氮氣與氮的固定-講義

高中化學人教版（2019）必修第二冊

【5.2.1氮氣與氮的固定】【學習要點】自然界中氮的循環(huán)及性質、氮的氧化物的性質、氮的氧化物溶于水的計算。

【知識梳理】

1.（1）一氧化氮的化學性質與：與、：毒性：結合紅蛋白的能力比強，更容易造成人體缺氧。尾氣吸收：（2）二氧化氮的性質與：與、：尾氣吸收：

2.氮氣與氮的固定①與：②與：③與：氮的固定：將大氣中游離態(tài)的氮轉化為氮的化合物的過程，分為人工固氮（主要途徑是工業(yè)合成氮）、自然固氮（雷電固氮和生物固氮）。

【典例分析】

例1.在氧氣、氫氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷六種物質中：（用化學式表示）

（A）混有空氣后點火能爆炸的是

________

（B）天然氣和沼氣的主要成分是

________

（C）有劇毒的是

________

（D）能用于發(fā)射宇宙火箭的是

________

（E）空氣中含量最多的氣體是

________

（F）使燃著的木條熄滅，還能使澄清的石灰水變渾濁的是

________．

【答案】H2、CO、CH4；CH4；CO；O2；N2；CO2【解析】（A）可燃性氣體混有空氣后點火能爆炸，則H2、CO、CH4均符合，故答案為：H2、CO、CH4；

（B）天然氣和沼氣的主要成分是甲烷，其化學式為CH4，故答案為：CH4；

（C）上述物質中，有劇毒的是CO，故答案為：CO；

（D）宇宙火箭發(fā)動機里使用液氧是支持燃料的燃燒，則O2能用于發(fā)射宇宙火箭，故答案為：O2；

（E）空氣中含量最多的氣體是氮氣，其化學式為N2，故答案為：N2；

（F）使燃著的木條熄滅，還能使澄清的石灰水變渾濁的是CO2，故答案為：CO2．

例2.實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下，氣體混合的裝置如圖甲所示，合成氨的裝置如圖乙所示，氨吸收和氨氧化的裝置如圖丙所示．（1）已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應制取氮氣．則制取氮氣的裝置為________

（從圖A、B、C中選擇，下同），制取氫氣的裝置為________

．（2）甲裝置的作用除了使氣體充分混合外，還有①________

、②________

．（3）乙裝置發(fā)生反應的化學方程式為________

．其中催化劑為Fe粉，它能否用Fe2O3代替？________

．說明理由________

．（4）丙裝置吸收一段時間氨氣后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入到錐形瓶內(nèi)，可觀察到：有紅棕色氣體和白煙生成，請用化學方程式說明催化氧化后，產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因：________

；________

，________

．【答案】C；A；干燥氣體；通過觀察氣泡控制氣體比例和氣流速度；N2+3H22NH3；能；因為H2能還原Fe2O3成Fe；2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO；HNO3+NH3=NH4NO3【解析】解：（1）實驗室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應制取氮氣，是溶液與溶液反應，應選擇C裝置，制取氫氣不需要加熱，應選用A裝置；故答案為：C；A；（2）氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置中的濃硫酸可以將氮氣和氫氣干燥，同時可以根據(jù)甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量，混合氣體，故答案為：干燥氣體；通過觀察氣泡控制氣體比例和氣流速度；（3）合成氨的化學方程式為：N2+3H22NH3，H2能還原Fe2O3成Fe，照樣起到催化作用，故答案為：N2+3H22NH3；能；因為H2能還原Fe2O3成Fe；（4）氨的催化氧化反應產(chǎn)物是一氧化氮和水，一氧化氮極易與空氣中的氧氣變?yōu)槎趸?，二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸會和氨水反應生成硝酸銨（白煙），涉及的反應為2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、HNO3+NH3=NH4NO3，故答案為：2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO、HNO3+NH3=NH4NO3．

【能力提升】

1.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.

氮氣的化學性質比較穩(wěn)定，其原因是兩原子間的結合比較牢固

D.

跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應，氮氣是氧化劑2.氮氣進入超導試驗、麻醉等領域，是應用了氮氣性質中的（

）A.

能與氫氣反應

B.

高溫下能與金屬反應

C.

沸點低

D.

密度與空氣接近3.關于氮氣的性質的說法中，錯誤的是

(

)A.

氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在

B.

通常情況下，氮氣性質很不活潑

C.

可在氧氣中燃燒生成一氧化氮

D.

在反應3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化劑4.氮氣化學性質穩(wěn)定的原因是（

）A.

氮的非金屬性弱

B.

氮氣的熔沸點低

C.

氮氣難溶于水

D.

氮分子中原子間共價鍵不易斷裂5.氮氣能大量存在于空氣中的根本原因是（

）A.

氮氣性質穩(wěn)定，即使在高溫下也很難跟其他物質發(fā)生反應

B.

氮氣比空氣輕，且不溶于水

C.

氮分子中兩個氮原子結合很牢固，分子結構穩(wěn)定

D.

氮氣無氧化性，也無還原性，不與其他物質反應

【參考答案】

1.【答案】B【解析】A.因為N≡N鍵能大，通常情況下氮氣的性質很不活潑，選項A不符合題意；B.氮氣不能在氧氣中燃燒，氮氣與氧氣在放電（或高溫）下會反應生成一氧化氮，選項B符合題意；C.氮氣的化學性質比較穩(wěn)定，其原因是兩原子間存在N≡N，N≡N鍵能大，即結合比較牢固，選項C不符合題意；D.跟氫氣在高溫高壓催化劑存在的條件下會發(fā)生反應生成氨氣，N元素化合價降低，所以氮氣是氧化劑，選項D不符合題意。故答案為：B。2.【答案】C【解析】氮氣沸點低，氣化時吸熱，可用于超導試驗、麻醉等領域，C項符合題意；故答案為：C。3.【答案】C【解析】A.氮在自然界中以游離態(tài)（N2）和化合態(tài)（硝酸鹽、銨鹽）的形式存在，選項正確，A不符合題意；

B.通常情況下，N2的化學性質穩(wěn)定，選項正確，B不符合題意；

C.N2不能燃燒，也不支持燃燒，故N2與O2不反應，選項錯誤，C符合題意；

D.在該反應中，氮元素的化合價由0價變?yōu)?3價，化合價降低，被還原，為氧化劑，選項正確，D不符合題意；

故答案為：C

4.【答案】D【解析】A．氮的原子半徑小，最外層電子數(shù)多，非金屬性強，不符合題意；B．氮氣雖然熔沸點低，但與化學穩(wěn)定性無關，不符合題意；C．氮氣難溶于水，與化學穩(wěn)定性無關，不符合題意；D．氮分子中原子間共價鍵不易斷裂，化學性質穩(wěn)定，符合題意。故答案為：D。5.【答案】C【解析】解：A．氮氣的性質穩(wěn)定，但高溫下和氧氣反應生成一氧化氮，鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂，故A