《氮气和氮氧化物》教案

《氮气和氮氧化物》教案[核心素养发展目标]1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，熟知工业制硝酸的反应原理，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。一、氮气与氮的固定1．氮元素的结构及存在(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。一般通过共用电子对与其他原子相互结合成物质。(2)氮元素在自然界中的存在氮元素主要以N2分子的形式存在于空气中，部分氮元素以化合物的形式存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。2．氮气(1)N2的物理性质通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。(2)N2的化学性质氮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，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应，但在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。写出氮气和下列物质反应的化学方程式。①金属镁：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；②氢气：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do7(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；③氧气：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电或高温))2NO，氮气表现还原性。3．氮的固定(1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。(2)分类氮的固定eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能固氮N2＋O2\o(=,\s\up7(放电))2NO,生物固氮豆科植物根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(合成氨N2＋3H2\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do7(催化剂))2NH3,仿生固氮))))(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价(√)(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(×)(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(√)(4)氮的固定中氮元素一定被氧化(×)(5)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮(×)(6)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮(×)(7)N2和O2在放电条件下会生成NO2(×)(8)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性(√)氮在自然界中的循环如下图所示。(1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________，该反应中氮气显________性(填“氧化”或“还原”，下同)(2)过程②中能通过________的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________，该反应中氮气显________性。(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NHeq\o\al(＋,4)会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是________(填字母)。a．H2O2b．NH4Clc．KNO3d．NaOH答案(1)人工固氮N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do7(催化剂))2NH3氧化(2)豆科植物根瘤菌N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO还原(3)acd解析(3)据题给信息，NaNO2可以被NHeq\o\al(＋,4)还原为N2，因此NH4Cl可以处理废水中的NOeq\o\al(－,2)，而H2O2，KNO3都为氧化剂，不能将NaNO2还原为无毒的N2，NaOH和NaNO2不反应，故acd符合题意。1氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。2氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与氢气、氧气等反应。3氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性与H2反应，又有还原性与O2反应。二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性质氧化物颜色状态气味水溶性NO无色气态无味难溶NO2红棕色气态刺激性气味易溶2.一氧化氮、二氧化氮的性质探究操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，观察颜色，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象：一氧化氮为无色气体，注射器内无明显变化。结论：NO难溶于水操作二：打开弹簧夹，快速吸入10mL空气，夹上弹簧夹。现象：注射器内气体变为红棕色。结论：NO和O2反应生成NO2。操作三：振荡注射器现象：气体红棕色消失，得到无色溶液。结论：NO2和H2O反应生成了HNO3和NO。写出下列转化的化学方程式：(1)NO→NO2：2NO＋O2=2NO2。(2)NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，该反应中NO2既表现氧化性，又表现还原性。(1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法(√)(2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法(√)(3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物(×)(4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2(√)(5)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物(×)1NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。3NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。1．俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。提示雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NOeq\o\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。2．在NO、NO2性质实验中(1)如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是_______________________________。(2)上述实验对工业上生产硝酸的启示是____________________________________________。提示(1)继续通入过量的空气(2)在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸3．将一支充有12mLNO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。(1)下列图示正确的是________。(2)如水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为________________，最终充入________mL氧气，才能使水全部充满。答案(1)C(2)无色气体变为红棕色，液面逐渐上升3解析(1)NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,12mLNO2参与反应，生成的NO为4mL，生成NO的体积占气体的eq\f(1,3)，故选C。(2)向试管中缓缓充入O2，发生反应①2NO＋O2=2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应②3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3mL氧气。熟记NOx与O2混合气体被吸收关系(1)4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余气体为O2,>4∶1剩余气体为NO))(2)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余气体为O2,>4∶3剩余气体为NO))1．(2019·浙江宁波期末)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正确的是()A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的废水，会影响海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量答案D解析海洋中的氮循环起始于N2→NHeq\o\al(＋,4)，即起始于氮的还原，A项错误；海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B项错误；反硝化作用中N元素化合价降低，被还原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O2参与，C项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的废水，会使NOeq\o\al(－,3)增多，反硝化作用增强，海洋中N2增多，从而影响海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量，D项正确。2．(2019·湖南湘潭一中期中)氮气能大量存在于空气中的根本原因是()A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应B．氮气比空气轻且不溶于水C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应答案C解析N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且难溶于水，并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。考点氮气的结构与性质题点氮气的结构与性质3．(2019·保定一中检测)下列反应中属于氮的固定的是()A．N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do7(催化剂))2NH3B．2NO＋O2=2NO2C．4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2OD．NH3＋H2O＋CO2=NH4HCO3答案A解析固氮过程是把N2转化为含氮化合物的过程，只有A项符合。考点氮气的化学性质题点氮的固定4.(2019·天津耀华中学期中)如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是()A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是N2O气体C．可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体答案C解析试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。考点氮的氧化物题点NO、NO2的性质5．NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。(1)NO极易与氧气反应表现________性，化学方程式为_______________________________；在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为__________________________。(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为____________________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为___________________________________________。答案(1)还原2NO＋O2=2NO24NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O(2)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO1∶22NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O考点氮氧化物的性质题点NO、NO2的性质A组基础对点练题组一氮气和氮的固定1．(2019·黑龙江大庆一中月考)下列关于N2的说法中错误的是()A．通常情况下N2的化学性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气B．N2＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一C．N2在空气中约占空气总质量的eq\f(4,5)D．在反应：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2中，N2做氧化剂答案C解析N2在空气中约占空气总体积的eq\f(4,5)，C项错误。考点氮气的性质题点氮气的性质及其应用2．(2020·咸阳高一期末)氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是()A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NOB．过程③“固氮作用”中，氮气被还原C．⑤中涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D．⑥中涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O答案D解析过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电))2NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中NOeq\o\al(－,2)被氧化为NOeq\o\al(－,3)，涉及的反应可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)，C正确；⑥中氮元素化合价降低，NOeq\o\al(－,3)被还原，涉及的反应不可能为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，且电荷不守恒，故D错误。考点自然界中氮的循环题点氮的固定及其转化题组二一氧化氮、二氧化氮的性质3．(2019·菏泽一中月考)最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS、新型冠状病毒都有直接抑制作用。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，一氧化氮不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，不能用排水法收集答案C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。考点NO的性质题点NO的性质4．(2020·湖南岳阳高一检测)众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提高性能力的作用。下列关于NO的说法中正确的是()A．NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物B．NO在人体内可做“信使分子”能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物D．NO在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂答案C解析NO是无色难溶于水的气体，NO不与碱反应，不是酸性氧化物，故A项错误；NO有毒，为大气污染物，对人体有害，故B项错误；NO和O2发生反应2NO＋O2=2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO分子中N元素价态为＋2价，为中间价态，在一定条件的反应中既可作氧化剂，又可作还原剂，D项错误。考点NO性质题点NO性质及应用5．(2020·贵州独山期末)在NO2与水的反应中()A．氮元素的化合价不发生变化B．NO2只是氧化剂C．NO2只是还原剂D．NO2既是氧化剂又是还原剂答案D解析NO2和水反应的方程式为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，在反应中2mol被氧化生成2mol硝酸，1mol被还原，生成NO，即NO2既是氧化剂又是还原剂。答案选D。考点氮的氧化物的性质题点二氧化氮与水的反应6．(2019·山东菏泽一中检测)运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是()A．高温下N2遇空气生成NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2和NO反应生成CO和NO2D．NO和H2O反应生成H2和NO2答案B解析根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。考点氮的氧化物的性质题点NO、NO2的性质题组三氮的氧化物与水反应的简单计算7．(2019·河北张家口第一中学检测)将装有50mLNO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是()A．5∶3 B．3∶5C．3∶2 D．2∶3答案C解析解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。设混合气体中NO2的体积为x。3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV3mL1mL3mL－1mL＝2mLx50mL－30mL＝20mLeq\f(3mL,x)＝eq\f(2mL,20mL)x＝30mL则原混合气体中NO体积为50mL－30mL＝20mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶20mL＝3∶2。考点氮的氧化物题点NO2溶于水的相关计算8．(2020·山东临沂一中高一段考)对3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是()A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂D．在反应中若有6molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移答案A解析该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6molNO2参与反应，则转移电子4mol。考点二氧化氮的性质题点二氧化氮和水反应的相关计算9．(2019·郑州高一检测)以下是氮循环的一部分：(1)反应②的化学方程式是________________________________________________________。(2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为________。(3)实验室收集NO的方法为________。(4)化合物A的化学式是________。(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO=2CO2＋N2，当生成1molN2时，被还原的NO为________mol。答案(1)2NO＋O2=2NO2(2)1∶2(3)排水法收集(4)HNO3(5)2解析(1)反应②是NO与氧气化合生成NO2，反应的化学方程式是2NO＋O2=2NO2。(2)NO2易溶于水，并和水发生化学反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，NO2中氮元素化合价部分升高，部分降低，NO2既是氧化剂，也是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)NO易被氧气氧化，实验室常用排水法收集NO。(4)根据以上分析可知化合物A的化学式是HNO3。(5)根据方程式2NO＋2CO=2CO2＋N2可知，NO中氮元素化合价从＋2价降低到0价，NO是氧化剂，被还原，当生成1molN2时，被还原的NO为2mol。考点氮气及其氧化物题点氮气及其氧化物转化及相关计算B组综合强化练1．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④答案C解析①N2→NO2不能一步完成，②③NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。考点氮及其氧化物的性质题点氮及其氧化物的性质及应用2．(2020·河南平顶山一中期中)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：下列说法正确的是()A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液B．若去掉装置C，对产品纯度无影响C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热DD．E中碱石灰的作用是吸收尾气答案C解析A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸；B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响；C对，实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热D；D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。考点氮气的性质题点氮气的性质及其应用3．(2020·山东淄博月考)科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是()A．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成B．探究NO和N2O可能化合生成NO2C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用答案B解析NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价的降低。考点氮的氧化物题点NO、NO2的性质及应用4．(2019·山东日照一中检测)为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理(反应方程式：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O)。现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体恰好被VLNaOH溶液吸收(无气体剩余)，则此NaOH溶液的物质的量浓度为()A.eq\f(a＋b＋c,V)mol·L－1 B.eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1C.eq\f(2a＋b＋c,V)mol·L－1 D.eq\f(b＋2c,V)mol·L－1答案B解析恰好反应时，由钠离子守恒可得n(NaOH)＝n(NaNO3)＋n(NaNO2)，根据N原子守恒可知n(NaNO3)＋n(NaNO2)＝n(NO)＋n(NO2)＋2n(N2O4)，n(NaOH)＝n(NO)＋n(NO2)＋2n(N2O4)＝amol＋bmol＋2cmol＝(a＋b＋2c)mol，故氢氧化钠溶液的浓度＝eq\f(a＋b＋2cmol,VL)＝eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1。考点氮的氧化物题点NO、NO2、N2O4溶于NaOH溶液的相关计算5．(2019·甘肃武威第六中学段考)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通入边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为()A．1∶1 B．5∶7C．7∶5 D．4∶3答案A解析因为NO2和NO的体积相等，在同温同压下两者的物质的量相等，根据反应：2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，生成的HNO3的物质的量也相等，因此两试管内HNO3的物质的量浓度相等，故选A。考点氮的氧化物题点NO、NO2和O2溶于水的相关计算6．(2020·北京东城区校级检测)现有NO2、O2的混合气体12mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是()A．1.3mL B．2.4mLC．3mL D．4mL或1.2mL答案D解析(总反应式法)根据有关的反应：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO33NO2＋H2O=2HNO3＋NO设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。①若剩余O2，则V剩＝V(O2)－eq\f(1,4)[12mL－V(O2)]＝2mL。解得V(O2)＝4mL。②若剩余NO，则V剩＝eq\f(1,3)[12mL－V(O2)－4V(O2)]＝2mL。解得V(O2)＝1.2mL。考点氮的氧化物的性质题点二氧化氮与氧气溶于水的计算7．(2019·济南一中期末)氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，发生反应的化学方程式为NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，在该反应中，氧化剂是________，还原剂是______。(2)在一定条件下氨可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_______________________________________________________，反应中氧化剂是________，还原剂是________。答案(1)NO2NO(2)6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2ONO2NH3解析(1)NO2中氮元素的化合价降低，NO2作氧化剂，NO中氮元素的化合价升高，NO作还原剂。(2)氨和二氧化氮反应后生成的无污染的物质是氮气和水。考点氮的氧化物题点NO、NO2性质及应用8．(2019·北京昌平高一检测)(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。②图乙中反应的现象是_______________________________________________。③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有________，说明NO2在该反应中表现________性。④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：______________________。(2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C。①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：____________________________________。②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。资料信息：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。Ⅰ.装置A中的试剂是____________________。Ⅱ.干燥管和装置B的作用分别是_______________________、________________________。Ⅲ.实验开始时正确的操作步骤顺序是________(填字母)。a．通入NO2b．打开弹簧夹c．点燃酒精灯d．当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹答案(1)①下②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色③NO氧化④NO2＋SO2=NO＋SO3(2)①4Mg＋2NO2eq\o(=,\s\up7(点燃))4MgO＋N2②Ⅰ.NaOH溶液Ⅱ.吸收NO2，避免污染环境收集N2Ⅲ.badc解析(1)①NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。②NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。③NO遇空气被氧化成NO2：2NO＋O2=2NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。④由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2=NO＋SO3。(2)①由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO2eq\o(=,\s\up7(点燃))4MgO＋N2。②由资料信息：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2以避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。考点NO2的性质题点NO2的氧化性及实验探究合格考达标练1.下列反应起到了固氮作用的是()A.工业上N2与H2在一定条件下合成NH3B.NO与O2反应生成NO2C.NH3被O2氧化成NO和H2OD.由NH3制备化肥NH4HCO3答案A解析由定义知,氮的固定是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物。2.(原创题)6月17日9时22分,搭载“神舟十二号”载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,将三位宇航员顺利送入空间站。火箭中的燃料在引燃后发生剧烈反应,产生大量含CO2、H2O、N2、NO等高温气体,这些气体均为无色,但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量“红烟”,产生“红烟”的原因是()A.“红烟”的主要成分是Fe2O3B.NO与H2O反应生成NO2C.CO2与NO反应生成NO2D.NO遇空气生成NO2答案D解析气体中不含铁元素,“红烟”不可能是Fe2O3,A错误;NO与H2O不反应,B错误;CO2与NO不反应,C错误;高温气体的成分有CO2、H2O、N2、NO等,其中NO能与空气中的O2反应生成红棕色的NO2而产生“红烟”,反应的化学方程式为2NO+O22NO2,D正确。3.(湖南长郡中学高一检测)汽车发动机稀燃控制系统主要工作原理是发动机在稀燃和富燃条件下交替进行,尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下:下列说法不正确的是()A.稀燃过程中,NO发生的主要反应为:2NO+O22NO2B.稀燃过程中,NO2被吸收的反应为:BaO+2NO2Ba(NO3)2C.富燃过程中,NO2被CO还原的反应为:2NO2+4CON2+4CO2D.富燃过程中,CxHy被O2氧化的反应为:CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2答案B解析由图可知,稀燃过程中NO和O2在Pt催化下生成NO2,化学方程式为2NO+O22NO2,A正确;稀燃过程中NO2被BaO吸收生成Ba(NO3)2,根据氧化还原反应规律推知,+4价氮元素应发生“歧化反应”变为+5价和+2价,化学方程式为BaO+3NO2Ba(NO3)2+NO,B错误;由图可知,富燃过程中NO2与CO在Pt催化作用下生成N2和CO2,化学方程式为2NO2+4CON2+4CO2,C正确;富燃过程中CxHy被氧化生成CO2和H2O,化学方程式为CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O,D正确。4.某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的()A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2答案A解析气体呈红棕色说明含有NO2和Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO。由于NO2溶于水时生成HNO3和NO,原气体可能既有NO2也有Br2,A项正确。5.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中,经足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的35,则原混合气体中N2与NO2的体积比是()A.2∶3 B.3∶2 C.3∶5 D.5∶3答案A解析NO2与水反应使气体的体积减小,设原混合气体的体积为5mL,则:3NO2+H2O2HNO3+NOΔV 3 1 2 V(NO2) 5mL×(1-35V(NO2)=3mLV(N2)∶V(NO2)=(5mL-3mL)∶3mL=2∶3。6.某同学收集了一集气瓶红棕色气体,用玻璃片盖好,然后向其中加入少量水,振荡后变为无色,然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内,气体又变为红棕色。(1)集气瓶内红棕色气体是。

(2)气体颜色变化的原因是,写出有关反应的化学方程式:。

(3)在收集该红棕色气体时采用的方法是。

答案(1)NO2(2)NO2与H2O反应生成无色的NO;NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO23NO2+H2O2HNO3+NO、2NO+O22NO2(3)向上排空气法解析(1)NO2为红棕色气体;(2)NO2与H2O反应生成无色的NO,NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO2;(3)密度大于空气的气体可采用向上排空气法收集。等级考提升练7.(湖南师大附中高一检测)常温常压下,向盛有3.0mLNO的试管中缓缓通入1.5mLO2,最终试管中剩余的气体成分和体积为()A.NO,1.0mL B.O2,0.5mLC.NO2,1.0mL D.无法确定答案A解析NO、O2及水发生反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3,根据化学方程式可知,1.5mLO2与NO反应时消耗2.0mLNO,故NO有剩余,剩余NO的体积为3.0mL-2.0mL=1.0mL。8.(双选)(山东泰安高一期末)将盛有25mLNO2和O2的混合气体的量筒倒置于水槽中,一段时间后,气体体积减小到5mL且不再变化(同温同压下)。则原混合气体中NO2和O2的体积比可能是()A.1∶1 B.18∶7 C.16∶9 D.23∶2答案CD解析NO2和O2的混合气体与水发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,充分反应后剩余5mL气体,讨论:①若剩余气体为O2,结合反应可知,反应消耗16mLNO2和4mLO2,则原混合气体中NO2和O2的体积比为16mL∶(4mL+5mL)=16∶9,C符合题意。②若剩余气体为NO,结合反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则参与该反应的NO2为15mL;结合反应4NO2+O2+2H2O4HNO3可知,参与该反应的NO2为8mL,O2为2mL,则原混合气体中NO2和O2的体积比为(15mL+8mL)∶2mL=23∶2,D符合题意。9.(双选)如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管完全被水充满,对原试管中盛装气体的说法正确的是()A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是NO2气体C.可能是NO2和NO的混合气体D.只能是NO2一种气体答案BC解析由题意可知,试管最终完全被水充满,说明气体中没有N2。原试管中盛有的是红棕色气体,则一定含有NO2。若为纯净物,则只有NO2;若为混合物,则可能含有NO2和NO。10.(黑龙江哈尔滨六中高一期末)为了消除NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理(反应的化学方程式:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O)。现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余),则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为()A.a+b+cVmol·L-1 B.C.a+b+2cVmol·L-1 D.答案C解析反应生成物有NaNO3、NaNO2,根据物质的化学组成可知,n(Na)=n(N),再根据钠原子和氮原子的物质的量的关系可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol,故该氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为(a+b+2c)11.某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色;然后向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色。则下列对原混合气体成分的判断中正确的是()A.肯定含有SO2和NOB.肯定没有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2D.肯定含有Cl2和NO答案A解析因该混合气体无色,故可排除红棕色的NO2和黄绿色的Cl2;混合气体通过品红溶液,品红溶液褪色,说明含有SO2;向剩余气体中通入空气,很快变为红棕色,说明存在NO,则可推知一定不存在O2。故原混合气体中一定存在SO2和NO,肯定没有O2、NO2和Cl2。12.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充满等体积混合的两种气体,它们是①NO和NO2、②NO2和O2、③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是()A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2答案D解析可假设试管体积均为2V,则每种气体的体积均为V。当倒置于水槽中时:①中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=43V;②中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,则剩余气体(O2)的体积V2=34V;③中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述:V3>V1>V2。13.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NO+NO2+2OH-2NO2-+H22NO2+2OH-NO2-+NO3-①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②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)。

答案(1)2NH3+2O2N2O+3H2O(2)①BC②NaNO3NO解析(1)NH3与O2反应生成N2O和H2O。(2)①加速通入尾气会导致尾气吸收不完全,去除率降低,A错误;气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触,提高尾气的去除率,B正确;定期补加适量NaOH溶液,可吸收更多的尾气,C正确。②NO2与NaOH反应生成NaNO2和NaNO3,则主要杂质为NaNO3;根据题给方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1时,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1时,多余的NO不能被NaOH溶液吸