氮气和氮的固定-2025-2026学年高一下学期化学人教版化学必修第二册

第五章化工生产中的重要非金属元素第1课时氮气和氮的固定第二节氮及其化合物1.近几年，我国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是目前人类面临的环境问题之一。有一种汽车尾气处理装置，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是A.反应中N2为氧化剂，NO为还原产物B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应√预习检测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。下列叙述正确的是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.所得硝酸的浓度约为0.07mol·L－1√3.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，化学方程式为__________________；在一定条件下NO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反应的化学方程式为____________________________，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，其化学方程式为____________________________________。2NO＋O2===2NO24NH3＋6NO3NO2＋H2O===2HNO3＋NO1∶22NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O1.氮元素二VA25一般通过__________与其他原子相互结合构成物质。共用电子对(2)氮元素在自然界中的存在(1）原子结构和周期表位置氮分子蛋白质硝酸盐铵盐【思考1】

根据氮原子核外电子排布和氮气分子的结构，推测氮气的化学活性。提示由于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，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。2.氮气在高温、放电等条件下，氮气可以与镁、氢气、氧气等物质发生化合反应。写出氮气与下列物质发生反应的化学方程式：①金属镁：___________________，氮气表现_____性；②氢气：________________________，氮气表现_____性；③氧气：____________________，氮气表现_____性。氧化氧化还原【思考2】

写出镁条在空气中燃烧发生反应的化学方程式。3.氮的固定概念：将大气中_______的氮转化为___________的过程氮的固定分类自然固氮高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)人工固氮合成氨(工业合成氨)仿生固氮(某些金属有机化合物,可起到根瘤菌的作用氮的化合物游离态应用体验1.判断正误(1)N2和O2在放电的条件下会直接生成NO2(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)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮××√××应用体验2.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_____(填“氧化”或“还原”)性。(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_____(填“氧化”或“还原”)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NH4+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.H2O2

b.NH4Cl

c.KNO3

d.NaOH人工固氮氧化豆科植物的根瘤菌还原acd氮的氧化物

NON2O3

N2O5N2ONO2N2O4二、二氧化氮和一氧化氮NONO2颜色、状态气味溶解性毒性

稳定性收集方法无色气体红棕色气体-----------有刺激性气味难溶于水易溶于水且与水反应有毒有毒排水法向上排空气法不稳定(易氧化)稳定NONO2【实验5-5】实验装置

实验操作在一支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，振荡注射器打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器现象___________

,振荡后________________无明显现象无色气体变红棕色红棕色变为无色思考：上述实验对工业生产硝酸有什么启示？3NO2＋H2O2HNO3＋NO2NO＋O22NO2（红棕色）①NO与O2同时通入水中2NO+O22NO2①3NO2+H2O2HNO3+NO

②①×3+②×2总化学方程式为

4NO+3O2+2H2O4HNO3②NO2和O2混合气体溶于水的计算3NO2+H2O2HNO3+NO

①2NO+O22NO2

②①×2+②总化学方程式为

4NO2+O2+2H2O4HNO3工业生产硝酸的启示工业生产硝酸，将尾气（NO）吸收通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，保护环境。俗语：雷雨肥庄稼？大家知道什么意思吗?N2NONO2HNO3硝酸盐O2放电O2H2O矿物质氮氧化合物的用途：（2）制造硝酸、化肥和炸药;（1）为火箭发射提供能量（3）明星分子NO1998年诺贝尔奖获得者伊格纳罗发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆等功能，成为当前生命科学的研究热点，NO亦称为“明星分子”。1、下列气体中只能用排液法收集的是（）不能用排水溶液的方法收集的是（）A.CO2B.NOC.H2D.NO2B2.某无色气体可能由O2、NO、NO2、N2、CO2中的一种或几种组成，该混合气经放电后变成红棕色。原混合气的成分中一定含有（）A.N2、O2、NOB.N2、O2、CO2C.N2、NOD.N2、O2DD3.N2和O2的混合气aL，通过高压放电，发生反应后恢复到原来温度和压强时，气体体积仍为aL，则原混合气体中，N2和O2的质量比是()A.任意比B.7：8C.≥7：8D.<7：8C4、a、b、c、d四支同容积的试管相同条件下分别充入等体积的两种气体(两气体体积比为1：1)。a管内是NO和O2，b管内是NO2和O2，c管内是NO和NO2，d管内是NO和N2。将这四支试管都倒插入有足量水的水槽中,水面上升高度应是（）A．a>b>c>dB.b>a>c>dC.a>c>b>dD.b>c>a>dAO2及NOx的混合物溶于水的计算1、NO2（NO2＋N2、NO2＋NO）溶于水3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO讨论：标况下，一充满NO2的试管倒立水中，液面上升，假设试管中溶液不扩散，求试管中硝酸溶液的物质的量浓度？1/22.4mol•L-1微专题2、NO和O2的混合物溶于水3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO2NO＋O2＝2NO2总式：4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3讨论：如图，容积为50mL的容器充满O2和NO，倒置于水槽中，打开开关阀K，让NO和O2相通，充分反应后，试管内剩余气体体积为8mL，求原O2和NO的体积。NOO2k若剩余气体为O2，NO为24mL，O2为26mL若剩余气体为NO，NO为32mL，O2为18mL常用方法：差量法3、NO2和O2的混合物溶于水2NO＋O2＝2NO2

3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO总式：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3讨论：将容积为50mL的量筒内充满NO2与O2的混合气体，倒置在盛满水的水槽中，充分反应后，剩余5mL气体，则混合气体中NO2与O2的体积比可能是18：7或43：71.汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减轻污染，一般汽车都加装了“催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体。某化学兴趣小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去)。(1)装置Ⅲ的主要作用为__________________________。(2)停止加热，打开活塞K，通入适量氧气时，装置Ⅱ中可观察到的现象是_______________。(3)该套装置的不完善之处是_______________。(4)汽车尾气中含有CO和NOx，消除它们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无毒的气体，其中一种是单质，该反应的化学方程式为___________________________。(5)工业上常用纯碱液来吸收NOx，有关反应的化学方程式为2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。现有标准状况下aLNO2和bLNO的混合气体恰好被200mLNa2CO3溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为_____________________。Na2CO3溶液的物质的量浓度为_______mol·L－1。检验CO是否转化为CO2出现红棕色气体无尾气处理装置a∶b≥1∶1(或a≥b)2.“纳米零价铁－H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO3-。(1)制备纳米零价铁：将FeSO4溶液与碱性NaBH4溶液混合可生成纳米零价铁、H2和NaBO2等，该反应的离子方程式为____________________________________________(NaBH4、NaBO2中B元素均为＋3价)。(2)NO的氧化：在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通