5.2.1氮?dú)夂偷难趸?高一化學(xué)講與練（人教版2019）（原卷版）

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物第1課時(shí)氮?dú)夂偷难趸颷學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.能從分子結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)氮?dú)獾幕瘜W(xué)穩(wěn)定性，熟知氮?dú)馀c鎂、氧氣、氫氣的化學(xué)反應(yīng)及其條件，了解氮的固定和自然界中氮的循環(huán)。2.能從物質(zhì)類(lèi)別和氮元素的化合價(jià)認(rèn)識(shí)氮氧化物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化。[核心知識(shí)梳理]一、氮?dú)馀c氮的固定1．氮元素的位置、結(jié)構(gòu)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(gè)電子，既不容易得到3個(gè)電子，也不容易失去5個(gè)電子。因此，氮原子一般通過(guò)共用電子對(duì)與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。（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(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)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?dú)獾奈锢硇再|(zhì)N2是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，ρ(N2)＜ρ(空氣)，難溶于水。3．氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)（1）N2的結(jié)構(gòu)：N2的結(jié)構(gòu)式為N≡N，氮氮鍵很難斷裂，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。（2）化學(xué)性質(zhì)N2在高溫、放電等條件下，N2獲得足夠的能量，使N≡N斷裂。寫(xiě)出N2與Mg、H2、O2反應(yīng)的化學(xué)方程式。①3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點(diǎn)燃))Mg3N2；②N2＋3H2eq\o(,\s\up10(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3；③N2＋O2eq\o(=,\s\up9(高溫或放電))2NO。4．氮的固定：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過(guò)程。（1）自然固氮：大自然通過(guò)閃電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物，或者通過(guò)豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氨。（2）人工固氮：人類(lèi)通過(guò)控制條件，將氮?dú)庋趸蜻€原為氮的化合物，最重要的人工固氮途徑就是工業(yè)合成氨。二、一氧化氮與二氧化氮1．一氧化氮是無(wú)色、不溶于水的有毒氣體，常溫下很容易與氧氣化合，化學(xué)方程式為2NO＋O2=2NO2。2．二氧化氮是紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體，易液化，易溶于水，與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，工業(yè)上利用這一原理生產(chǎn)硝酸?！局R(shí)拓展】(1)實(shí)驗(yàn)室里收集NO氣體是用排水集氣法而不能用排空氣法。(2)檢驗(yàn)NO氣體的方法是向氣體中通入O2(或空氣)，氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色。(3)氮的氧化物都是大氣污染物，NO2是造成光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的NO2尾氣可用NaOH溶液吸收，發(fā)生反應(yīng)：2NaOH＋2NO2=NaNO2＋NaNO3＋H2O。(4)氮的氧化物中屬于酸性氧化物的只有N2O3、N2O5；N2O、NO、NO2、N2O4都是不成鹽氧化物，不是酸性氧化物。(5)NO2和N2O4是兩種不同的氧化物，通常情況下，NO2能進(jìn)行自身二聚：2NO2(紅棕色)N2O4(無(wú)色)，故NO2中總混有N2O4。三、氮的氧化物與水反應(yīng)的計(jì)算規(guī)律1．NO2單獨(dú)溶于水(按反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO計(jì)算)剩余氣體是NO，V(NO)＝eq\f(1,3)V(NO2)。2．NO2與O2的混合氣體溶于水(按反應(yīng)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3計(jì)算)eq\f(VNO2,VO2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(<4∶1O2過(guò)量，剩余O2，,V余＝VO2－\f(1,4)VNO2,＝4∶1恰好完全反應(yīng)，無(wú)剩余氣體,>4∶1NO2過(guò)量，剩余NO，V余＝,\f(1,3)[VNO2－4VO2]))3．NO與O2的混合氣體溶于水(按反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3計(jì)算)eq\f(VNO,VO2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(<\f(4,3)O2過(guò)量，剩余O2，,V余＝VO2－\f(3,4)VNO,＝\f(4,3)恰好完全反應(yīng)，無(wú)剩余氣體,>\f(4,3)NO過(guò)量，剩余NO，,V余＝VNO－\f(4,3)VO2))[典例分析][典例1]下列關(guān)于氮元素說(shuō)法中，不正確的是A．工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰狟．非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑C．氮元素在自然界有游離態(tài)和化合態(tài)D．閃電時(shí)，大氣中氮的氧化物的生成屬于氮的固定[典例2]下列對(duì)NO和NO2的描述正確的是A．NO2與水的反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑B．NO是無(wú)色氣體，可用向上排空氣法收集C．NO2可由N2和O2直接化合得到D．從元素化合價(jià)角度看，NO只有還原性[典例3]下圖是自然界中的氮循環(huán)過(guò)程，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)①、②及工業(yè)合成氨均屬于氮的固定B．反應(yīng)③的反應(yīng)方程式為C．反應(yīng)④中，生成，至少需要提供D．過(guò)程中參與循環(huán)的元素有氮元素，還有氫和氧元素[典例4]某化學(xué)研究小組設(shè)計(jì)利用硝酸工業(yè)尾氣(只含NO、NO2)制備亞硝酸鈉(NaNO2)的工藝流程如下。已知：。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．NO2為非電解質(zhì)B．用硝酸尾氣制備的NaNO2中可能含有NaNO3C．尾氣中NO2的含量越高，NaNO2的純度越高D．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，aL的硝酸尾氣用NaOH溶液完全吸收，至少消耗a/22.4molNaOH[典例5]有一倒置于水槽且裝滿(mǎn)水的容器，向其中依次通入一定體積的NO2、NO和O2，充分反應(yīng)后，若容器中仍充滿(mǎn)溶液，則通入的NO2、NO和O2的體積比可能是A．1∶1∶2 B．4∶3∶2C．4∶16∶13 D．4∶3∶4[同步練習(xí)]一、單選題1．下列變化過(guò)程屬于氮的固定的是A．由NH3制碳酸氫銨B．生物從土壤中吸收含氮養(yǎng)料C．將含氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锏鞍踪|(zhì)D．雷電時(shí)，空氣中的N2與O2反應(yīng)生成NO2．下列關(guān)于NO2的說(shuō)法中，正確的是A．常溫常壓下為無(wú)色氣體B．NO可與O2反應(yīng)生成NO2C．密度比空氣小D．能用排水法收集3．下列關(guān)于氮及其化合物說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．NO為無(wú)色氣體，為紅棕色氣體B．工業(yè)上，氮?dú)獬Ｓ米骱附咏饘俚谋Ｗo(hù)氣C．該轉(zhuǎn)化過(guò)程通過(guò)一步反應(yīng)就能完成，且必須加入還原劑D．氮氧化物()不僅會(huì)形成酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧4．下列關(guān)于N2的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A．豆科植物的根瘤菌將N2轉(zhuǎn)換為氮的化合物不屬于氮的固定B．N2+O2=2NO，該反應(yīng)是汽車(chē)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(yīng)：3Mg+N2=Mg3N2中N2作氧化劑5．下圖是氮元素的轉(zhuǎn)化示意圖：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)①是自然界中的氮的固定B．反應(yīng)②的現(xiàn)象是氣體由無(wú)色變紅棕色C．反應(yīng)③中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是1∶2D．X的濃溶液與鐵不能發(fā)生反應(yīng)6．氮氧化物是很重要的一類(lèi)化合物，在生產(chǎn)生活中有重要應(yīng)用，但排放時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。下列有關(guān)氮氧化物的描述中錯(cuò)誤的是A．可利用反應(yīng)除去汽車(chē)尾氣中的氮氧化物B．可與水反應(yīng)，是酸性氧化物；不溶于水，不是酸性氧化物C．的排放會(huì)形成硝酸型酸雨，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害D．將、或液化收集的過(guò)程都不屬于氮的固定7．下列關(guān)于氮及其化合物的說(shuō)法正確的是A．化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用作保護(hù)氣B．、均為大氣污染氣體，在大氣中可穩(wěn)定存在C．、均無(wú)色氣體D．、均能與水發(fā)生反應(yīng)8．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將O2與NO按3∶4的體積比充滿(mǎn)一個(gè)干燥燒瓶倒置于水中，瓶?jī)?nèi)液面逐漸上升后，最后燒瓶?jī)?nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度最接近于A．0.045mol/L B．0.036mol/L C．0.026mol/L D．0.02mol/L9．下列有關(guān)氮?dú)獾恼f(shuō)法正確的是A．氮?dú)馐怯傻訕?gòu)成的雙原子分子，所以化學(xué)性質(zhì)不活潑B．醫(yī)學(xué)上常用液氮作冷凍劑，在冷凍麻醉?xiàng)l件下做手術(shù)，是利用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)的不活潑性C．H2與N2在一定條件下反應(yīng)生成NH3，反應(yīng)中H2體現(xiàn)還原性D．電閃雷鳴的雨天，雨水中會(huì)含有一定量的硝酸，其中可能發(fā)生的反應(yīng)有N2+2O22NO210．將盛有NO2和N2混合氣體的試管倒立于水中，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的一半，原混合氣體中N2與NO2的體積比為A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．3：111．在NO2與水的反應(yīng)中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．H2O中各元素的化合價(jià)不發(fā)生變化B．反應(yīng)生成的氣體在空氣中能穩(wěn)定存在C．3molNO2完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2molD．NO2既是氧化劑，又是還原劑12．NO分子會(huì)污染空氣。近年來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)少量的NO在生物體內(nèi)許多組織中存在，它有擴(kuò)張血管、提高免疫、增強(qiáng)記憶力的功能，而成為當(dāng)前生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是A．一氧化氮是酸性氧化物，會(huì)形成酸雨B．常溫、常壓下，一氧化氮只能通過(guò)人工合成C．一氧化氮為無(wú)色氣體，在與O2反應(yīng)中體現(xiàn)還原性D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集13．用NaOH溶液吸收處理氮氧化物，主要反應(yīng)為：、，下列說(shuō)法正確的是A．NO和均屬于電解質(zhì)B．和既有氧化性又有還原性C．和中N的化合價(jià)相同D．時(shí)，NO和能被NaOH溶液完全吸收二、填空題14．氮是大氣中含量最多的一種元素，氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用。請(qǐng)回答：(1)下列變化屬于“氮的固定”的是(填字母)。a．植物從土壤中吸收氮肥

b．硝酸和氨氣反應(yīng)生成氮肥c．將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔?/p>

d．大豆的根瘤菌將含氮的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锏鞍踪|(zhì)(2)汽車(chē)尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理，使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無(wú)毒氣體。寫(xiě)出NO被CO還原的化學(xué)方程式：。(3)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。①NO2被燒堿溶液吸收時(shí)，生成兩種鈉鹽，其物質(zhì)的量之比為1∶1，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。②NO與NO2按物質(zhì)的量之比為1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學(xué)式是。15．為了有效實(shí)現(xiàn)NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化，設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)。按圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，并檢查裝置氣密性，實(shí)驗(yàn)前用排水法收集半瓶NO氣體。(1