2022-2023学年新教材高中化学 第3章 物质的性质与转化 第3节 氮的循环 第1课时 氮气与氮的氧化物学生用书 鲁科版必修第一册.docx

1、第1课时氮气与氮的氧化物学业要求1通过自然界中的氮循环，了解氮循环的基本过程，能例举自然固氮与人工固氮的过程，知道人工固氮对社会发展的重要意义，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。2认识氮循环过程中重要的含有氮元素的物质，能够对含有氮元素的物质进行分类，形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。3认识氮气、一氧化氮、二氧化氮的物理性质、化学性质以及典型的实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道它们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法，培养科学探究与创新意识。知识网络学业基础自学思记尝试一、自然界中的氮循环1自然循环2人类活动的影响(1)

2、通过化学方法把空气中的氮气转化成_，再转化成其他含氮化合物(如_、_等)。(2)燃烧反应产生的_参与氮的循环。二、氮气的性质和氮的固定1氮气的物理性质颜色状态气味密度水溶性_气体_比空气的_溶于水2.氮气的化学性质N2化学性质稳定，通常很难与其他物质发生反应，在一定条件下能与O2或H2等物质反应。(1)N2与O2的反应：_(表现还原性)。(2)N2与H2的反应：_(表现氧化性)。3氮的固定(1)定义：将空气中_态的氮转化为含氮化合物的过程。(2)分类：氮的固定主要有_和_。三、氮的氧化物1氮的氧化物的种类化合价12345对应氧化物_2.NO和NO2(1)物理性质。物质NONO2颜色_毒性有毒有

3、毒溶解性_气味_气味(2)相互转化2NOO2=_3NO2H2O=_即学即练1判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)汽车尾气中有NOx，主要是汽油不充分燃烧引起的。 ()(2)制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。 ()(3)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。 ()(4)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。 ()(5)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集。 ()(6)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。 ()(7)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。()2下列过程不属于固氮的是 ()A雷电时生成氮的氧化物B工业上用氢气与氮气合

4、成氨C植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐D豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐3下列关于N2的说法错误的是 ()A通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气B反应N2O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一CN2的质量约占空气总质量的45D在反应3MgN2Mg3N2中，N2做氧化剂4NO2可以用氢氧化钠溶液吸收或在一定条件下与氨气反应转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO22NaOH=MNaNO3H2O，8NH36NO2=7X12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是 ()ANaNO2、N2 BHNO2、N2CNO、HNO3 DHNO3、N25四支容积相同的

5、试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示。其中原试管充满NO2的是 ()6依据下图中氮元素及其化合物间的转化关系，判断下列说法不正确的是 ()AX是N2O5B可用排空气法收集NOC工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸D由NH3N2，从原理上看，可通过NH3与NO2反应实现核心素养合作探究分享氮的氧化物溶于水的计算例有一充有10 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有6 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为 ()A14 B23C13 D41状元随笔明确反应，结合反应判断出剩余气体

6、成分是解答本题的关键。提升盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内气体的体积减小为原来的一半。则原混合气体中O2和NO2的体积比是 ()A21 B12C32 D31状元随笔解答本题关键要先判断反应的可能情况，即剩余气体可能是NO或O2，然后根据题中数量关系进行计算。关键能力氮氧化物与氧气、水反应的计算方法氮氧化物与O2混合通入水中时，剩余气体只能是NO或O2，不可能是NO2，因过量的NO2会与水反应生成NO，且形成溶液中的溶质为HNO3。有关混合气体(NO2、NO、O2等)与水反应的计算属重点计算题型，现分类说明解题方法。1关系式法3NO2H2O=2HNO3N

7、O4NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO32NOO2=2NO2不同情况及剩余气体的体积：序号气体反应剩余气体剩余气体的量NO2NO13V(NO2)NO2NONOV原(NO)13V(NO2)NO2O2VNO2VO241无0VNO2VO241O2V原(O2)14V(NO2)VNO2VO241NO13V(NO2)4V(O2)NOO2VNOVO243无0VNOVO243O2V原(O2)34V(NO)VNOVO243NOV原(NO)43V(O2)2.原子守恒法“4NO2O2”和“4NO3O2”从组成上均相当于“2N2O5”，即总反应的化学方程式都与“N2O5H2O=2HNO3”等

8、效。利用混合气体中N、O原子的个数比进行分析判断：N(N)N(O)2:5，剩余气体为NO3得失电子守恒法对于“NONO2O2H2O”型，当反应后，无气体剩余，则N均被氧化为5价(存在于HNO3中)，O被还原为2价(存在于HNO3中)，得失电子情况如下：NO2eHNO3，NO3eHNO3，O24eHNO3。根据得失电子守恒知，n(NO2)3n(NO)4n(O2)。因实际应用中，气体量通常用体积表示，由阿伏加德罗定律的推论知，同温同压下气体的体积之比等于气体的物质的量之比，故又有V(NO2)3V(NO)4V(O2)。上述公式具有广泛的适用性，若体系中没有NO，则V(NO)0，由此有V(NO2)4V

9、(O2)；当体积中没有NO2时，则有3V(NO)4V(O2)。若将有关物质的已知量代入上述公式后能使等式成立，则气体恰好反应完全；若不能使等式成立，则数值较大的一侧对应的物质过量。应注意的是，无论是何种体系，最终剩余的气体不可能是NO2。学考评价夯实测控演练1下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是()A氮元素均被氧化B氮在自然界中存在形式有游离态和化合态C含氮无机物和含氮有机物可相互转化D碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环2某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片，振荡，得到橙色溶液，气体颜色消失，再移走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气体中的(已知Br2蒸气

10、呈红棕色，含Br2的溶液呈橙色)()AN2、NO2、Br2 BNO2、O2、NOCNO2、NO、N2 DN2、O2、Br23化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是()ACO2属于大气污染物B酸雨是pH小于7的雨水CCO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成D大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧4(双选)下列有关氮气的叙述中，错误的是()A工业上，氮气常用作焊接金属的保护气B在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO2C氮气既可做氧化剂又可做还原剂D1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH35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

11、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NO2BNO遇空气生成NO2CCO2遇NO反应生成CO和NO2DNO和H2O反应生成H2和NO26一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的()A14 B34C18 D38第1课时氮气与氮的氧化物学 业 基 础一、1硝酸盐NH4+、NO3-和NH3氮氧化物2(1)氨铵盐硝酸(2)氮氧化物二、1无色无味略小难2(1)N2O22NO(2)N23H22NH33(1)游离(2)自然固氮人工固氮三、1N2ONON2O3NO2、N2O4N2O

12、52(1)无色红棕色难溶于水易溶于水无味刺激性(2)2NO22HNO3NO即学即练1(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2解析：A项，雷电时生成氮的氧化物，为自然固氮；B项，工业上用氢气与氮气合成氨，为人工固氮；C项，植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，故不属于氮的固定；D项，豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，为生物固氮。答案：C3解析：通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气，故A正确；N2O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一，故B正确；N2在空气中约占总体积的45，故C错误；在反应3MgN2Mg3N2中，N元素化合价降低，N

13、2做氧化剂，故D正确。答案：C4解析：根据原子守恒，判断M为NaNO2，X为N2。答案：A5解析：根据3NO2H2O=2HNO3NO和NO难溶于水可知，将充满NO2的试管倒立于盛有水的水槽中，水上升到试管容积的三分之二，符合条件的是B。答案：B6解析：由图中氮及其化合物间的转化关系可知，X中N为5价，对应的氮的氧化物是N2O5，A正确；一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集NO，B错误；工业生产硝酸的步骤：氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应得到硝酸，故原料为NH3、空气、水，C正确；NH3可与NO2反应生成氮气：8NH36NO2=7N21

14、2H2O，D正确。答案：B核 心 素 养例解析：设NO的体积为a mL，则NO2的体积为(10a)mL，倒置于盛有水的水槽中，发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，根据反应方程式，生成NO的体积为10a3 mL，充分反应后，6 mL气体均为NO，因此有a10a36，解得a4，因此NO和NO2的体积比为4 mL(104)mL4623，B正确。答案：B提升解析：假设量筒的容积是V L，盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，发生反应：4NO2O22H2O=4HNO3，若剩余的气体是O2，则NO2完全反应，NO2的体积V(NO2)4512V L2V5 L，O2的体积V(O2)V L2

15、V5 L3V5 L，原混合气体中O2和NO2的体积比是3V5 L2V5 L32；若剩余气体是NO，即NO2与O2反应时，NO2有剩余，后发生3NO2H2O=2HNO3NO，则剩余NO2的体积是3V2 L3V2 L，原混合气体体积是V L，假设不成立；故C项正确。答案：C学考评价1解析：在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化，工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误；氮在自然界中存在形式有游离态和化合态，B项正确；由图可看出含氮无机物和含氮有机物可以相互转化，C项正确；制造蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。答案：A2解析：集气瓶中气体呈红棕色，可能含B

16、r2蒸气或NO2气体。加水原气体红棕色消失，溶液呈橙色，说明混合气体中一定含Br2蒸气；移走玻璃片后瓶中气体又变红棕色，说明原气体溶于水后产生了NO，NO由NO2溶于水得到，发生反应：3NO2H2O=2NHO3NO，故原混合气体中一定含有Br2蒸气和NO2气体。答案：A3解析：二氧化碳不是大气污染物，但是却可以引起环境问题，例如大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧；正常雨水的pH为5.6，pH小于5.6的雨水是酸雨，NO2、SO2都会导致酸雨的形成。答案：D4解析：N2与H2的反应属于可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3，故D项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N2既可做氧化剂，又可做还原剂。N2与O2反应生成NO。答案：BD5解析：根据火箭喷出的大量红色烟雾可推知其应是NO2，而高温下N2与O2不能生成NO2。答案：B6解析：由于NO和O2等体积，故二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应4NO3O22H2O=4HNO3 4 mol 3 mol设初始时NO和O2的物质的量均为4 mol，则4 mol NO反应掉3 mol O2，还剩余1 mol O2，则剩余O2为原气体的18。答案：C