
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，得橙色溶液，氣體顏色消失。再拿走玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，則該氣體可能是下列混合氣體中的
A．H2、NO2、NO B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．NO2、CO2、Br2
√
某集氣瓶中的氣體呈紅棕色，其中可能含有NO2和Br2中的至少一種；加入足量水，蓋上玻璃片振蕩，得橙色溶液，說明氣體中一定含有溴蒸氣；同時氣體顏色消失，再拿走玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，說明該無色氣體中含有NO，NO遇空氣中的O2發生反應產生紅棕色的NO2氣體，反應方程式為2NO＋O2===2NO2，由于NO2溶于水時生成HNO3和NO，發生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，則該NO是NO2與水反應產生，因此原氣體中一定含有Br2、NO2，根據各個選項的氣體成分分析可知合理選項是D。
8．將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中，經過足夠長的時間后，試管內氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比是
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
√
將試管倒立于水中，只有NO2和H2O反應，生成的NO與不反應的N2為剩余氣體。設原混合氣體的體積為V，NO2的體積為x，根據差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV減
3 2
題點三　探究氮氣及其氧化物的性質
9．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C，通入一段時間空氣后再加熱D
D．E中堿石灰的作用是吸收尾氣
√
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C，通入一段時間空氣除去氧氣，然后再加熱D；D錯，裝置E中堿石灰的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入D中。
10．某課外活動小組探究鎂與NO2的反應。已知鎂與CO2反應：2Mg＋CO2 2MgO＋C。
(1)該小組采用類比Mg與CO2反應的思路對Mg與NO2的反應進行預測，寫出Mg與NO2反應的化學方程式：__________________________。
由題意可知，Mg與NO2發生置換反應的化學方程式為4Mg＋2NO2
4MgO＋N2。
(2)設計實驗驗證猜測(用于連接玻璃管的乳膠管均內襯錫紙)。
資料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
①裝置A中的試劑是　　　　　　。
②裝置B的作用是　　　　　。
③實驗開始時正確的操作步驟順序
是　　　　(填字母)。
a．通入NO2
b．打開彈簧夾
c．點燃酒精燈
d．當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾
NaOH溶液
收集N2
badc
①由資料信息：2NO2＋2NaOH===
NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，裝置A
中的試劑是NaOH溶液，作用是除去
未反應的NO2。干燥管是尾氣處理裝
置，作用是吸收NO2以避免污染環境。②裝置B的作用是利用排水法收集N2。③實驗開始時正確的操作步驟：b(打開彈簧夾)→a(通入NO2，排盡反應裝置中的空氣)→d(當硬質玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾)→c(點燃酒精燈，確認充滿NO2后才開始加熱)。
11．對3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應的下列說法正確的是
A．氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1
B．氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶2
C．NO2是氧化劑，H2O是還原劑
D．在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有4 mol電子發生轉移
√
A．二氧化氮既是反應的氧化劑又是還原劑，硝酸為反應的氧化產物，一氧化氮是還原產物，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，氧化產物與還原產物的物質的量之比為2∶1，故A、B錯誤；C．二氧化氮既是反應的氧化劑又是還原劑，水既不是反應的氧化劑也不是還原劑，故C錯誤；D．反應消耗3 mol二氧化氮，反應轉移2 mol電子，則在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有4 mol電子發生轉移，故D正確；故選D。
12．四支相同試管分別充滿下列氣體：
①NO2　②SO2和Cl2(體積比1∶1)　
③NO2和O2(體積比1∶1)
④NH3和O2(體積比1∶1)，把四支試管倒扣在水槽中，試管水面上升高度為h1、h2、h3、h4，它們的大小順序為
A．h2＞h1＞h3＞h4
B．h2＞h1＞h4＞h3
C．h2＞h3＞h4＞h1
D．h2＞h3＞h1＞h4
√
設四支試管均有8 mol氣體。①NO2，試管中發生反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，剩余氣體為 mol；②SO2和Cl2(體積比1∶1)，試管內反應是Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，剩余氣體是0 mol；③NO2和O2(體積比1∶1)，則試管內發生的反應是4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以剩余氣體是3 mol；④NH3和O2(體積比1∶1)，NH3完全溶于水，氧氣溶解度較小，最后剩余氣體是4 mol；故它們的大小順序為h2＞h1＞h3＞h4；故選A。
13．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
D．催化轉化總反應為2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2
√
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。
14．利用石灰乳和硝酸工業的尾氣(含NO、NO2)反應，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如下：
(1)一定條件下，NO與NO2可以生成一種新的氧化物，試寫出該反應的化
學方程式：__________________________。
若NO與NO2反應生成新的氧化物，必然是NO中N的化合價升高被氧化，NO2中N的化合價降低被還原，生成的氧化物中N的化合價應該介于＋2價和＋4價之間，即為＋3價，據此寫出反應方程式：NO＋NO2
N2O3。
(2)上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底部進入，石灰乳從吸收塔頂部噴淋)，其目的是________________________________；
濾渣可循環使用，濾渣的主要成分是___________ (填化學式)。
使尾氣中的NO、NO2被充分吸收　
Ca(OH)2
氣體上升液體下降，這樣氣液接觸充分，使尾氣被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有Ca(OH)2微溶于水，所以濾渣的主要成分為Ca(OH)2。
(3)該工藝需控制NO和NO2物質的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，則會導致_________________________；
若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，則會導致______________________________。
排放氣體中NO含量升高　
產品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
當n(NO)＞n(NO2)時，NO過量；當n(NO)＜n(NO2)時，NO2過量，剩余NO2會與Ca(OH)2反應生成Ca(NO3)2。
(4)生產中溶液需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca(NO2)2會發生分解，產物之一是NO，其反應的離子方程式為_______________________________。
15．某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，進行如下實驗(如圖所示)。
(1)圖甲兩集氣瓶中　　　(填“上”或“下”)瓶顏色深。
下
NO2呈紅棕色，SO2為無色，故下瓶顏色深。
(2)圖乙中反應的現象是_____________________________________。
(3)圖丙中“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有　　　，說明NO2在該反應中表現　　　(填“氧化”或“還原”)性。
兩氣體混合后，顏色由紅棕色變為無色
NO　
氧化
NO遇空氣被氧化成NO2：2NO＋O2===2NO2，“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有NO，體現了NO2的氧化性。
(4)由圖乙和圖丙中的現象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：________________________。
NO2＋SO2===NO＋SO3
由題給現象可知，NO2和SO2反應的化學方程式為NO2＋SO2===NO＋SO3。
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