2020-2021化学人教版必修第二册课件：第5章 第2节 第1课时 氮气与氮的氧化物

2.化学性质 (1)NO 在空气中易转化为红棕色的 NO2，反应方程式为 _2_N__O_＋__O__2=__=_=_2_N_O__2___。 (2)NO2 与 H2O 反应生成 HNO3 和 NO，反应方程式为 _3_N__O_2_＋__H_2_O__=_=_=_2_H__N_O__3＋__N__O____。
2．将上述没有充满水的试管充满水，需通入多少 mL O2? 提示：根据 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
10 mL
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
13×10 mL，
4NO ＋ 3O2 ＋ 2H2O === 4HNO3
13×10 mL V(O2)
V(O2)＝31×10 mL×34＝140 mL＝2.5 mL。
3．若把 NO2 与 O2 的体积比大于 4∶1 的混合气体充入试管中， 按上述实验，最后试管中得到的气体是什么？为什么？
D [氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃 烧，不能供给呼吸，A 项正确；液氮汽化吸热，可用于制造低温环境， B 项正确；氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，C 项 正确；氮气与氢气生成氨气的反应中，N 的化合价从 0 降低到－3， 作氧化剂，D 项错误。]
2．下列反应属于氮的固定的是( )
3．俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利 用的化合态的氮。请写出三个有关的化学方程式：
(1)___________________________________________________； (2)___________________________________________________； (3)___________________________________________________。 [答案] (1)N2＋O2=放==电==2NO (2)2NO＋O2===2NO2 (3)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2．氮气的物理性质 N2 是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。 3．氮气的结构与化学性质 (1)N2 的结构 N2 的结构式为_N__≡__N_，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。
(2)化学性质
N2 在高__温__、__放__电__等条件下，N2 获得足够的能量，使 N≡N 断裂。
第五章 化工生产中的 重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气与氮的氧化物
发展目标 1.结合氮元素在周期表中的位置和原子结构， 理解 N2 的主要性质和氮的固定，培养“宏观 辨识与微观探析”的核心素养。 2．根据实验认识 NO 与 NO2 的主要性质，培 养“科学探究与科学态度”的核心素养。
关键 能力 核 心 突 破
N2 的性质与 NO、NO2 的相互转化 NO2、NO 溶于水的实验探究，根据探究填下表中的空白。
实验操作
实验现象 实验结论
如图所示，在一支 50 mL 的注射器里充入 20 mL NO，然后吸入 5 mL 水，用乳胶管和弹
无明显现象
NO不__溶__ 于水
簧夹封住管口，振荡注射器
通过 NO2、NO、O2 溶于水的定性与定量实验，培养学生“证据 推理与模型认知”的核心素养。
双基 达标 随 堂 检 测
1．下列关于氮气的说法错误的是( ) A.氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸 B.液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C.利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保 护气 D.在高温、高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂
B [高温下 N2 遇空气不会直接生成 NO2，A 错误；NO 遇氧气发 生反应 2NO＋O2===2NO2，生成红棕色的 NO2，B 正确；高温条件 下一氧化碳在空气中不可能为反应产物，CO2 与 NO 高温条件下不反 应，C 错误；一氧化氮和水之间不会发生反应，D 错误。]
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， 试管内完全被水充满。原来试管中盛装的( )
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
B [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，水可以充满试管；若是 NO 与 NO2 的混合气体通入适量 O2，水可以充满试管。]
4．氮的固定：将大气中_游__离__态_的氮转化为氮__的__化__合__物__的过程。 (1)自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为 含氮的化合物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。 (2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合 物，最重要的人工固氮途径就是工__业__合__成___氨_。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气属于氮的固定，是化学
变化。
()
(2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的。 ( )
(3)C 易燃烧而 N2 需放电才反应，说明 C 的非金属性比 N 的强。
()
(4)N2 的电子式为 N⋮⋮N。
()
(5)2NO＋O2===2NO2 属于氮的固定。
(2)在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填 化学式)。
(3)在反应①②中，参加反应的 NaOH 均为 2 mol 时，两个反应 转移电子数的关系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。
Mg 在空气中燃烧时可以发生的反应有哪些？写出化 学方程式。
提示：2Mg＋O2=点==燃==2MgO，3Mg＋N2=点==燃==Mg3N2， 2Mg＋CO2=点==燃==2MgO＋C。
二、一氧化氮和二氧化氮 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__ 不__溶 NO2 _红__棕_色 气态 有__刺__激__性__气味 有__毒__ 易 __溶
体系构建
必备 知识 自 主 预 习
一、氮气与氮的固定 1．氮元素的位置、结构与存在 (1)氮元素位于元素周期表的第__二__周期、第_Ⅴ__A_族。氮原子的最外 电子层有_5_个__电子，既不容易得到 3 个电子，也不容易失去 5 个电子。 因此，氮原子一般通过_共__用__电__子__对_与其他原子相互结合构成物质。 (2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮 元素存在于动植物体内的蛋__白__质__中，还有部分氮元素存在于土壤、海 洋里的硝__酸__盐__和_铵__盐_中。
打开弹簧夹， 注射器中气体由无__色变 NO 与空气中的 O2 发生反应
快 速 吸 入 10 mL 空气后夹
为红__棕__色__，注射器塞子向
生成红棕色的 _2_N_O__＋__O_2_=_=_=__2_N_O__2_(
NO2 填化
： 学
左__移动
上弹簧夹
方程式)
注射器中气体由红___棕_色 NO2 与水发生反应生成了无
振荡注射器 变为_无_色，注射器塞子继 色 的 NO ： 3NO2 ＋
续向左__移动
H2O===2HNO3＋NO
1．N2 的性质与氮的固定
2．NO、NO2 的相互转化
1．下列关于 N2 的说法中错误的是( ) A.通常情况下 N2 的化学性质很稳定，所以 N2 可在电焊时作保护气 B.N2＋O2=高==温==2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 C.N2 在空气中约占空气总质量的45 D.在反应：3Mg＋N2=点==燃==Mg3N2 中，N2 作氧化剂 C [N2 在空气中约占空气总体积的45，C 错误。]
①N2 和 H2 在一定条件下合成 NH3 ②NO2 和 H2O 反应生成 HNO3 和 NO ③Mg 在 N2 中燃烧生成 Mg3N2 ④NO 被空气氧化为
NO2 A.①②
B．②③
C．①③
D．①④
C [氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮。]
3．下列关于 NO 和 NO2 的说法正确的是( ) A.NO2 是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B.NO2 可由 N2 和 O2 直接化合得到 C.NO 和 NO2 均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D.NO 和 NO2 在一定条件下可以相互转化
4.按图进行实验。试管中装有 12 mL NO，然后间
歇而又缓慢地通入 8 mL O2，下列是有关最终状态的描 述：
①试管内气体呈红棕色 ②试管内气体呈无色 ③试管内液面
不变 ④试管内液面上升 ⑤试管内气体是 O2 ⑥试管内气体是 NO。其中正确的是( )
A.①③
B．②④⑤
C．②④⑥
D．②③⑤
C [根据 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 可得，剩余气体应为 NO， 体积为34 mL，试管内液面上升。]
提示：NO。因为 NO2 和 O2 混合气体的体积之比大于 4∶1 时， NO2 过量，但过量的 NO2 气体再与水反应生成 HNO3 和 NO，所以最 后得到的气体为 NO。
4．把一支充满 10 mL NO 的试管倒置在水槽中，需向试管中通 入多少 mL O2 才能使水充满试管？
提示：根据反应：2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3 ＋NO，得总反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 可知 V(O2)＝34V(NO) ＝7.5 mL。
写出①N2_3与_M__Mg_＋_g_、N__2H=_点=2_、=_燃=_O_=_2M_反_g_应3N__的2 __化；学②方_N_程_2＋_式_3_。H__2高__温催__化、__高剂__压__2_N__H_3__； ③_N_2_＋__O_2_=_高=_=_温=_=_或=_=_放=__=电_=_=_2_N_O__。
学科 素养 应 用 养 成
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。
1．把一支充满 NO2 气体的 10 mL 试管倒置在水槽中充分反应后， 水能否充满试管？最后液体进入试管的体积占试管体积的比例是多 少？
提 示 ： 不 能 。 NO2 与 水 反 应 的 化 学 方 程 式 为 3NO2 ＋ H2O===2HNO3＋NO，由此可知最后水只能充满整个试管体积的 2/3。
5．(素养题)氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮 氧化物的废气进行处理。用 NaOH 溶液可以吸收废气中的氮氧化物， 反应方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1) 在 反 应 ① 中 ， 参 加 反 应 的 氧 化 剂 和 还 原 剂 的 质 量 之 比 为 ________。
()
[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．最新的病毒学研究证实，一氧化氮对 SARS 病毒有直接抑制 作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A.一氧化氮是一种红棕色气体 B.常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C.一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到 D.一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集 [答案] C
D [NO2 不是酸性氧化物，A 项错误；在高温或放电条件下，N2 和 O2 直接化合生成 NO，NO 与 O2 反应生成 NO2，B 项错误；NO 易 与空气中的氧气反应生成 NO2，只能用排水法收集，NO2 能与水反应， 只能用排空气法收集，C 项错误；NO 和 O2 反应生成 NO2，NO2 与 H2O 反应生成 HNO3 和 NO，D 项正确。]
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 的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