【知识解析】氮的固定

氮的固定
1 氮的固定
（1）定义：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定，简称固氮。

（2）固氮的分类
注意
游离态的氮指的是氮气，由氮气转化为含氮化合物，叫固氮；由含氮化合物转化为新的含氮化合物，不是固氮。

2 教材P107观察·思考模拟闪电固氮，认识氮及其化合物的性质
N2＋O22NO
无论O2是否足量，都只能生成NO，不能生成NO2
3 氮气的性质
氧化性：N 2＋3H 2
2NH 3（工业制氨气）
3Mg ＋N 2Mg 3N 2
还原性：N
2＋O 2
2NO
注意◆
氮气参与的反应多在放电、高温、高压等苛刻的条件下进行，说明氮气的化学性质很稳定，其氧化性和还原性均很弱。

教材延伸
氮气的主要用途：（1（2）氮
N 2做保护气
4 NO 和NO 2的性质
弱氧化性：
6NO ＋
4NH35N2＋6H2O；
2NO＋2CO N2＋2CO2（用
于汽车尾气处理）
名师提醒
（1）NO易与O2反应，难溶于水、不与水反应，因此收集NO用排水法，不可用排空气法。

（2）NO2易与水反应，但很难被O2氧化，因此可用向上排空气法收集NO2，不可用排水法。

（3）NO2和N2O4是两种不同的氧化物，通常情况下，NO2能进行自身二聚：2NO2（红棕色）N2O4（无色），故NO2中总混有N2O4。

（4）“雷雨发庄稼”的原因：
（5）NO不与NaOH溶液反应，但等物质的量的NO、NO2能与NaOH溶液发生反应NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，此反应可用于尾气处理。

（6）NO和O2的混合气体完全被水吸收的反应方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即同温同压下，当混合气体中V（NO）∶V（O2）＝n（NO）∶n（O2）＝4∶3时，可被水完全吸收转化为HNO3。

类推4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即同温同压下，当NO2和O2的混合气体中V（NO2）∶V（O2）＝n（NO2）∶n（O2）＝4∶1时，可被水完全吸收转化为HNO3。

教材延伸
氮的氧化物
1．氮的氧化物种类很多，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。

2．氮氧化物中只有N2O3和N2O5属于酸性氧化物，它们与水反应分别生成HNO2（亚硝酸）
和HNO3。

3．N2O、NO、NO2、N2O4都是不成盐氧化物。

5 氮的固定涉及的氦及其化合物之间的转化关系
图3－3－2
对图3－3－2的解释：
（1）氮的固定，是以氮气为核心的氮及其化合物之间的转化。

（2）图中涉及的转化均可以通过氧化还原反应实现，涉及的化学方程式有：
①N2＋3H22NH3②N2＋O22NO
③2NO＋O2===2NO2④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
典例详析
例2－2（2021河北石家庄调研）
下列过程中不存在氮的固定的是（）
A．工业合成氨
B．工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物
C．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物
D．电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气会与氧气发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
解析◆氮的固定是指将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

B项中NH3转化为硝酸和其他含氮化合物是氮的化合物之间的转化，不存在氮的固定。

答案◆B
例2－3
下列有关氮气的叙述错误的是（）
A．镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁
B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO
C．氮气既可做氧化剂又可做还原剂
D．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
解析◆
答案◆D
例2－4（北京一零一中学期末）
最新研究发现，人体内自身产生的NO能促进全身血液循环，预防动脉粥样硬化，恢复血管柔软性和弹性。

下列有关NO的叙述正确的是（）
A．NO能溶于水，不能用排水法收集
B．NO暴露在空气中，气体由无色变为红棕色，发生的是物理变化
C．“雷雨发庄稼”涉及NO，生成NO的过程属于自然固氮
D．由信息可知，人可吸入大量NO，有利于身体健康
解析◆NO难溶于水，能用排水法收集，A项错误；NO在空气中能与O2反应，由无色变为红棕色，发生的是化学变化，B项错误；“雷雨发庄稼”涉及在放电条件下，N2与O2反应生成NO的过程，氮元素由游离态转化为化合态，属于自然固氮，C项正确；NO有毒，对人体有害，人不可吸入大量NO，否则对身体健康不利，D项错误。

答案◆C
例2－5（2021湖南益阳箴言中学月考）
把少量NO2气体通入足量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量Na2O2颗粒的干燥管，最后收集到的气体是（）
A．O2
B．NO2
C．NO2和O2
D．NO2和NO
解析◆少量NO2气体通入足量小苏打溶液中，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3
＋NaHCO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑，逸出的气体是NO、CO2，NO和CO2的物质的量之比为1∶2，同时还有少量水蒸气逸出；再使逸出的气体通过装有足量Na2O2颗粒的干燥管，发生反应Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，生成的O2再与NO反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，O2有剩余。

答案◆C
例2－6（江苏启东中学月考）
某无色混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。

现将此混合气体通过品红溶液，品红溶液褪色；然后向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。

则下列对原混合气体成分的判断正确的是（）
A．肯定含有SO2和NO
B．肯定没有Cl2、O2和NO
C．可能含有Cl2和O2
D．肯定含有Cl2和NO
解析◆
答案◆A
例2－7
下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是（）
①NO2→NO ②NO2→HNO3③N2→NO2④N2→NO ⑤N2→NH3
A．①B．②⑤C．④D．③④
解析◆题中涉及的转化有：
答案◆C。