考點(diǎn)3-氮及氮的氧化物(核心考點(diǎn)歸納)(解析版)

考點(diǎn)2氮?dú)饧暗难趸铩竞诵目键c(diǎn)梳理】一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)1．氮元素及其存在(1)原子結(jié)構(gòu)：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族氮?dú)夥肿邮怯蓛蓚€(gè)氮原子通過共用三對(duì)電子結(jié)合而成的，氮?dú)夥肿拥碾娮邮剑骸肗??N∶，結(jié)構(gòu)式為N≡N。破壞氮?dú)夥肿又械又g的共價(jià)鍵需要很大的能量，所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成含氮化合物。(2)自然界中的存在形態(tài)①游離態(tài)：以氮分子的形式存在于空氣中。②化合態(tài)：存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。(3)物理性質(zhì)色態(tài)氣味密度溶解性毒性無色氣體無味比空氣的略小難溶無毒2．氮的固定：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物，簡(jiǎn)稱固氮。自然固氮生物固氮：自然界中的一些微生物種群將空氣中的氮?dú)馔ㄟ^生物化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為含氮化合物，約占自然固氮的90%高能固氮：通過閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物，約占自然固氮的10%2.高能固氮的實(shí)例——“雷雨發(fā)莊稼”(1)利用化學(xué)方程式解釋“雷雨發(fā)莊稼”的原理：N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放電))2NO、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料。【核心歸納】氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)【典型例題】例1．氮?dú)饽艽罅看嬖谟诳諝庵械母驹蚴?)A．氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)B．氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水C．氮?dú)夥肿又袃蓚€(gè)氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定D．氮?dú)饧葻o氧化性，也無還原性，不與其他物質(zhì)反應(yīng)【答案】C【解析】N2性質(zhì)穩(wěn)定，但放電、高溫等條件下可與O2等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在反應(yīng)中表現(xiàn)出還原性或氧化性；氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水并不是N2能大量存在于空氣中的根本原因；N2能大量存在于空氣中的根本原因是氮?dú)夥肿又袃蓚€(gè)氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。例2．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中錯(cuò)誤的是()A．通常情況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時(shí)作保護(hù)氣B．N2＋O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要因素之一C．N2在空氣中約占的質(zhì)量比為eq\f(4,5)D．在反應(yīng)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up10(高溫))Mg3N2中，N2作氧化劑【答案】C【解析】N2很穩(wěn)定，常用作保護(hù)氣；但在高溫下N2與O2產(chǎn)生的NO易被氧化為NO2，故汽車尾氣會(huì)造成環(huán)境污染；N2在空氣中的體積含量約為4/5；N2與金屬、H2反應(yīng)時(shí)作氧化劑。例3．下列反應(yīng)屬于氮的固定的是()①N2和H2在一定條件下合成NH3②NO2和H2O反應(yīng)生成HNO3和NO③Mg在N2中燃燒生成Mg3N2④NO被空氣氧化為NO2A．①② B．②③C．①③ D．①④【答案】C【解析】氮的固定是將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮。二、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)1．物理性質(zhì)：顏色狀態(tài)氣味毒性水溶性NO無色氣態(tài)無味有毒微溶NO2紅棕色氣態(tài)刺激性氣味有毒易溶2．危害：大氣中NO和NO2達(dá)到一定濃度時(shí)都會(huì)對(duì)人體造成傷害，引發(fā)“光化學(xué)煙霧”事故，能引發(fā)上呼吸道及肺部疾病。3．應(yīng)用：一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來制造硝酸。【核心歸納】1．相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO＋O2=2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④2．計(jì)算類型(1)NO2氣體：NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①，剩余氣體為NO。(2)NO2和O2的混合氣體：NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③。x＝eq\f(VNO2,VO2)0＜x＜eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x＞eq\f(4,1)反應(yīng)情況O2過量并剩余恰好完全反應(yīng)NO2過量又發(fā)生反應(yīng)①，剩余NO(3)NO和O2的混合氣體：NO和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④。x＝eq\f(VNO,VO2)0＜x＜eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x＞eq\f(4,3)反應(yīng)情況O2過量并剩余恰好完全反應(yīng)NO過量并剩余3.利用原子個(gè)數(shù)比分析氮氧化物與氧氣的混合氣體溶于水方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”從組成上均相當(dāng)于“N2O5”的組成，也就是N、O的原子個(gè)數(shù)比符合2∶5時(shí)，氮的氧化物和氧氣均無剩余，這兩種情況均可利用混合氣體中N、O的原子個(gè)數(shù)比來分析：N(N)∶N(O)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＜2∶5，O2剩余,＝2∶5，恰好完全反應(yīng),＞2∶5，NO剩余))【典型例題】例1．如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管完全被水充滿。原來試管中盛裝的()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是O2與NO2的混合氣體C．不可能是NO與NO2的混合氣體D．只能是NO2一種氣體【答案】B【解析】若是N2與NO2的混合氣體，無論鼓入多少氧氣，最后都有N2剩余，試管內(nèi)不可能完全被水充滿；若是O2與NO2的混合氣體，由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，可知，當(dāng)eq\f(nNO2,nO2)＞4時(shí)，NO2有剩余，剩余的NO2和水反應(yīng)產(chǎn)生NO，故試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)不斷鼓入氧氣后，4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，故試管能被水充滿；若是NO與NO2的混合氣體，開始時(shí)，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氣體體積減小，但有NO剩余，當(dāng)向試管內(nèi)不斷鼓入適量的氧氣后，4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，試管內(nèi)的氣體完全被水吸收。例2．在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中，充分反應(yīng)后剩余2mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④【答案】D【解析】首先分析剩余的2mL氣體有兩種可能。若剩余的2mL氣體是O2，則V(NO2)＝eq\f(4,5)×(12－2)mL＝8mL，則混合氣中的V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的2mL氣體是NO，則混合氣中的V(O2)＝(12mL－2mL×3)×eq\f(1,5)＝1.2mL，D項(xiàng)正確?！究键c(diǎn)達(dá)標(biāo)隨堂練】1．（2021·福建寧德市·高一期末）油炸蝦條、薯片等容易擠碎的食品，一般用充氣袋包裝。充氣袋中適宜填充的氣體是()A． B． C． D．【答案】A【詳解】A．氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，可以做食品的保護(hù)氣，用在食品包裝袋中起保鮮作用，A選；B．二氧化硫有毒，不適宜食品包裝充氣，B不選；C．氫氣是可燃性氣體，不適宜食品包裝充氣，C不選；D．氨氣為堿性氣體，對(duì)人體健康有害，不適宜食品包裝充氣，D不選。故選A。2．（2021·甘肅白銀市·高一期末）下列關(guān)于NO的說法一定正確的是()A．NO是一種紅棕色且難溶于水的氣體B．NO易與人體血紅蛋白結(jié)合，使人中毒C．NO只有氧化性，無還原性D．等物質(zhì)的量的NO和CO所含電子數(shù)相等【答案】B【詳解】A．NO是一種無色色且難溶于水的氣體，故A錯(cuò)誤；B．NO有毒，易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，使人中毒，故B正確；C．NO中氮元素的化合價(jià)為+2價(jià)，價(jià)態(tài)即可升高又可降低，既有還原性又有氧化性，故C錯(cuò)誤；D．1個(gè)NO含有電子數(shù)為15，1個(gè)CO含有電子數(shù)為14，所以等物質(zhì)的量的NO和CO所含電子數(shù)不相等，故D錯(cuò)誤；故選B。3．下列用途中應(yīng)用了氮?dú)獾姆€(wěn)定性的是：（）A．以氮?dú)鉃樵现恢圃煜跛?B．合成氨氣后，制氮肥C．金屬焊接時(shí)的保護(hù)氣 D．鎂可以和氮?dú)夥磻?yīng)【答案】C【詳解】A、利用N2制備硝酸，發(fā)生的反應(yīng)為N2＋3H22NH3、4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，與N2的穩(wěn)定性無關(guān)，故A不符合題意；B、根據(jù)A選項(xiàng)分析，合成氨氣，制備氮肥，與N2的穩(wěn)定性無關(guān)，故B不符合題意；C、單質(zhì)氮的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，因此氮?dú)獬Ｗ鹘饘俸附訒r(shí)的保護(hù)氣，與氮?dú)獾姆€(wěn)定性有關(guān)，故C符合題意；D、Mg能與N2反應(yīng)生成Mg3N2，與N2的穩(wěn)定性無關(guān)，故D不符合題意。4．下列反應(yīng)屬于氮的固定的是①N2和H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3②NH3和HNO3反應(yīng)生成NH4NO3③NO經(jīng)過反應(yīng)生成HNO3④雷雨閃電時(shí)空氣中的N2和O2化合生成NOA．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】D【分析】將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程叫做氮的固定，據(jù)此解答?！驹斀狻竣貼2和H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3，是將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程，屬于氮的固定，故①正確；②NH3和HNO3反應(yīng)生成NH4NO3是氮的化合態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，不屬于氮的固定，故②錯(cuò)誤；③NO經(jīng)過反應(yīng)生成HNO3是氮的化合態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，不屬于氮的固定，故③錯(cuò)誤；④雷雨閃電時(shí)空氣中的N2和O2化合生成NO，是將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程，屬于氮的固定，故④正確；上述分析可知①④屬于氮的固定，D選項(xiàng)正確；故選D。5．實(shí)驗(yàn)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(duì)產(chǎn)品純度無影響C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先加熱C，通入一段時(shí)間空氣后再加熱DD．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣【答案】C【詳解】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，A錯(cuò)誤；若去掉裝置C，鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，對(duì)產(chǎn)品純度有影響，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先加熱C，通入一段時(shí)間空氣除去氧氣，然后再加熱D，C正確；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，D錯(cuò)誤。6．某化學(xué)反應(yīng)在催化劑條件下的轉(zhuǎn)化過程的微觀示意圖如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是

A．該反應(yīng)中，氧化性：NO＞CO2B．該反應(yīng)可表示為2NO+2CON2+2CO2C．該反應(yīng)中，被氧化與被還原的元素的質(zhì)量之比為7：6D．每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LN2，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4NA【答案】C【分析】根據(jù)圖像可知，該反應(yīng)為2NO+2CON2+2CO2?！驹斀狻緼．該反應(yīng)中，NO為氧化劑，CO2為氧化產(chǎn)物，則氧化性：NO＞CO2，A說法正確；B．分析可知，該反應(yīng)可表示為2NO+2CON2+2CO2，B說法正確；C．該反應(yīng)中，被氧化的元素是碳元素，被還原的元素是氮元素，則被氧化與被還原的元素的質(zhì)量之比為6：7，C說法錯(cuò)誤；D．每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LN2，轉(zhuǎn)移的電子0.4mol，即電子數(shù)為0.4NA，D說法正確；答案為C。7．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將50mlNO2和O2的混合氣體通入水中，最終得到10ml無色氣體，則NO2和O2的體積之比可能是()A．4：1 B．4：3 C．16：9 D．16：19【答案】C【詳解】若氧氣過量，則剩余10mL無色氣體為氧氣，設(shè)參加反應(yīng)的氧氣的體積為x，根據(jù)題意有：則4x+x=50mL-10mL=40mL，解得x=8mL；原混合氣體中氧氣的體積為：8mL+10mL=18mL，二氧化氮的體積為32mL，NO2和O2的體積比為：32:18=16:9；若NO2過量，則剩10mL無色氣體為NO，設(shè)氧氣的體積為y，

根據(jù)題意得：50mL-y-4y=10mL×3，得y=4mL，則原混合物中含有4mL氧氣，二氧化氮的體積為46mL，NO2和O2的體積比為：46:4=23:2；故原混合氣體中NO2和O2的體積比為16:9或23:2，故C正確；答案選C8．氮元素是生命的基礎(chǔ)。自然界中氨的循環(huán)過程如下圖所示，請(qǐng)分析此圖并回答問題：(1)大氣中的氮以___________(填化學(xué)式)形式存在，圖中共表示了___________種固氮的途徑。(2)由圖可知，動(dòng)植物體內(nèi)的氮主要存在于蛋白質(zhì)中，當(dāng)動(dòng)植物尸體發(fā)生了腐敗時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種含氮的氣體，其電子式為___________。(3)土壤中的硝酸鹽會(huì)被細(xì)菌分解。有一種脫氧硫桿菌能夠利用土壤中的硫化物來分解硝酸鹽，其主要化學(xué)原理如下：，配平上述反應(yīng)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。___________(4)某同學(xué)寫出下面三個(gè)不同價(jià)態(tài)的氮的化合物相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系(未配平)：a．NO+HNO3→N2O3+H2Ob．NH3+NO→HNO2+H2Oc．N2O4+H2O→HNO3+HNO2其中你認(rèn)為一定不可能實(shí)現(xiàn)的是___________(填編號(hào))?！敬鸢浮縉23b【分析】(1)大氣中的氮以單質(zhì)形式存在，可根據(jù)圖示判斷固氮的途徑；(2)動(dòng)植物尸體發(fā)生腐敗時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種含氮的氣體是NH3，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)分析判斷；(3)根據(jù)元素化合價(jià)升高，失去電子，被氧化，作還原劑；元素化合價(jià)降低，獲得電子，被還原，作