氮及其化合物(一).doc

氮及其化合物学案(一)
乐陵一中 张书香

课标解读
课标要求
学习目标
1. 通过自然界中氮的循环,了解氮气及氮的氧化物的主要性质
2. 认识其在生产中的应用
1. 了解氮的固定,掌握氮气的性质
2. 掌握NO、NO2的重要性质及其与环境的关系

知识再现
一、 氮在自然界中的循环
游离态（单质）：_______，

______态：存在于动植物体、土壤和水体中。
1、存在

通过豆科作物的________把空气中的氮气转化为________

自然固氮

高能固氮______________

2、氮的固定

 化学固氮：反应的方程式________________________

 人工固氮

仿生固氮

二、 氮气的结构和性质
1、 氮气的电子式________,两个氮原子间通过_______个共用电子对形成共价键，并破坏这种_________,需要_________,因此氮气化学性质不活泼很难和其他物质发生化学反应。
2、 氮气的化学性质
（1）氮气和氢气反应（反应方程式）________________________,反应条件__________。
（2）氮气和氧气反应（反应方程式）_______________________,反应条件__________。
三、氮的氧化物及其性质
1、 氮的氧化物简介
种类
物理性质
稳定性
NO
____色气体，____溶于水
中等活泼
NO2
____色气体，____溶于水，有毒
较活泼，易发生二聚反应
N2O4
____色气体
较活泼，受热___分解
N2O
无色气体
较不活泼
N2O3
（亚硝酸酸酐）
蓝色气体（—20°C）
常温不易分解为NO、NO2
N2O5
（硝酸酸酐）
无色固体
气态不稳定，常温易分解

2、 NO、NO2的性质、制法
(1) 完成下列化学方程式
① NO和氧气的反应：_____________________________，条件___________。
② NO2和N2O4的相互转化：_______________________，条件___________。因此反应在______下进行，故通常“纯净”的NO2或 N2O4并___纯。
③NO2和水反应：________________________。
④NO2和NaOH溶液反应：_______________________。
⑤硝酸工业用NaOH吸收尾气：_________________________。
（2）NO2具有较强的氧化性，能______SO2；能使湿润的淀粉KI试纸______。
（3）氮的氧化物溶于水计算的有关化学方程式
原理：2NO+O2 =2NO2 ………①
3NO2+H2O =2HNO3 + NO ………②
① x 3 + ② x 2可得反应方程式_____________________________。
① + ② x 2可得反应方程式______________________________。
① + ②可得反应方程式_______________________________。
（4）NO、NO2的制取
①实验室制取NO的化学方程式为__________________________；用______法收集。
②实验室制取NO2的化学方程式为_________________________；用______法收集。
典题解悟
【例1】氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义，有些氮的转化是从氮气到氮的化合物。有的转化是从氮的化合物到氮的化合物。下列过程中，以游离态的氮为原料，最终产生氮的化合物的是 （ ）
A．工业合成氨 B．硝化细菌的硝化过程
C．动物尸体腐烂 D．豆科植物的根瘤菌固氮
E．盛夏时节，雷雨肥田，植物茂盛
高温、高压

催化剂
【解析】工业合成氨的反应原理为：3H2 + N2 2NH3 ，硝化细菌的硝化

过程是将氨或铵盐转化成硝酸盐；动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程；豆科植物的根瘤菌固氮过程是在固氮酶的作用下将氮气转化为氮的化合物；雷雨肥田的过程为氮气和氧气在放电条件下转化为一氧化氮，一氧化氮与氧气反应转化为二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸进入土壤后转化为硝酸盐，被植物吸收，植物茂盛。
【答案】A、D、E
【例2】发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是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烟，产生红烟的原因是 （ ）
A． 高温下N2遇空气生成NO2
B． NO遇空气生成NO2
C． CO2与NO反应生成CO和NO2
D． NO和H2O反应生成H2和NO2
【解析】根据火箭喷出大量红烟这一明显现象可推知应为NO2，因此答案为B。
【例3】将盛有12mlNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2ml无色气体，则原混合气体中O2的体积是 （ ）
A．1.2ml B.2.4ml C.3.6ml D.4ml
【解析】氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：
（1）NO2或NO2与N2（非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2 + H2O 3HNO3+NO，利用气体体积差值进行计算。
（2）NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2 + O2 +2H2O 4HNO3可知，当体积比V（NO2） ：V（O2）
= 4 ：1，恰好完全反应
> 4 ：1，NO2过量，剩余气体为NO
< 4 ：1，O2过量，剩余气体为O2
（3）NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO+O2 2NO2，4NO2+O2+2H2O 4HNO3，
总式为：4NO+3O2+2H2O 4HNO3
当体积比V（NO） ：V（O2）
= 4 ：3 恰好完全反应
> 4 ：3 剩余NO
< 4 ：3 剩余O2
（4）NO、NO2、O2 三种混合气体通入水中，可先按（1）求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按（3）方法进行计算。
值得注意的是：4NO2 + O2和4NO +3O2从组成上均相当于N2O5的组成。即（2）（3）二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路。即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：
< 2 ：5 O2剩余
N ：O = 2 ：5 完全反应
> 2 ：5 剩余NO
本题依据的化学反应原理为：
4NO2 + O2 +2H2O 4HNO3
3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
①若剩余O2，则V剩= ，得x=4。
②若剩NO，则V剩= ，得x=1.2。
【答案】A或D
夯实双基
1． 实验室制备下列气体，只能用排水法收集的是 （　）
　　 A．NO2 B．NO C．O2 D．Cl2
2．下列气体能造成空气中光化学烟雾污染的是 （ ）
A．CO B．SO2 C．NO2 D．Cl2
3．关于氮气的性质的说法中，错误的是 （ ）
A． 通常情况下，氮气性质很不活泼
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小（通常情况下）
D．跟氢所在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂
4．盛满等体积NO和NO2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应完毕后，液面上升的高度是试管的 （ ）
A．1/2 B．1/3 C．2/3 D．5/6
5．下列过程属于人工固氮的是 （ ）
A．分离液态空气制氮气 B．闪电时N2转化为NO
C．合成氮 D．豆科作物根瘤菌将N2转化为NH3
6．据估计，高空大气中的O2吸收紫外线可生成臭氧，臭氧可分解：O3 O2 + O。
臭氧与大气污染物之一的NO发生反应：NO+O3=NO2+O2，NO2+O=NO+O2，纵观这些反应可以看出NO是作 （ ）
A．氧化剂 B．还原剂 C．催化剂 D．干燥剂
7．空气中含有大量的氮气，工业上就是利用分离空气的方法得到大量氮气的。查阅物质的沸点表，得到空气中各主要成分的沸点如下：N2（—196°C） O2（—183°C） Ar(—186°C) CO2（—78°C）
（1）若将空气深度冷却液化，然后缓慢升温，沸腾分离，则最先分离出来的气体（ ）
A．氮气 B．氧气 C．氩气 D．二氧化碳
（2）若实验室中需制备少量的氮气，应该用氧化剂氧化下列哪种物质得到？ （ ）
A．氨气 B．一氧化氮 C．二氧化氮 D．硝酸
8．将充有20mlN2和NO2气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留气体10ml，则原混合气体中N2和NO2的体积比是 （ ）
A．1 ：1 B．1 ：2 C．1 ：3 D．2 ：3
9．关于氮族元素（用R代表）的下列叙述正确的是 （ ）
A．最高化合价是+5 B．氢化物的通式为RH5
C．非金属性由上到下递增 D．其含氧酸均为一元强酸
10．上世纪80年代后期人们逐渐认识到，NO在人体内起着多方面的重要生理作用。下列关于NO的说法不正确的是 （ ）
A．NO分子中有极性共价键 B．NO造成光化学烟雾的因素之一
C．NO汽车尾气的有害成分这一 D．NO分子所含电子总数为偶数
11．起固氮作用的化学反应是 （ ）
A．N2和H2在一定条件下反应生成NH3 B．NO与O2反应生成NO2
C．NH3催化氧化生成NO D．由NH3制NH4HCO3和（NH4）2SO4
12．将12LCO2和NO的混合气体通过足量的Na2O2固体，充分反应后，气体体积减少到8L（相同状况），则原混合气体中CO2和NO的体积比可能为 （ ）
① 1 ：2 ②2 ：1 ③2 ：3 ④3 ：2
A．① B．②④ C．①③ D．②
13．同温同压下,在三支相同体积的试管里分别充有等体积混合的两种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3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，则下列关系中正确的是 （ ）
A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2
14. 1.92 g铜和一定量浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅；当铜全部反应时，共收集到标准状况下的气体1.12L，则反应中消耗HNO3的物质的量是 （ ）
A．0．12mol B．0.1mol C．0.11mol D．0.2mol
15．一氧化氮气体因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的一氧化氮在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，成为当前生命科学的研究热点，一氧化氮亦被称为“明星分子”。请回答下列问题：
（1）一氧化氮对环境的危害在于 （ ）
A．破坏臭氧层 B．高温下能使一些金属被氧化
C．产生酸雨 D．与人体血红蛋白结合
（2）在含Cu+的酶的活化中心，NO可转化为一氧化氮，写出Cu+和NO在酸性水溶液中反应的离子方程式：____________________________。
（3）在常温下，把一氧化氮气体压缩到100atm，在一个体积固定的容器里加热到50°C，发现气体的压力迅速下降，压力降到略小于原压力2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式：___________________________。
（4）解释变化（3）中为什么最后的气体压力小于原压力的2/3？
__________________________________________。
16．一无色气体可能是由CO2、HCl、NH3、NO2、NO、H2中的一种或几种组成。将此无色气体通过装有浓硫酸的洗气瓶，发现气体体积减少一部分，继续通过装有固体Na2O2的干燥管，发现从干燥管出气口一端出来的气体颜色显红棕色，再将该气体通入盛满水、倒立于水槽中的试管内，最后试管里仍然充满液体。由此可知：
（1）原气体中一定含有_________,一定不含有__________。
（2）由最终结果可知，原气体中______气体的体积比为________。
能力提高
1.火箭起飞时看到一级火箭的中部会冒出红棕色的气体，这是为了保证贮箱安全,由保险门自动开启所排出的部分氧化剂变化而来的。用你学过的知识推测以下反应可能发生的是 ( )
A.N2 + O2 = 2NO 2NO + O2 = 2NO2 B.N2O4 2NO2
C.N2 + 4CO2 = 2NO2 + 4CO D.N2 + 4H2O = 4H2 + 2NO2
2.将amLNO、bmLNO2、xmLO2混合于同一试管里，将试管口倒插入水中，充分反应后试管内气体可全部消失，则x对a、b的函数关系式是 （ ）
A． B． C． D．
3．在标准状况下，将O2与NO按3 ：4体积比充满一干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶中液面逐渐上升后，最终烧瓶内溶液的物质的量浓度最接近于 （ ）
A．0.045mol•L-1B．0.036 mol•L-1C．0.026 mol•L-1D．0.030 mol•L-1
4．大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染分一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中其他物质发生反应生成新的污染物，如2NO + O2 = 2NO2就是二次污染物，由NO2导致的污染就是NO的二次污染。下列物质：①SO2；②NO；③NO2；④HCl；⑤CO2
不易导致二次污染的是 （ ）
A．①②③④⑤B．①③⑤C。④和⑤D．只有④
5．氮气是空气中的主要成分，且含量很大，现已有科学家设计出了液氮蒸汽机，即利用液氮的蒸发来驱动机车，从而达到保护环境的目的。其主要依据是 （ ）
A．液氮的沸点为-195.8°C,远低于常温 B．氮气与氧气反应放热
C．氮气在空气中燃烧放热 D．氮气在空气中约78%(体积分数)
6．汽车尾气（含烃类、一氧化碳、无色气体与二氧化硫等）是城市主要污染源之一，治理的一种方法是在汽车排气管上装催化转化器，它使一氧化氮与一氧化碳反应生成参与大气循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及二氧化硫的转化，下列说法中错误的是 （ ）
A．一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式为2CO + 2NO= N2 + 2CO2
B．此方法的缺点是：由于二氧化碳的增多，会大大提高空气的酸度
C．为减少污染应开发新能源
D．汽车尾气中有两种气体会遇血红蛋白结合使人中毒
7．20世纪初，随着电影业、石油开采加工业、飞机制造业的发展，城市面积、人口、汽车拥有量急剧增加，空气污染日益严重。1952年，洛杉矶有近400名老人因光化学污染造成心肺衰竭而死亡。光化学烟雾形成的化学过程是：当汽车尾气产生的NO2在日光照射下分解成NO和O时，即开始光化学烟雾的循环，不断地产生O3，这个循环包括下列3个化学方程式，请补充化学方程式②。
（1）①NO2 =NO + O2 ②____________________________
③O + O2 = O3
（2）写出以上三个化学反应的总反应式____________________________________。
8．甲、乙两同学分别做实验制取A、B两种气体。由于两人都用错了收集气体的方法，结果甲同学收集到气体B，乙同学收集到气体A。试推断这两种气体各是什么物质，写出有关的化学方程式。

高考聚焦
1．（04-广州）用仪器A、B和胶管组成装置收集NO气体（①仪器A已经气密性检查；②除水外不能选用其他试剂）。

正确的操作步骤是：

氮及化合物学案（一）参考答案
夯实基础:1.B 2.C 3.B 4.B 5.C 6.C 7.(1)A,(2)A 8.C 9.A 10.D 11.A 12.A 13.B 14.C 15.(1)ACD (2)Cu+ + NO2- + 2H+ == Cu2+ +NO + H2O (3)3NO==N2O +NO2 (4)生成的二氧化氮又发生如下反应:2NO2 N2O4而使压力略小于原来的2/3 16.(1)NH3 CO2 NO;NO2 HCl H2 (2)NO CO2; 2:3
能力提高:1.B 2.C 3.C 4.C 5.A 6.B 7.(1)2NO + O2 = 2NO2 (2) 3O2 = 2O3 8.A是NO,B是NO2; 2NO + O2 = 2NO2 , 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (注:A是NO2 B是NO也可)
高考聚焦: 1.在A中加满水,盖上瓶塞,用胶管连接b和c的接口,由a导入NO气.,水通过b和c排入B中。