2024-2025学年高一化学(苏教版)必修第二册配套课件专题7第一单元氮的固定
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[答案]C
氮的氧化物及氮的氧化物与氧气混合溶于 水的探究(素养养成——证据推理与模型认知)
化学兴趣小组的同学利用下面的简易反应装置探究氮的氧化物 与水的反应。
五、氮的氧化物及氮的氧化物与氧气混合溶于水的探究
1．反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
①
2NO＋O2===2NO2
②
由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③
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 D D．装去空气中的氧气、CO2 和水蒸 气，则装置 A、B 中可依次加入 NaOH 溶液、浓硫酸， A 错误；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，B 错误； 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，C 正确；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，D 错误。
A．可能是 N2 与 NO2 的混合气体 B．可能是 O2 与 NO2 的混合气体 C．不可能是 NO 与 NO2 的混合气体 D．只能是 NO2 一种气体
【解析】若是 N2 与 NO2 的混合气体，无论鼓入多少氧气，最后都 有 N2 剩余，试管内不可能完全被水充满；若是 O2 与 NO2 的混合气体， 由 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可知，当nnNOO22＞4 时，NO2 有剩余， 剩余的 NO2 和水反应产生 NO，故试管内水面上升，但不能充满试管， 当向试管内不断鼓入氧气后，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故试管能 被水充满；若是 NO 与 NO2 的混合气体，开始时，3NO2＋H2O===2HNO3 ＋NO，气体体积减小，但有 NO 剩余，当向试管内不断鼓入适量的氧 气后，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，试管内的气体完全被水吸收。
【解析】N2 很稳定，常用作保护气；但在高温下 N2 与 O2 产生 的 NO 易被氧化为 NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2 在空气中 的体积含量约为 4/5；N2 与金属、H2 反应时作氧化剂。
[答案]C
例 2．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)：
＜2∶5，O2剩余 N(N)∶N(O)＝2∶5，恰好完全反应
＞2∶5，NO剩余
例 3．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。原来试管中盛装的( )
[答案]B
例 4．在一定条件下，将 NO2 和 O2 的混合气体 12 mL 通入足量
水中，充分反应后剩余 2 mL 气体(同温同压下)，则原混合气体中氧
气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【解析】首先分析剩余的 2 mL 气体有两种可能。若剩余的 2 mL 气体是 O2，则 V(NO2)＝45×(12－2) mL＝8 mL，则混合气中的 V(O2) ＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的 2 mL 气体是 NO，则混合气中的 V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×15＝1.2 mL，D 项正确。
[答案]D
谢 谢！
(2)一氧化氮和二氧化氮的性质
①物理性质：
颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO _无___色 气态 _无__味___ 有毒 NO2 红棕 色 气态 刺激性 气味 有毒
微溶 易溶
②危害：大气中 NO 和 NO2 达到一定浓度时都会对人体造成伤 害，能引发上呼吸道及肺部疾病。
③应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有 着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧 化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。
专题7 第一单元
氮的固定
学习目标
1.能依据氮分子的微观结构预测其化学性质。 2.认识人工固氮的化学原理和社会价值。 3.体会化学科学在解决人类社会面临的粮食危机中所发挥的重要作用。
一、氮分子的结构
1．物理性质
色态
气味
密度
__无__色__气__体____ __无_味___ 比空气的 略小
溶解性
难溶
由方程式①×2＋②×3 得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④
2．计算类型 (1)NO2 气体：NO2 气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为 NO。 (2)NO2 和 O2 的混合气体：NO2 和 O2 的混合气体溶于水时涉及 反应③。
x＝VVNOO22 反应情况
0＜x＜41
x＝41
x＞41
毒性
无毒
2.结构与化学性质 (1)氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮 气分子的电子式： ∶N⋮⋮N∶ ，结构式为 N≡N 。 (2)破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以 氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属 或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。
三、人工固氮——合成氨
1．合成氨的反应原理(用化学方程式表示)： __N_2_(g_)_＋__3_H_2_(_g_) ______2_N__H_3_(_g_) _____ _Δ_H__＝__－__9_2_.4__k_J_·m__o_l_－_1 ___。
2．工业操作流程 合成氨的原料是氮气和氢气，在较高温度下将混合气体加压后 送到合成塔中进行反应。该反应放出大量的热，工业上往往用来预 热原料气，以达到反应所需的温度，节约能源。合成氨达到平衡时， 混合气体中氨的含量为 20%左右，从中分离出氨后，将未反应的氮 气、氢气送回合成塔循环使用。 3．合成氨的意义 为植物生长提供足够的氮肥，有效帮助解决粮食短缺问题。
四、氮气的性质与应用 氮气的结构与性质
例 1．下列关于氮气的说法中错误的是( ) A．通常情况下 N2 性质很稳定，所以 N2 可以在电焊时作保护气 B．N2＋O2=高==温==2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C．N2 在空气中约占的质量比为54 D．在反应 3Mg＋N2=高==温==Mg3N2 中，N2 作氧化剂
O2 过量并剩 恰好完全反 NO2 过 量 又 发 生 反 应
余
应
①，剩余 NO
(3)NO 和 O2 的混合气体：NO 和 O2 的混合气体溶于水时涉及反 应④。
x＝VVNOO2
0＜x＜43
x＝43
x＞43
反应情况 O2 过量并剩余 恰好完全反应 NO 过量并剩余
3.利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水 方 程 式 ： 4NO2 ＋ O2 ＋ 2H2O===4HNO3 和 4NO ＋ 3O2 ＋ 2H2O===4HNO3 中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相 当于“N2O5”的组成，也就是 N、O 的原子个数比符合 2∶5 时，氮 的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中 N、O 的原子个数比来分析：
二、自然固氮 1．氮的固定 将空气中 游离态 的氮转化成 含氮化合物 ，简称 固氮 。
生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气 通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的 自然固氮 90% 高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物， 约占自然固氮的 10%
2.高能固氮的实例——“雷雨发庄稼” (1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理： N2＋O2=放==电==2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成 硝酸盐 ，其中的硝 酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。
氮的氧化物及氮的氧化物与氧气混合溶于 水的探究(素养养成——证据推理与模型认知)
化学兴趣小组的同学利用下面的简易反应装置探究氮的氧化物 与水的反应。
五、氮的氧化物及氮的氧化物与氧气混合溶于水的探究
1．反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
①
2NO＋O2===2NO2
②
由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③
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 D D．装去空气中的氧气、CO2 和水蒸 气，则装置 A、B 中可依次加入 NaOH 溶液、浓硫酸， A 错误；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，B 错误； 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，C 正确；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，D 错误。
A．可能是 N2 与 NO2 的混合气体 B．可能是 O2 与 NO2 的混合气体 C．不可能是 NO 与 NO2 的混合气体 D．只能是 NO2 一种气体
【解析】若是 N2 与 NO2 的混合气体，无论鼓入多少氧气，最后都 有 N2 剩余，试管内不可能完全被水充满；若是 O2 与 NO2 的混合气体， 由 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可知，当nnNOO22＞4 时，NO2 有剩余， 剩余的 NO2 和水反应产生 NO，故试管内水面上升，但不能充满试管， 当向试管内不断鼓入氧气后，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故试管能 被水充满；若是 NO 与 NO2 的混合气体，开始时，3NO2＋H2O===2HNO3 ＋NO，气体体积减小，但有 NO 剩余，当向试管内不断鼓入适量的氧 气后，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，试管内的气体完全被水吸收。
【解析】N2 很稳定，常用作保护气；但在高温下 N2 与 O2 产生 的 NO 易被氧化为 NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2 在空气中 的体积含量约为 4/5；N2 与金属、H2 反应时作氧化剂。
[答案]C
例 2．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)：
＜2∶5，O2剩余 N(N)∶N(O)＝2∶5，恰好完全反应
＞2∶5，NO剩余
例 3．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。原来试管中盛装的( )
[答案]B
例 4．在一定条件下，将 NO2 和 O2 的混合气体 12 mL 通入足量
水中，充分反应后剩余 2 mL 气体(同温同压下)，则原混合气体中氧
气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【解析】首先分析剩余的 2 mL 气体有两种可能。若剩余的 2 mL 气体是 O2，则 V(NO2)＝45×(12－2) mL＝8 mL，则混合气中的 V(O2) ＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的 2 mL 气体是 NO，则混合气中的 V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×15＝1.2 mL，D 项正确。
[答案]D
谢 谢！
(2)一氧化氮和二氧化氮的性质
①物理性质：
颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO _无___色 气态 _无__味___ 有毒 NO2 红棕 色 气态 刺激性 气味 有毒
微溶 易溶
②危害：大气中 NO 和 NO2 达到一定浓度时都会对人体造成伤 害，能引发上呼吸道及肺部疾病。
③应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有 着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧 化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。
专题7 第一单元
氮的固定
学习目标
1.能依据氮分子的微观结构预测其化学性质。 2.认识人工固氮的化学原理和社会价值。 3.体会化学科学在解决人类社会面临的粮食危机中所发挥的重要作用。
一、氮分子的结构
1．物理性质
色态
气味
密度
__无__色__气__体____ __无_味___ 比空气的 略小
溶解性
难溶
由方程式①×2＋②×3 得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④
2．计算类型 (1)NO2 气体：NO2 气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为 NO。 (2)NO2 和 O2 的混合气体：NO2 和 O2 的混合气体溶于水时涉及 反应③。
x＝VVNOO22 反应情况
0＜x＜41
x＝41
x＞41
毒性
无毒
2.结构与化学性质 (1)氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮 气分子的电子式： ∶N⋮⋮N∶ ，结构式为 N≡N 。 (2)破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以 氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属 或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。
三、人工固氮——合成氨
1．合成氨的反应原理(用化学方程式表示)： __N_2_(g_)_＋__3_H_2_(_g_) ______2_N__H_3_(_g_) _____ _Δ_H__＝__－__9_2_.4__k_J_·m__o_l_－_1 ___。
2．工业操作流程 合成氨的原料是氮气和氢气，在较高温度下将混合气体加压后 送到合成塔中进行反应。该反应放出大量的热，工业上往往用来预 热原料气，以达到反应所需的温度，节约能源。合成氨达到平衡时， 混合气体中氨的含量为 20%左右，从中分离出氨后，将未反应的氮 气、氢气送回合成塔循环使用。 3．合成氨的意义 为植物生长提供足够的氮肥，有效帮助解决粮食短缺问题。
四、氮气的性质与应用 氮气的结构与性质
例 1．下列关于氮气的说法中错误的是( ) A．通常情况下 N2 性质很稳定，所以 N2 可以在电焊时作保护气 B．N2＋O2=高==温==2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C．N2 在空气中约占的质量比为54 D．在反应 3Mg＋N2=高==温==Mg3N2 中，N2 作氧化剂
O2 过量并剩 恰好完全反 NO2 过 量 又 发 生 反 应
余
应
①，剩余 NO
(3)NO 和 O2 的混合气体：NO 和 O2 的混合气体溶于水时涉及反 应④。
x＝VVNOO2
0＜x＜43
x＝43
x＞43
反应情况 O2 过量并剩余 恰好完全反应 NO 过量并剩余
3.利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水 方 程 式 ： 4NO2 ＋ O2 ＋ 2H2O===4HNO3 和 4NO ＋ 3O2 ＋ 2H2O===4HNO3 中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相 当于“N2O5”的组成，也就是 N、O 的原子个数比符合 2∶5 时，氮 的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中 N、O 的原子个数比来分析：
二、自然固氮 1．氮的固定 将空气中 游离态 的氮转化成 含氮化合物 ，简称 固氮 。
生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气 通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的 自然固氮 90% 高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物， 约占自然固氮的 10%
2.高能固氮的实例——“雷雨发庄稼” (1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理： N2＋O2=放==电==2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成 硝酸盐 ，其中的硝 酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。