3.3 第1课时 自然界中的氮循环 氮气和氮的氧化物 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.3 第1课时 自然界中的氮循环 氮气和氮的氧化物 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 201.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-06 21:43:57 | ||
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文档简介
3.3 第1课时 自然界中的氮循环 氮气和氮的氧化物
【学习目标】
1.了解氮循环的基本过程,认识氮循环中的重要物质。
2.了解氮的固定的相关知识。
3.了解氮的两种氧化物。
4.了解自然界中形成硝酸的过程。
【自主预习】
1.氮元素在自然界中的存在形式
态和 态。
2.自然界中氮的循环
3.氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 水溶性
气态 ρ空气 难溶
4.氮气的化学性质
(1)N2与O2反应
打雷时发生的反应为 。
(2)N2与H2的反应
合成氨的化学方程式为 。
5.氮的固定
(1)定义:将空气中 的氮转化为含氮化合物的过程。
(2)分类
氮的固定
6.氮的氧化物
(1)性质
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO 气态 溶于水
NO2 气态 溶于水
(2)相互转化
①NO→NO2: 。
②NO2→NO: 。
【参考答案】1.游离 化合
2.①硝酸盐 ②N、N和NH3 ③氮的氧化物
3.无色 无味 <
4.(1)N2+O22NO
(2)N2+3H22NH3
5.(1)游离态 (2)①闪电 ②人工 ③合成氨
④仿生固氮
6.(1)无色 无味 有毒 难 红棕色 刺激性
有毒 易
(2)①2NO+O22NO2 ②3NO2+H2O2HNO3+NO
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定。 ( )
(2)“雷雨发庄稼”是由于放电条件有利于游离态的氮转化为化合态。 ( )
(3)NO2是红棕色气体,易溶于水,属于酸性氧化物。 ( )
(4)氮的氧化物均有毒。 ( )
(5)氮气可在氧气中燃烧,生成一氧化氮。 ( )
(6)NO2可由N2和O2直接化合得到。 ( )
(7)NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集。 ( )
(8)把带火星的木条伸入充满NO2和O2混合气体(NO2和O2的物质的量之比为4∶1)的集气瓶中,木条复燃,说明NO2支持燃烧。 ( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2.工业上由氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素,是不是属于氨的固定
【答案】不是;将氮气转化为氮的化合物的方法叫氮的固定。
3.氮循环中含氮物质有多种形式的转化,有的对人类生产、生活有益,有的则产生负面作用,请举例说明。
【答案】①对人类有益:人工固氮如合成氨,不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素,而且为其他化工产品的生产提供了重要的原料。②对人类有害:工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等;工厂废液、生活废水中的氮元素对水体造成污染。
【合作探究】
任务1：自然界中的氮循环
情境导入 氮是生命的基础,植物离不开氮。如果缺少了氮,庄稼便长得又瘦又小,叶子发黄,花也开不大,果实很小。同时,植物也离不开磷和钾,缺少了它们,植物就不会成熟。
在这肥料“三兄弟”中,植物对氮的需求最多。据统计,全世界的庄稼,在一年之内,要从土壤里吸收四千多万吨的氮,远远超过磷和钾。但土壤中的氮含量很少,这怎么办呢
人们利用氢气在高温高压下与氮气化合生成氨,然后就可以制成各种氮肥,弥补了土壤中氮的不足。不但植物离不开氮,动物和人同样也离不开氮。氮是蛋白质的重要成分,蛋白质又是细胞的主要成分。所以,只要有生命的东西,都离不开氮。
问题生成
1.为什么地球上的动植物不能直接利用大气中的氮元素
【答案】主要原因在于氮气分子十分稳定,大多数生物体没办法直接利用。
2.氮在自然界中主要的存在形式有哪些
【答案】大部分以氮气的形式存在,少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在。
3.自然界固定氮的主要途径有哪两种
【答案】一是闪电固氮,二是生物固氮。
4.人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿来的
【答案】人体里的蛋白质中的氮是从外界摄入的,特别是肉类、蛋类物质等。若溯本求源,则来自大气中的N2。
【典型例题】
【例1】下列关于自然界中氮循环(如图所示)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、氧三种元素也参加了氮循环
【答案】A
【解析】合成氨反应中,氮元素的化合价降低,被还原,A项错误;硝酸盐转化为蛋白质后经动物消化,蛋白质转化为氨气和铵盐,实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化,并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环,C、D两项正确。
任务2：氮气和氮的氧化物
情境导入
1.俗话说“一场雷雨一场肥”,这句谚语中包含着什么样的科学道理
2.中国汽车销量增长幅度很大,同时也带来了空气污染。汽车尾气转化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。
问题生成
1.为什么说“雷雨发庄稼” 写出该过程涉及的化学方程式。
【答案】空气中的氮气与氧气在雷电的作用下会生成一氧化氮,NO经过一系列的变化最终转化为硝酸和硝酸盐,而随雨水一块降落至地面。这样雨水中会含有一定量的氮元素,对植物来说这就是氮肥,因此俗话说“一场雷雨一场肥”或“雷雨发庄稼”等。该过程涉及的化学方程式:①N2+O22NO;②2NO+O22NO2;③3NO2+H2O2HNO3+NO。
2.N2在一定的条件下能与O2、H2或Mg发生反应,反应条件说明N2具有什么样的性质 从氧化还原反应角度分析,N2与上述物质反应分别表现了什么性质
【答案】N2与O2需要在放电时才能微弱地发生反应,与H2需要在高温、高压、催化剂条件下才能反应,说明N2的性质很稳定。N2与O2反应时表现还原性,与H2或Mg反应时表现氧化性。
3.汽车尾气的主要污染物包括哪些 有哪些危害
【答案】汽油不完全燃烧生成CO;高温条件下氮气与氧气反应生成NO,部分NO与氧气反应生成NO2,故汽车尾气的主要污染物为CO、NO2、NO等。汽车尾气被人体吸收会造成伤害,排入大气会引起光化学烟雾、硝酸型酸雨等。
4.据图分析,写出汽车尾气转化装置里发生的反应。在反应中氮的氧化物分别表现什么性质
【答案】由图中进出的物质可知,发生的反应为2NO+O22NO2、2NO2+4CO4CO2+N2,第一个反应中NO表现还原性,第二个反应中NO2表现氧化性。
【核心归纳】
1.氮气的性质及工业制法
(1)氮气的密度与空气的接近,只能用排水法收集。
(2)在高温、高压、放电等条件下,N2能与H2、O2、Mg等发生化学反应。
①氮气与氢气反应:N2+3H22NH3,该反应是工业合成氨的原理。
②氮气与氧气反应:N2+O22NO。
③氮气与镁反应:3Mg+N2Mg3N2。
(3)工业制法:空气中含有大量的氮气,空气是工业制氮气的主要原料,生产方法主要是分离液态空气,并制得液态氮。
2.NO、NO2的性质比较
物质 NO NO2
色、态、味、毒性 无色、无味、有毒气体 红棕色、有刺激性气味、有毒气体
水溶性 不溶于水 易溶于水
与氧气反应 2NO+O22NO2 不反应
与水反应 不反应 3NO2+H2O 2HNO3+NO(自身氧化还原)
与氧气、水同时作用 4NO+3O2+2H2O4HNO3 4NO2+O2+2H2O4HNO3
氧化性 有氧化性,但通常情况下表现出还原性 强氧化性,在溶液中生成硝酸,能氧化S2-、I-、Fe2+等离子
对环境的影响 有毒,大气污染物之一 有毒,大气污染物之一
【典型例题】
【例2】下列有关反应3NO2+H2O2HNO3+NO的说法正确的是( )。
A.氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应,则有3 mol电子发生转移
【答案】A
【解析】该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,HNO3为氧化产物,NO为还原产物。HNO3与NO的物质的量之比为2∶1,还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6 mol NO2参与反应,则转移4 mol电子。
【例3】在标准状况下,将O2和NO2按体积之比1∶4充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( )。
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
【答案】C
【解析】设烧瓶的体积为V L,由4NO2+O2+2H2O4HNO3知NO2的体积为V L。又O2和NO2的体积比为1∶4,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为V L,NO2的物质的量为V L÷22.4 L·mol-1=V mol,所以硝酸的物质的量浓度为V mol÷V L= mol·L-1。
方法技巧：氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时,可根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO,利用气体体积的变化差值进行计算。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水时,根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3:
当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时,恰好反应,无剩余气体;
当V(NO2)∶V(O2)<4∶1时,剩余氧气;
当V(NO2)∶V(O2)>4∶1时,NO2过量,剩余气体为NO,且体积为过量NO2体积的1/3。
(3)NO和O2同时通入水中,此时的反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3:
当V(NO) ∶V(O2) =4∶3时,恰好反应,无剩余气体;
当V(NO)∶V(O2)<4∶3时,剩余氧气;
当V(NO)∶V(O2)>4∶3时,剩余NO。
(4)规律延伸:
将方程式4NO2+O2+2H2O4HNO3与4NO+3O2+2H2O4HNO3相加可以得到方程式NO2+NO +O2+H2O2HNO3,由此可知NO、NO2、O2等体积混合时恰好能被水完全吸收,但混合气体能被水完全吸收时三者不一定是等体积,其实只需要将混合气体的O2分为两部分,一部分恰好与NO反应,另一部分恰好与NO2反应即可。
【随堂检测】
1.大家在吃薯条等膨化食品时,会发现袋子里的东西并不多却鼓鼓囊囊的,袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。主要作用有三个:①延长食品的保质期;②可以抵御外界潮气的侵入;③保护食品不被压碎。
下列关于N2性质的叙述中错误的是( )。
A.氢气在氮气中能燃烧
B.氮气既具有氧化性,又具有还原性
C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定
D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮
【答案】A
【解析】N2不是助燃气体,N2与H2化合需在高温、高压、催化剂的条件下进行。
2.将一支盛满NO2气体的试管倒置在水槽中,最终试管内液面的变化是( )。
【答案】A
【解析】由反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知,反应后V(NO)是反应前V(NO2)的,则液面上升到试管的处。
3.下列对NO、NO2的描述,正确的是( )。
A.NO是红棕色气体,易溶于水,是酸性氧化物
B.NO2可用排水法收集,且可由N2和O2化合而得到
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是大气污染物
D.NO密度比空气大,可用排空气法收集
【答案】C
【解析】NO是无色难溶于水的气体,不与碱反应,不是酸性氧化物,A项错误;NO2能与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,N2和O2反应生成NO,B项错误;NO和O2发生反应2NO+O22NO2,NO2与H2O反应生成NO,NO、NO2都是大气污染物,C项正确;NO易与O2反应,不能用排空气法收集,D项错误。
4.近年来,科学家发现NO结合血红蛋白的能力比CO还强,更容易造成人体缺氧;同时NO作为一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。因而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题:
(1)NO对环境的危害主要是 (填标号)。
A.破坏臭氧层
B.高温下能使一些金属被氧化
C.形成酸雨
D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+的酶的活化中心,亚硝酸根离子(N)可转化为NO,写出Cu+和N在酸性水溶液中反应的离子方程式: 。
(3)常温下,在一个体积固定的容器里,把NO气体压缩到100个大气压。将容器中气体加热到50 ℃,发现气体的压强迅速下降,至略小于下降前压强的时就不再变化,已知其中一种产物为N2O,写出上述变化的化学方程式: 。
【答案】(1)AC
(2)Cu++N+2H+Cu2++NO↑+H2O
(3)3NON2O+NO2
【解析】(1)NO对环境的危害主要是破坏臭氧层和被空气中氧气氧化为NO2,再与水反应产生硝酸而形成酸雨,故选AC。(2)N转化为NO是还原反应,所以Cu+被氧化为Cu2+,Cu+和N在酸性水溶液中反应的离子方程式为Cu++N+2H+Cu2++NO↑+H2O。(3)若NO转化为N2O和O2,则气体的压强下降至原来的,不符合题意;若NO转化为N2O和NO2,少量NO2转化为N2O4,则气体的压强下降至略小于原来的,符合题意,所以上述变化的化学方程式为3NON2O+NO2。
2
【学习目标】
1.了解氮循环的基本过程,认识氮循环中的重要物质。
2.了解氮的固定的相关知识。
3.了解氮的两种氧化物。
4.了解自然界中形成硝酸的过程。
【自主预习】
1.氮元素在自然界中的存在形式
态和 态。
2.自然界中氮的循环
3.氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 水溶性
气态 ρ空气 难溶
4.氮气的化学性质
(1)N2与O2反应
打雷时发生的反应为 。
(2)N2与H2的反应
合成氨的化学方程式为 。
5.氮的固定
(1)定义:将空气中 的氮转化为含氮化合物的过程。
(2)分类
氮的固定
6.氮的氧化物
(1)性质
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO 气态 溶于水
NO2 气态 溶于水
(2)相互转化
①NO→NO2: 。
②NO2→NO: 。
【参考答案】1.游离 化合
2.①硝酸盐 ②N、N和NH3 ③氮的氧化物
3.无色 无味 <
4.(1)N2+O22NO
(2)N2+3H22NH3
5.(1)游离态 (2)①闪电 ②人工 ③合成氨
④仿生固氮
6.(1)无色 无味 有毒 难 红棕色 刺激性
有毒 易
(2)①2NO+O22NO2 ②3NO2+H2O2HNO3+NO
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定。 ( )
(2)“雷雨发庄稼”是由于放电条件有利于游离态的氮转化为化合态。 ( )
(3)NO2是红棕色气体,易溶于水,属于酸性氧化物。 ( )
(4)氮的氧化物均有毒。 ( )
(5)氮气可在氧气中燃烧,生成一氧化氮。 ( )
(6)NO2可由N2和O2直接化合得到。 ( )
(7)NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集。 ( )
(8)把带火星的木条伸入充满NO2和O2混合气体(NO2和O2的物质的量之比为4∶1)的集气瓶中,木条复燃,说明NO2支持燃烧。 ( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2.工业上由氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素,是不是属于氨的固定
【答案】不是;将氮气转化为氮的化合物的方法叫氮的固定。
3.氮循环中含氮物质有多种形式的转化,有的对人类生产、生活有益,有的则产生负面作用,请举例说明。
【答案】①对人类有益:人工固氮如合成氨,不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素,而且为其他化工产品的生产提供了重要的原料。②对人类有害:工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等;工厂废液、生活废水中的氮元素对水体造成污染。
【合作探究】
任务1：自然界中的氮循环
情境导入 氮是生命的基础,植物离不开氮。如果缺少了氮,庄稼便长得又瘦又小,叶子发黄,花也开不大,果实很小。同时,植物也离不开磷和钾,缺少了它们,植物就不会成熟。
在这肥料“三兄弟”中,植物对氮的需求最多。据统计,全世界的庄稼,在一年之内,要从土壤里吸收四千多万吨的氮,远远超过磷和钾。但土壤中的氮含量很少,这怎么办呢
人们利用氢气在高温高压下与氮气化合生成氨,然后就可以制成各种氮肥,弥补了土壤中氮的不足。不但植物离不开氮,动物和人同样也离不开氮。氮是蛋白质的重要成分,蛋白质又是细胞的主要成分。所以,只要有生命的东西,都离不开氮。
问题生成
1.为什么地球上的动植物不能直接利用大气中的氮元素
【答案】主要原因在于氮气分子十分稳定,大多数生物体没办法直接利用。
2.氮在自然界中主要的存在形式有哪些
【答案】大部分以氮气的形式存在,少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在。
3.自然界固定氮的主要途径有哪两种
【答案】一是闪电固氮,二是生物固氮。
4.人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿来的
【答案】人体里的蛋白质中的氮是从外界摄入的,特别是肉类、蛋类物质等。若溯本求源,则来自大气中的N2。
【典型例题】
【例1】下列关于自然界中氮循环(如图所示)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、氧三种元素也参加了氮循环
【答案】A
【解析】合成氨反应中,氮元素的化合价降低,被还原,A项错误;硝酸盐转化为蛋白质后经动物消化,蛋白质转化为氨气和铵盐,实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化,并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环,C、D两项正确。
任务2：氮气和氮的氧化物
情境导入
1.俗话说“一场雷雨一场肥”,这句谚语中包含着什么样的科学道理
2.中国汽车销量增长幅度很大,同时也带来了空气污染。汽车尾气转化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。
问题生成
1.为什么说“雷雨发庄稼” 写出该过程涉及的化学方程式。
【答案】空气中的氮气与氧气在雷电的作用下会生成一氧化氮,NO经过一系列的变化最终转化为硝酸和硝酸盐,而随雨水一块降落至地面。这样雨水中会含有一定量的氮元素,对植物来说这就是氮肥,因此俗话说“一场雷雨一场肥”或“雷雨发庄稼”等。该过程涉及的化学方程式:①N2+O22NO;②2NO+O22NO2;③3NO2+H2O2HNO3+NO。
2.N2在一定的条件下能与O2、H2或Mg发生反应,反应条件说明N2具有什么样的性质 从氧化还原反应角度分析,N2与上述物质反应分别表现了什么性质
【答案】N2与O2需要在放电时才能微弱地发生反应,与H2需要在高温、高压、催化剂条件下才能反应,说明N2的性质很稳定。N2与O2反应时表现还原性,与H2或Mg反应时表现氧化性。
3.汽车尾气的主要污染物包括哪些 有哪些危害
【答案】汽油不完全燃烧生成CO;高温条件下氮气与氧气反应生成NO,部分NO与氧气反应生成NO2,故汽车尾气的主要污染物为CO、NO2、NO等。汽车尾气被人体吸收会造成伤害,排入大气会引起光化学烟雾、硝酸型酸雨等。
4.据图分析,写出汽车尾气转化装置里发生的反应。在反应中氮的氧化物分别表现什么性质
【答案】由图中进出的物质可知,发生的反应为2NO+O22NO2、2NO2+4CO4CO2+N2,第一个反应中NO表现还原性,第二个反应中NO2表现氧化性。
【核心归纳】
1.氮气的性质及工业制法
(1)氮气的密度与空气的接近,只能用排水法收集。
(2)在高温、高压、放电等条件下,N2能与H2、O2、Mg等发生化学反应。
①氮气与氢气反应:N2+3H22NH3,该反应是工业合成氨的原理。
②氮气与氧气反应:N2+O22NO。
③氮气与镁反应:3Mg+N2Mg3N2。
(3)工业制法:空气中含有大量的氮气,空气是工业制氮气的主要原料,生产方法主要是分离液态空气,并制得液态氮。
2.NO、NO2的性质比较
物质 NO NO2
色、态、味、毒性 无色、无味、有毒气体 红棕色、有刺激性气味、有毒气体
水溶性 不溶于水 易溶于水
与氧气反应 2NO+O22NO2 不反应
与水反应 不反应 3NO2+H2O 2HNO3+NO(自身氧化还原)
与氧气、水同时作用 4NO+3O2+2H2O4HNO3 4NO2+O2+2H2O4HNO3
氧化性 有氧化性,但通常情况下表现出还原性 强氧化性,在溶液中生成硝酸,能氧化S2-、I-、Fe2+等离子
对环境的影响 有毒,大气污染物之一 有毒,大气污染物之一
【典型例题】
【例2】下列有关反应3NO2+H2O2HNO3+NO的说法正确的是( )。
A.氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应,则有3 mol电子发生转移
【答案】A
【解析】该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,HNO3为氧化产物,NO为还原产物。HNO3与NO的物质的量之比为2∶1,还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6 mol NO2参与反应,则转移4 mol电子。
【例3】在标准状况下,将O2和NO2按体积之比1∶4充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( )。
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
【答案】C
【解析】设烧瓶的体积为V L,由4NO2+O2+2H2O4HNO3知NO2的体积为V L。又O2和NO2的体积比为1∶4,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为V L,NO2的物质的量为V L÷22.4 L·mol-1=V mol,所以硝酸的物质的量浓度为V mol÷V L= mol·L-1。
方法技巧：氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时,可根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO,利用气体体积的变化差值进行计算。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水时,根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3:
当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时,恰好反应,无剩余气体;
当V(NO2)∶V(O2)<4∶1时,剩余氧气;
当V(NO2)∶V(O2)>4∶1时,NO2过量,剩余气体为NO,且体积为过量NO2体积的1/3。
(3)NO和O2同时通入水中,此时的反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3:
当V(NO) ∶V(O2) =4∶3时,恰好反应,无剩余气体;
当V(NO)∶V(O2)<4∶3时,剩余氧气;
当V(NO)∶V(O2)>4∶3时,剩余NO。
(4)规律延伸:
将方程式4NO2+O2+2H2O4HNO3与4NO+3O2+2H2O4HNO3相加可以得到方程式NO2+NO +O2+H2O2HNO3,由此可知NO、NO2、O2等体积混合时恰好能被水完全吸收,但混合气体能被水完全吸收时三者不一定是等体积,其实只需要将混合气体的O2分为两部分,一部分恰好与NO反应,另一部分恰好与NO2反应即可。
【随堂检测】
1.大家在吃薯条等膨化食品时,会发现袋子里的东西并不多却鼓鼓囊囊的,袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。主要作用有三个:①延长食品的保质期;②可以抵御外界潮气的侵入;③保护食品不被压碎。
下列关于N2性质的叙述中错误的是( )。
A.氢气在氮气中能燃烧
B.氮气既具有氧化性,又具有还原性
C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定
D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮
【答案】A
【解析】N2不是助燃气体,N2与H2化合需在高温、高压、催化剂的条件下进行。
2.将一支盛满NO2气体的试管倒置在水槽中,最终试管内液面的变化是( )。
【答案】A
【解析】由反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知,反应后V(NO)是反应前V(NO2)的,则液面上升到试管的处。
3.下列对NO、NO2的描述,正确的是( )。
A.NO是红棕色气体,易溶于水,是酸性氧化物
B.NO2可用排水法收集,且可由N2和O2化合而得到
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是大气污染物
D.NO密度比空气大,可用排空气法收集
【答案】C
【解析】NO是无色难溶于水的气体,不与碱反应,不是酸性氧化物,A项错误;NO2能与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,N2和O2反应生成NO,B项错误;NO和O2发生反应2NO+O22NO2,NO2与H2O反应生成NO,NO、NO2都是大气污染物,C项正确;NO易与O2反应,不能用排空气法收集,D项错误。
4.近年来,科学家发现NO结合血红蛋白的能力比CO还强,更容易造成人体缺氧;同时NO作为一种传递神经信息的“信使分子”,在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。因而成为当前生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题:
(1)NO对环境的危害主要是 (填标号)。
A.破坏臭氧层
B.高温下能使一些金属被氧化
C.形成酸雨
D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+的酶的活化中心,亚硝酸根离子(N)可转化为NO,写出Cu+和N在酸性水溶液中反应的离子方程式: 。
(3)常温下,在一个体积固定的容器里,把NO气体压缩到100个大气压。将容器中气体加热到50 ℃,发现气体的压强迅速下降,至略小于下降前压强的时就不再变化,已知其中一种产物为N2O,写出上述变化的化学方程式: 。
【答案】(1)AC
(2)Cu++N+2H+Cu2++NO↑+H2O
(3)3NON2O+NO2
【解析】(1)NO对环境的危害主要是破坏臭氧层和被空气中氧气氧化为NO2,再与水反应产生硝酸而形成酸雨,故选AC。(2)N转化为NO是还原反应,所以Cu+被氧化为Cu2+,Cu+和N在酸性水溶液中反应的离子方程式为Cu++N+2H+Cu2++NO↑+H2O。(3)若NO转化为N2O和O2,则气体的压强下降至原来的,不符合题意;若NO转化为N2O和NO2,少量NO2转化为N2O4,则气体的压强下降至略小于原来的,符合题意,所以上述变化的化学方程式为3NON2O+NO2。
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