24秋-25春人教版化学必修第二册 03 第五章 第二节 第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮

第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物1．通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性，理解结构与性质的关系。2．通过实验探究，理解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。学习任务目标问题式预习一、氮气与氮的固定1．氮元素的存在与氮的固定2．氮气的性质(1)物理性质无色、无臭气体，密度比空气略____，

____溶于水。(2)化学性质①与氧气反应：________________________。②与氢气反应：________________________。③与镁反应：________________________。小难二、氮的氧化物1．氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。2．NO和NO2性质的比较物质NONO2物理性质颜色__色____色毒性__毒__毒溶解性不溶于水易溶于水

化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2不反应与H2O反应不反应3NO2＋H2O===______________无红棕有有2HNO3＋NO任务型课堂[探究活动]氮气是一种无色无味的气体，是空气的主要成分之一。下图表示的是氮气的部分用途。氮的固定及氮的氧化物活动1氮元素是活泼的非金属元素，为什么氮气的化学性质却很稳定？提示：氮气分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，因此氮气的化学性质很稳定。活动2利用氮气作灯泡填充气和粮食瓜果的保护气的理论依据是什么？提示：氮气的化学性质稳定，不易发生反应，利用氮气作灯泡填充气和粮食瓜果的保护气，可起到隔绝空气、防止氧化的作用。活动3什么是氮的固定？氮的固定过程中氮元素一定被氧化吗？举例说明。提示：氮的固定是指将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。氮的固定过程中氮元素不一定被氧化，如合成氨反应中氮气被还原。[评价活动]1．下列不属于氮的固定的是(

)A．雷电作用下N2转化为NOB．将汽车尾气中的CO和NO催化处理为N2和CO2C．工业合成NH3D．豆科植物的根瘤菌将N2转化为含氮化合物√B

解析：雷电作用下N2转化为NO是将氮的单质转化为氮的化合物，属于氮的固定，故A正确；将汽车尾气中的CO和NO催化处理为N2和CO2，是将氮的化合物转化为氮的单质，不属于氮的固定，故B错误；工业合成NH3是将氮的单质转化为氮的化合物，属于氮的固定，故C正确；豆科植物的根瘤菌将氮气转化为含氮的化合物，属于氮的固定，故D正确。2．(双选)最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是(

)A．一氧化氮是一种红棕色气体B．常温常压下，一氧化氮能与空气中的氧气直接化合C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集BC

解析：NO是一种无色、难溶于水的气体，可以用排水法收集。常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。√√3．下列关于N2的说法错误的是(

)A．通常情况下N2的性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气√4．自然界中的氮循环如下图所示。下列说法不正确的是(

)A．工业合成氨属于人工固氮B．雷电作用下N2与O2发生化学反应C．在氮循环过程中不涉及氧化还原反应D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化√C

解析：工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，A正确；雷电作用下N2与O2发生化学反应生成NO，B正确；N2与O2发生的反应属于氧化还原反应，所以在氮循环过程中涉及氧化还原反应，C错误；由氮循环的示意图可知，铵盐与蛋白质可以相互转化，即含氮无机物与含氮有机化合物可以相互转化，D正确。5．硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是(

)A．汽车尾气中的NO主要来自汽油、柴油的燃烧B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除√D

解析：汽车尾气中的NO主要是由汽车气缸中氮气和氧气在高温下反应生成的，与汽油、柴油的燃烧无关，A错误；汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物，如NOx和CO等，B错误；氮的固定是指将游离态的氮转化为氮的化合物，且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料，不能直接吸收空气中的氮氧化物，C错误；工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除，如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理，D正确。氮气的结构与性质氮气的化学性质很稳定，但在一定条件下可发生反应，既能表现出氧化性又能表现出还原性。[探究活动]工业废气NO、NO2可造成大气污染。某学习小组为了研究氮的氧化物在水中的溶解性，设计了如下实验：将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中，并通过导管通入少量的氧气。氮的氧化物溶于水的计算活动1

图1试管中观察到的实验现象是什么？NO2与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO2完全转化成HNO3?提示：红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，NO2完全转化成HNO3。活动2

图2试管中观察到的实验现象是什么？NO与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO完全转化成HNO3?提示：无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，NO完全转化成HNO3。[评价活动]1．按下图进行实验，试管内装有12mLNO，然后间歇而缓慢地通入8mLO2，下列有关实验最终状态的描述正确的是(

)A．试管内气体呈红棕色B．试管内气体为无色的NOC．试管内气体为无色的O2D．试管内液面上升至充满整个试管√2．如图所示，在注射器里吸入20mLNO，然后吸入5mL水。若再吸入6mLO2

，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。下列说法正确的是(

)A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动C．最终剩余气体体积约为19mLD．所得HNO3溶液的浓度约为0.07mol·L－1√3．(双选)在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(

)A．1.2mL B．2.4mLC．3mL D．4mL√√4．四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、N2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是(

)√5．如图所示为雷雨时节，雨水中硝酸的形成过程。回答下列有关问题：(1)图中物质X为________(填化学式)，转化①、②、③中属于氮的固定的是________。(2)NO2与水蒸气反应生成稀硝酸的化学方程式为_______________；该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(3)俗话说“雷雨发庄稼”，一些植物的根可以将空气中的N2转化为NH3，与雨水中的HNO3反应，形成氮肥。这种氮肥加热至230℃分解，产生两种常温下无污染的气体，该反应的化学方程式为_____________________________________________。(4)将容积为50mL，充满O2和NO2气体的试管倒扣在装满水的水槽中，试管内液面上升，最终有5mL气体剩余，假设反应前后试管内气体压强和温度均不变，则反应前试管内O2和NO2的体积比可能为________(写出所有可能的答案)。反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，最终NO是5mL，则剩余的NO2是15mL。所以另外35mL气体是NO2和O2按照体积比4∶1进行反应，其中28mL是二氧化氮，7mL是氧气，所以二氧化氮共计

43mL，氧气7mL，则O2和NO2的体积比为7∶43；若O2剩余，剩余O2

是5mL，则另外45mL气体是NO2和O2按照体积比4∶1进行反应，其中3