第03讲-氮气、氮的氧化物(教师版)

第03讲第03讲氮气、氮的氧化物知识导航知识导航知识预习知识预习一、氮元素的存在形式二、自然界中氮的循环三、氮气的物理性质和化学性质物理性质氮气是一种无色无味的气体，难溶于水，密度与空气相近。化学性质①与O2反应：_____________________________________。②与H2反应：_____________________________________。③与Mg反应：____________________________________。【答案】N2+O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NON2+3H22NH3N2+3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2四、氮的固定1．概念：把空气中_________态的氮转变为氮的_________的过程。2．分类：（1）自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或豆科植物根瘤菌将氮气转化为氨。（2）人工固氮：如工业合成氨。【答案】游离化合物五、NO、NO2的性质1．性质对比NONO2物理性质无色、有毒气体、不溶于水________色、有刺激性气味、有毒气体、易溶于水化学性质常温下易与O2反应：_________________________与水反应，制硝酸：_____________________________【答案】红棕2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO实验探究——NO2溶于水实验操作实验操作实验现象实验结论在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器无明显现象NO不溶于水打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹无色气体变为红棕色，注射器活塞向左移动NO与O2反应生成红棕色的NO2振荡注射器红棕色气体变为无色，注射器活塞继续向左移动NO2溶于水生成无色的NO对点训练对点训练题型一：氮的固定【例1】起固定氮作用的化学反应是A．氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气B．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C．氨气经催化氧化生成一氧化氮D．由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵【答案】A【分析】氮的固定是指将游离态的氮转变为化合态的氮。【详解】A.氮元素由游离态转化为化合态，故A正确；B.氮元素始终是化合态，故B错误；C.氮元素始终是化合态，故C错误；D.氮元素始终是化合态，故D错误；答案选A。题型二：氮的循环【变2-1】氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示，下列关于海洋氮循环的说法中正确的是A．海洋中不存在游离态的氮B．②中的含氮物质转化属于氮的固定C．④中的含氮物质转化属于氮的还原D．向海洋中排放含的废水不会影响的含量【答案】B【详解】A．游离态的氮指零价态的氮，有氮气，故A错误；B．②中氮气转化为铵根离子，氮元素由游离态转变为化合态，属于氮的固定，故B正确；C．④中氮元素的化合价升高，氮元素被氧化，故C错误；D．转化关系图中硝酸根离子增多，反硝化作用增强，向海洋排放含的废水会影响海洋中的含量，故D错误；故选B。题型三：氮气的性质【例3】下列关于氮气的说法错误的是A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气D．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂【答案】D【详解】A．氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，A项正确；B．液氨汽化吸热，可用于制造低温环境，B项正确；C．氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，C项正确；D．氮气与氢气生成氨气的反应中，N的化合价从0降低到，作氧化剂，D项错误；答案选D。题型四：一氧化氮和二氧化氮的性质【变4】下列有关NO2的说法正确的是A．NO2可由N2与O2放电反应直接制备B．NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物C．NO2既有氧化性也有还原性D．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色【答案】C【详解】A．N2和O2在放电或高温条件反应生成NO，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，不能直接生成，A错误；B．NO2是有刺激性的有毒气体，排放到空气中会引起酸雨、引起光化学烟雾，属于大气污染物之一，B错误；C．NO2与H2O反应生成HNO3和NO，说明NO2既有氧化性也有还原性，C正确；D．NO2通入水中，生成NO和HNO3，溶液无色，D错误；答案选C。【点睛】二氧化氮不但能形成酸雨，在日光照射下，二氧化氮还能使氧气经过复杂的反应生成臭氧。臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称它为光化学烟雾。光化学烟雾对人体健康、植物生长等都有很大的危害。【变5-1】下列关于SO2和NO2的叙述正确的是A．通常条件下，都是无色气体，都易溶于水B．都是酸性氧化物，其水溶液都是强酸C．都可使品红溶液褪色，加热时红色又能再现D．都能跟碱溶液反应【答案】D【分析】酸性氧化物是指与碱反应生成盐和水的氧化物,且反应不能为氧化还原反应。NO2与NaOH反应生成NaNO2与NaNO3和水，是氧化还原反应，据此分析。【详解】A．通常条件下，SO2是无色气体，NO2是红棕色气体，故A错误；B．SO2是酸性氧化物，但NO2不是酸性氧化物，故B错误；C．SO2和NO2都可以使品红褪色，但NO2使品红溶液褪色是发生氧化还原反应，是不可逆的，加热后红色不能再现，故C错误；D．SO2是酸性氧化物，能够和碱反应，NO2虽不是酸性氧化物，但是也可以和碱反应的，故D正确；本题答案D。题型五：二氧化氮溶于水的实验【变6】将体积为(已换算成标准状况)的充满体积为的试管后倒扣在水中，如图所示。(1)溶于水的化学方程式是______。(2)使试管中恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为______。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为______(假设溶质不扩散)。(3)为了消除的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是______。【答案】【详解】(1)溶于水生成和，反应的化学方程式是。故答案为：；(2)由化学方程式可推出，使试管中恰好完全被水吸收，需要通入标准状况下氧气的体积为，根据化学方程式可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为。故答案为：；；(3)为了消除的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该物质是氮气，反应的化学方程式是。故答案为：。（2）①NaOH溶液②吸收NO2避免污染环境收集N2③badc题型六：氮及其氧化物的性质【例7】下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④【答案】C【详解】(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。答案选C。题型七：尾气处理（氮氧化物）【例10】N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为___。(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O(I)NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O(II)①反应(II)中，氧化产物和还原产物之比为___。②NO2和Br2蒸汽都是红棕色气体，下列可以用来鉴别这两种气体的试剂是___。A．用氢氧化钠溶液B．淀粉碘化钾溶液C．用硝酸银溶液D．用蒸馏水③下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有___(填字母).A．加快通入尾气的速率B．采用气、液逆流的方式吸收尾气C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液④吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是___(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是___(填化学式)。(3)NO的处理。①可以用NaClO溶液吸收硝酸尾气。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO，其离子方程式为___。②汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成两种对大气无污染的气体，该反应的化学方程式为___。【答案】2NH3+2O2N2O+3H2O1：1CDBCNaNO3NO3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2+5H+CO+NOCO2+N2【详解】(1)NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O，反应过程中N元素化合价升高，根据元素守恒可知O2被还原为H2O和N2O，N元素化合价由-3升高至+1，O元素化合价由0降低至-2，根据氧化还原反应化合价升降守恒和原子守恒可知反应方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O。(2)①在NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O中，NO2被还原，作氧化剂，NO被氧化，作还原剂，根据原子守恒可知氧化产物和还原产物之比为1：1。②A．NO2和Br2蒸汽都能与NaOH溶液反应生成无色物质，现象相同，无法鉴别；B．Br2蒸汽都能氧化I-生成I2，NO2与水反应生成HNO3，HNO3能氧化I-生成I2，I2遇淀粉使溶液变蓝，现象相同，无法鉴别；C．NO2通入到硝酸银溶液，有气体生成，而溴蒸气通入到硝酸银溶液中生成AgBr浅黄色沉淀，现象不同，能鉴别；D．NO2和溴蒸气都是红棕色气体，二氧化氮与水反应生成硝酸和无色的一氧化氮气体，而溴蒸气溶于水，溶液颜色为橙红色，二者现象不同，故可鉴别；综上所述，答案为CD。③A．加快通入尾气的速率，气体不能充分反应，故A不选；B．采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气体与氢氧化钠溶液充分反应，故B选；C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，可使气体充分反应，故C选；综上所述，答案为BC。④反应生成NaNO2和NaNO3，则含有的杂质为NaNO3；若NO的含量比NO2大，则尾气中含有NO，若NO2的含量比NO大，则无尾气，故答案为：NaNO3；NO。(3)①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和，反应过程中N元素化合价由+2升高至+5，Cl元素化合价由+1降低至-1，根据氧化还原反应化合价升降守恒、原子守恒、电荷守恒和溶液呈酸性可知反应离子方程式为3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2+5H+。②NO和CO在催化剂作用下生成两种对大气无污染的气体，则生成物为CO2和N2，N元素化合价由+2降低至0，C元素化合价由+2升高至+4，根据化合价升降守恒和原子守恒反应方程式为CO+NOCO2+N2。提分作业提分作业【练1】下列过程不属于氮的固定的是A．闪电时大气中氮的氧化物的生成B．由制备C．用N2和H2合成氨D．豆科植物的根瘤菌把大气中的氮转化成氨【答案】B【分析】将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，据此判断。【详解】A．闪电时大气中的氮气放电条件下与氧气反应生成一氧化氮，空气中游离态的氮转化为含氮化合物，属于固氮，故A不选；B．由NH3制备NH4Cl是氮的化合物之间的转化，不属于固氮，故B选；C．用N2和H2合成氨，空气中游离态的氮转化为含氮化合物，属于固氮，故C不选；D．豆科植物的根瘤菌把大气中的氮转化成氨，游离态的氮转化为化合态，属于固氮，故D不选；故答案选B。【练2】下列关于氮的循环，叙述错误的是A．氮气转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定B．氮的固定可以通过自然固氮和人工固氮的方式实现C．人类的生产活动参与了氮的循环过程D．氮的循环过程中只有氮元素被氧化的过程【答案】D【详解】A．氮气转化为氮的化合物的过程即游离态的氮变为化合态的氮叫做氮的固定，故A正确；B．氮的固定可以通过自然固氮和人工固氮的方式实现，雷雨生庄稼是自然固氮，合成氨是人工固氮，故B正确；C．人类的生产活动参与了氮的循环过程，如人工合成氨，氮肥的使用等，故C正确；D．氮的循环过程中可以是氮元素被氧化，也可以是氮元素被还原，故D错误。综上所述，答案为D。【练3】下列关于氮气的性质，叙述错误的是A．氮气在通常条件下化学性质稳定B．氮气在高温、放电等条件下可以发生化学反应C．氮气在化学反应中只能做氧化剂D．氮气在发生化学反应过程中发生了化学键的断裂【答案】C【详解】A．氮气有氮氮三键，难断裂，在通常条件下化学性质稳定，故A正确；B．氮气在