高中化学(新教材)《氮气与氮的氧化物》导学案+课时作业

第3节氮的循环第1课时氮气与氮的氧化物自主学习1.自然界中氮的循环(1)自然循环(2)人类活动的影响①化肥厂：□01N 2→NH 3→氮肥、硝酸等含氮化合物。

②化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧产生的□02氮氧化物。

(3)氮在自然界中的存在形态有□03游离态和化合态。

2.氮气(1)氮气的物理性质通常状况下，氮气是□04无色、无味、无毒的气体；密度比空气的稍小；难溶于水。

(2)氮气的化学性质氮气分子的结构稳定，通常状况下，氮气的化学性质□05不活泼，但在一定条件下能与某些物质发生反应。

写出下列反应的方程式：①与O 2反应：□06N 2＋O 2=====放电2NO 。

②与H 2反应：□07N 2＋3H 22NH 3。

(3)氮的固定①定义：将空气中□08游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定，简称固氮。

②氮的固定的分类氮的固定⎩⎪⎨⎪⎧□09自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧通过闪电将空气中的氮气转化为含氧 化合物□10生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)□11人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧□12合成氨仿生固氮3.NO 和NO 2的性质比较课堂探究一、氮气及氮在自然界中的循环1.会种地的农民说种大豆不用上氮肥，你认为有道理吗？提示：有道理；因为豆科植物的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物给植物提供氮肥。

2.白炽灯泡中为什么要充入N2？提示：N2稳定，高温下不与钨丝反应，能延长灯泡的寿命。

1.由氮气(N2)转化为含氮的化合物叫做氮的固定；由含氮的化合物转化为新的含氮的化合物，不是氮的固定。

2.镁在空气中燃烧的产物除MgO外，还有Mg3N2。

知识拓展合成氨反应的特点是无论H2(或N2)是否过量，N2(或H2)都反应不完全，因此这类反应用“”代替“===”，叫可逆反应，该反应不能进行到底。

1.氮气及其化合物在自然界中大量存在，下列有关说法错误的是()A.氮气的密度比空气的小，且难溶于水B.含氮化合物普遍存在于植物及动物体内C.汽车排放的尾气中不含氮的化合物D.森林或农作物的枝叶燃烧会产生氮氧化物答案C解析氮气的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，故氮气的密度比空气的小，且氮气难溶于水，A项正确。

植物与动物体内均含蛋白质，B 项正确。

汽车排放的尾气中含一定量的氮氧化合物，C项错误。

植物中因为含蛋白质等，故燃烧时会产生氮氧化物，D项正确。

2.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.工业合成氨属于人工固氮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答案A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，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；合成蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。

二、NO、NO2的性质中国有句谚语叫“雷雨肥庄稼”，你能用化学知识解释为什么吗？提示：空气中的N2和O2在雷电作用下生成NO，NO与O2生成NO2，NO2与H2O生成HNO3，HNO3随雨水落到土壤中，与土壤中的矿物质结合成硝酸盐，为庄稼提供氮肥。

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。

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

2.NO与O2反应生成NO2，NO2与H2O反应生成HNO3。

这两个反应都是工业制HNO3的反应原理。

3.实验室利用NO与O2反应的现象变化来检验NO的生成和存在；利用NO2与H 2O 反应的现象来检验NO 2，同时也用此反应来除去NO 中的NO 2杂质。

4.NO 、NO 2都不是酸性氧化物。

知识拓展氮氧化物与氧气和水反应的计算方法氮氧化物与O 2混合通入水中时，剩余气体只能是NO 或O 2，不可能是NO 2，因过量的NO 2会与水反应生成NO ，且形成溶液中的溶质为HNO 3。

有关混合气体(NO 2、NO 、O 2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NO 2、NO(或N 2)的混合气体通入水中，一般考虑3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，可利用气体体积变化差值进行计算，V 剩＝V 原(NO 或N 2)＋13V (NO 2)。

(2)循环反应叠加法①NO 2、O 2的混合气体通入水中，由3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 和2NO ＋O 2===2NO 2可得总反应：4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，由此可知：V (NO 2)∶V (O 2)⎩⎪⎨⎪⎧＝4∶1，恰好完全反应，无气体剩余<4∶1，O 2过量，剩余气体为O 2>4∶1，NO 2过量，剩余气体为NO②NO 、O 2的混合气体通入水中，根据总反应4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3可得出：V (NO)∶V (O 2)⎩⎪⎨⎪⎧＝4∶3，恰好完全反应，无气体剩余>4∶3，剩余气体为NO<4∶3，剩余气体为O 2③NO 、NO 2、O 2的混合气体通入水中a.可先求出NO 2和H 2O 反应生成的NO 的体积，然后按②进行分析计算。

b.也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。

若O2过量，则按①计算；若转化后无O2，则按关系式法计算。

(3)得失电子守恒法当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O 得到电子，N失去电子，且得失电子数相等，这是利用得失电子守恒法解答此类题目的依据。

3.下列关于NO和NO2的说法中正确的是()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答案D解析A项，NO2不是酸性氧化物；B项，在高温或放电条件下，N2和O2直接化合生成NO；C项，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；D项，NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO。

4.将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置于水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？答案若剩余的气体是NO，则NO2和O2的体积分别为9.2 mL和0.8 mL；若剩余的气体是O2，则NO2和O2的体积分别为6.4 mL和3.6 mL。

解析剩余2 mL气体可能是NO或O2，分两种情况讨论：(1)若剩余的是NO，可以看成先发生了反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

剩余的NO2又与水作用，最终有2 mL NO产生。

由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，参加此反应的NO2的体积为2 mL×3＝6 mL，则原有O2的体积为(10 mL－6 mL)×14＋1＝0.8 mL，NO2的体积为10 mL－0.8 mL＝9.2 mL。

(2)若剩余的是O2，则有10 mL－2 mL＝8 mL NO2和O2的混合气体按反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行。

所以NO2的体积为8 mL×41＋4＝6.4 mL，O2的体积为10 mL－6.4 mL＝3.6 mL。

本课小结课时作业学习·理解1.下列有关氮气的说法正确的是( )A.氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼B.医学上常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性C.H 2与N 2在一定条件下反应生成NH 3，反应中N 2体现氧化性D.电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中可能发生的反应有N 2＋2O 2=====放电2NO 2答案 C解析 A 项，氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间共用三对电子，破坏这种结合时需要很高的能量；B 项，液氮汽化时需要吸收大量的热，使周围环境温度降低，与其化学性质的不活泼无关；C 项，反应的化学方程式为N 2＋3H 22NH 3，反应中氮元素化合价降低，氮气作氧化剂；D 项，N 2和O 2在放电条件下生成NO ，不能直接生成NO 2。

2.下列叙述与氮的固定无关的是( )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答案 B解析 氮的固定是指把空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。

3.病毒学研究证实，NO 对SARS 病毒有直接抑制作用。

下列关于NO 的叙述正确的是( )A.NO 是一种红棕色的气体B.常温常压下，NO 不能与空气中的氧气直接化合C.含等质量氧元素的NO 和CO 的物质的量相等D.NO 易溶于水，不能用排水法收集答案C解析NO为无色气体，不溶于水，在常温常压下能与空气中的氧气直接化合2NO＋O2===2NO2，A、B、D错误；含等质量氧元素，氧原子的物质的量相同，NO和CO的物质的量也相等，C正确。

4.要除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过下列试剂中的()A.Na2CO3溶液B．NaHCO3溶液C.H2O D．浓H2SO4答案C解析NO2可与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故用水即可以除去NO2，同时还能产生NO，是最理想的除杂方法，C项符合题意；而A、B项中Na2CO3和NaHCO3可与HNO3反应，产生新的杂质气体CO2；D项中浓H2SO4不能与NO2反应，无法除去NO2。

5.(双选)将充满某种干燥气体的试管倒置于水中，轻轻振荡，水可以充满试管。

该气体不可能是()A.HCl B．NO2C．NO D．NH3答案BC解析由题意可知气体无剩余。

A项，HCl极易溶于水，可全部溶解，水充满整个试管；B项，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应生成的NO难溶于水，水只能上升到试管的三分之二处；C项，NO难溶于水；D项，NH3极易溶于水，可全部溶解，水充满整个试管。

6.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下图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()A.NO 2、N 2 B ．NO 、CO 2C.NO 2、CO 2 D ．NO 、CO 2、N 2答案 B解析 混合气体无色，气体中不含NO 2，气体通过Na 2O 2后显红棕色，说明原混合气体中含有NO ，且有与Na 2O 2反应生成O 2的气体CO 2，通入水中，溶液呈酸性，且几乎无气体剩余，说明原气体中不含N 2。

7.在常温常压下，a 、b 、c 三支相同的试管中，分别装有等体积混合后的两种气体。