第03讲氮气、一氧化氮、二氧化氮（教师版）-【精准提分】2020-2021学年高一化学必修第二册同步培优（新教材人教版）.docx

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1、一、氮元素的“位构性”元素位置原子结构元素性质第三周期第VA族不容易得失电子，一般通过共用电子对与其他原子结合主要化合价：_【答案】-3、0、+2、+4、+5二、氮元素的存在形式三、自然界中氮的循环四、氮气的物理性质和化学性质物理性质氮气是一种无色无味的气体，难溶于水，密度与空气相近。化学性质【答案】N2 + O2 2NO N2 + 3H2 2NH3 N2 + 3Mg Mg3N2 思考与交流：镁条在空气中燃烧，固体产物有几种？【答案】三种。Mg3N2、MgO、C（镁条可以在CO2中燃烧）五、氮的固定1概念：把空气中游离态的氮转变为氮的化合物的过程。2分类：（1）自然固氮：大自然通过闪电释放的能

2、量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或豆科植物根瘤菌将氮气转化为氨。（2）人工固氮：如工业合成氨。l 氮气的性质【例1】下列关于氮气的叙述，正确的是（ ）A氮气性质稳定，即使在高温下也很难跟其他物质发生反应 B氮气比空气轻，且不溶于水 C氮气无氧化性，也无还原性，不跟其他物质反应 D氮气可与许多物质发生化学反应，所以氮气的化学性质活泼【答案】Bl 氮的循环【例2】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下图表示，下列关于海洋中氮循环的说法不正确的是（ ）A海洋中的氮循环属于固氮作用的是B海洋中的氮循环起始于氮的氧化C中的含氮物质转化属于氮的固定化作用D向海

3、洋排放含的废水会影响海洋中的含量【答案】Bl 氮的固定【例3】下列不属于氮的固定的变化是_；属于人工固氮的是_。（填序号）豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为氨 氮气和氧气在放电条件下生成NO工业上用氨和二氧化碳合成尿素 分离液态空气制氮气工业合成氨【答案】 ；【变3】自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图。下列叙述正确的是（ ）AN2NH3，NH3NO均属于氮的固定B在催化剂a作用下，N2发生了氧化反应C催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂D使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量【

4、答案】D一、NO、NO2的性质NONO2物理性质无色、有毒气体、不溶于水_色、有刺激性气味、有毒气体、易溶于水化学性质常温下易与O2反应：_与水反应，制硝酸：_自身化合：2NO2N2O4【答案】红棕 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 思考与交流（1）NO、NO2是酸性氧化物吗？ （2）如何收集NO、NO2气体？（3）氮氧化物可造成什么环境污染问题？【答案】（1）不是。N2O3和N2O5才是酸性氧化物。（2）NO用排水法，NO2用向上排空气法（3）酸雨、光化学烟雾 资料卡片光化学烟雾汽车、工厂等污染源排入大气的氮氧化物与碳氢化合物（一次污染物），经紫

5、外线照射发生光化学反应生成以臭氧为主的二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物，称为光化学烟雾。光化学烟雾危害人体健康和植物生长。 资料卡片NO、NO2的氧化性NO氧化性较弱：6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O 、2NO + 2CO N2 + 2CO2（汽车尾气处理）NO2氧化性较强：NO2 + SO2 = NO + SO3 实验探究NO2溶于水实验操作实验现象实验结论在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器无明显现象NO不溶于水打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹无色气体变为红棕色，注射器活

6、塞向左移动NO与O2反应生成红棕色的NO2振荡注射器红棕色气体变为无色，注射器活塞继续向左移动NO2溶于水生成无色的NO 思考与交流（1）将充满NO2的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？最终试管里剩余气体占试管体积的几分之几？ （2）将一充满 NO2 的试管倒置于水槽中，同时不断地缓慢通入O2 ，最终液体充满整个试管，该过程的总反应式可表示为：_。（3）将一充满 NO 气体的试管倒置于水槽中，同时不断地缓慢通入O2 ，最终液体充满整个试管，该过程的总反应式可表示为：_。（4）有一个倒置于水槽且装满水的容器，依次通入一定体积的NO2、NO、O2，充分反应后容器中仍充满溶液，若NO与O2的物

7、质的量之比为2:3，求NO2与NO的物质的量之比。【答案】（1）红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终气体占1/3（2）4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 （3）4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3（4）3:1（根据氧化还原得失电子守恒计算）l 一氧化氮和二氧化氮的性质【例4】某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是（ ）A肯定有SO2、O2和NOB肯定没有Cl2、O2和NO2C可能有Cl2和O2D肯定只有

8、NO【答案】B【变4-1】无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的甲气体经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为（ ）ANO2、N2BNO、CO2CNO2、CO2DNO、CO2、N2【答案】B【变4-2】把少量NO2体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是（ ）A氧气B二氧化氮C二氧化氮和氧气D二氧化氮和一氧化氮【答案】Cl 二氧化氮的性质探究实验【例5】某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验（如下图所示）。 图1 图2 图3（1）图1两集气瓶中_（填“上”或“下

9、”）瓶颜色深。（2）图2中反应的现象是_。（3）图3中“有红棕色气体产生”说明NO2和SO2反应的产物中有_，NO2在该反应中显_性。（4）由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：_。【答案】（1）下 （2） 两气体混合后，颜色消失 （3）NO 氧化 （4）NO2 + SO2 = NO + SO3【例6】某课外活动小组欲探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2的反应为2Mg+CO22MgO+C（1）该小组类比Mg与CO2的反应对Mg与NO2的反应进行猜测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：_。（2）该小组设计如下实验验证上述猜测，实验装置（用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸）如图所示

10、。资料信息：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 装置A中的试剂是_。干燥管和装置B的作用分别是_、_。正确的实验操作步骤是_。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） （2）NaOH溶液 吸收NO2避免污染环境 收集N2 badc l 二氧化氮与水的反应【例7】四支试管中分别充满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图所示。其中原试管充满NO2的是（ ）ABCD【答案】B【变7-1】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，

11、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，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的不可能是（ ）ANO与NO2的混合气体BO2与NO2的混合气体CN2与NO2的混合气体DNO2一种气体【答案】 C【变7-2】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，则两个试管内溶质物质的量浓度之比为（ ）A11B57C75D43【答案】A【例8】如图所示：在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO2和NO的混合气体(标准

12、状况)，将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后，试管A中余下气体的体积为0.5a mL。（1）将A倒插入B槽中发生反应的化学方程式为_，该反应中氧化剂与还原剂的质量比为_，原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为_。（2）通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是_。（3）当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为_ molL1(设溶液的体积仍为500 mL)。【答案】11.（1）3NO2+H2O=2HNO3+NO 12 31 （2）无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满。继续通入氧气后，试管中液面下降，最

13、后充满无色气体 （3） 【变8-1】有一充有20 mL NO2和O2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有10 mL无色气体，则原混合气体中NO2与O2体积比为（气体体积均在相同状况下测得）（ ） A23B32C31D25【答案】A【变8-2】有一个倒置于水槽且装满水的容器，依次通入一定体积的NO2、NO、O2，充分反应后容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO、O2的体积比可能是_。1:1:14:3:24:16:134:3:4【答案】【变8-3】将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2通入水中充分吸收后，得到5 mL无色气体B

14、，下列说法不正确的是( )AA气体是NO，B气体是O2BA气体的体积是20 mLCV的取值范围是20 mLV60 mLD将盛有体积比为4:1 NO2和O2的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应后，烧瓶中所得溶液的物质的量浓度为mol/L【答案】D【详解】A因NO不与水反应，NO2能与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以无色气体A为NO；无色气体A与等体积的O2混合通过水后发生反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，可知O2过量，则无色气体B为O2，A正确；B由于过量的氧气为5 mL，而开始反应时NO与O2的体积相等，根据反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，剩余O2体积占反应

15、的O2总体积的，可知NO的体积为V(NO)=V(O2)=20 mL ，B正确；C由B可知：NO2与水反应产生的NO和原来的NO共20 mL，若NO气体全部来源于原气体，则V=20 mL；若NO气体全部是由NO2与水反应产生，根据反应3NO2+H2O=2HNO3+NO可知V=320 mL=60 mL，所以V mL气体的取值范围是20 mLV60 mL，C正确；D将盛有体积比为4:1 NO2和O2的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应，发生反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，恰好完全转化为硝酸，但由于未指明气体所处的外界条件，不能确定气体摩尔体积，就不能计算气体的物质的量及其形成的硝酸溶液的

16、浓度，D错误；故合理选项是D。l 氮氧化合物的尾气处理问题【例9】汽车尾气(含CO2、N2、CO、SO2、NOx等)是城市空气的污染源之一；（1）汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、_ 、_等。（2）在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”，可将尾气中的CO和NO转化为参与大气循环的气体和无毒的气体，该反应的化学方程式为_；但使用“催化转化器”的缺点是一定程度提高了空气的酸度，其原因是_。（3）在一定条件下，NH3可将NOx转化为无污染的物质。写出NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式：_。（4）NOx储存还原技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。如图所示NOx的储存和

17、还原在不同时段交替进行。通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存时，部分NO发生反应的化学方程式为_；储存NOx的物质是_。还原性尾气CO与Ba(NO3)2反应生成N2的化学方程式是_。【答案】酸雨 光化学烟雾 2NO+2CO N2+2CO2 促使SO2转化为SO3 形成酸雨 6NO2+8NH37N2+12H2O 2NO+O2=2NO2 BaO 5CO + Ba(NO3)2N2 + BaO + 5CO2 【练1】下列关于N2的叙述错误的是（ ）AN2既可作氧化剂又可作还原剂B雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NOC氮的固定是将N2转化成含氮化合物的过程D氮气的化学性

18、质比较活泼，通常情况下可以与很多物质发生反应【答案】D【练2】如图所示的转化关系中，不能一步实现的是（ ）ABCD【答案】D【练3】雷雨天N2会发生一系列的反应，电闪雷鸣的雨天，一般不可能生成的是（ ）ANH3BHNO3CNO2DNO【答案】A【练4】下列反应中，起到氮的固定作用的是（ ）AN2和H2在一定条件下反应生成NH3BNO与O2反应生成NO2CNH3经催化氧化生成NOD由NH3制碳酸铵和硫酸铵【答案】A【练5】水与下列物质反应时，水表现出还原性的是（ ）ANaBNa2O2CF2DNO2【答案】C【练6】在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示：下列说法不正确

19、的是（ ）A该转化过程中有3种元素的化合价发生变化BNO 和O2必须在催化剂表面才能反应C该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2D该催化转化的总反应方程式为：2NO+O2+4CO4CO2+N2【答案】B【练7】将盛有60mLN2、NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为30mL，则原气体中N2、NO2的体积分别是（ ）A15mL 45mIB45mL 15mlC20mL 40mLD40ml 20ml【答案】A【练8】在同温同压下，将充有等体积混合而成的四组气体：NO2+O2；NO2+NO；HCl+N2；SO2+O2，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于

20、水槽中，如图所示，待试管内液面稳定后，剩余气体体积依次V1、V2、V3、V4，则剩余气体体积最多的是（ ）AV1BV2CV3DV4【答案】B【练9】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_【答案】1.2ml或4ml【练10】研究NO2等大气污染气体的处理具有重要意义。（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为_。 （2）治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车的排气管上装一个人催化转化装置，使NO和CO反应，生成CO2和N2。反应的方程式是：_。（3）催化剂存在下，NH3可用来消除NO的污染，生成两种对环境无

21、害的物质，写出反应的化学方程式：_；该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。（4）假设NO和NO2物质的量之比恰好为11，则两者的混合物相当于一种酸酐，写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式_。【答案】（1）3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO；（2）2NO + 2CO = 2CO2 + N2；（3）4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O； 23；（4）NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O（或N2O3 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O）【练11】氮氧化合物和二氧化硫是引起雾霾重要物质，工业用多种方法来治理。某种综合处理含NH废水和工业废

22、气(主要含NO、CO、CO2、SO2、N2)的流程如图：已知：NONO22NaOH2NaNO2H2O、2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O(1)NO是_色的气体，_(填“易”或“难”)溶于水；NO在空气中很容易被氧化成NO2，NO2能与水发生化学反应，写出NO2与水反应的化学方程式为_。(2)SO2造成的一种常见的环境污染为_。(3)固体1的主要成分有Ca(OH)2、_、_(填化学式)。(4)用NaNO2溶液处理含NH废水反应的离子方程式为_。(5)捕获剂捕获的气体主要是_(填化学式)。(6)流程中生成的NaNO2因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。已知NaNO2能发生如下反应： 2NaNO24HI2NOI22NaI2H2O，I2可以使淀粉溶液变蓝。根据上述反应，选择生活中常见的物质和有关试剂进行实验，以鉴别NaNO2和NaCl固体。需选用的物质是_(填序号)。水 淀粉碘化钾试纸 淀粉 白酒 白醋【答案】（1）无 难 3NO2H2O2HNO3NO （2）酸雨 （3）CaCO3 CaSO3 （4）NHN22H2O （5）CO （6） 17