第二节 氮及其化合物
课时1 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1.结合氮元素在元素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.用实验探究的方法,掌握NO和NO2、氨和铵盐、硝酸的主要性质,培养“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的核心素养。
3.根据生活和生产中的环境问题,了解酸雨及其防治,培养“科学态度与社会责任”的核心素养。
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ⅤA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。
2 氮气的物理性质
N2是一种无色、无味的气体,密度比空气小,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,氮氮三键很难断裂,N2的化学性质很稳定。
(2)化学性质
N2在高温、放电等条件下,获得足够的能量,使N≡N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。
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。
二、一氧化氮和二氧化氮
一氧化氮和二氧化氮的性质比较
物质 NO NO2
物理性质 无色、不溶于水的有毒气体 红棕色、有刺激性气味的有毒气体,易液化、易溶于水
物质 NO NO2
制取方法 N2+O22NO 2NO+O2===2NO2
收集方法 排水法 向上排空气法
与氧气 2NO+O2===2NO2 不反应
与水 不反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO
例题1 (不定项选择题)下列关于N2、NO和NO2说法不正确的是 ( )
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.白磷易燃烧而N2需放电才反应,说明P的非金属性比N的强
C.可以用水除去NO中混有的NO2
D.NO是氮的最低价氧化物,NO2是氮的最高价氧化物
【解析】N2在放电或高温的条件下能与氧气反应生成NO,电焊时不能用N2作保护气,A项错误;N2需放电才反应是因为氮原子之间的化学键非常稳定,不是因为氮元素的非金属性弱于磷元素,B项错误;NO2与水反应可以生成不溶于水的NO,可以用水除去NO中混有的NO2,C项正确;氮的最低价氧化物是N2O,最高价氧化物是N2O5,D项错误。
【答案】ABD
例题2 穆拉德等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能,近年来该领域研究有很大进展,因此这三位教授荣获1998年诺贝尔生理学或医学奖。下列关于NO的叙述不正确的是 ( )
A.在放电条件下,N2和O2可以直接化合成NO
B.NO气体不溶于水
C.打开盛有NO气体的瓶盖,立即看到瓶口有红棕色气体生成
D.NO是红棕色气体
【解析】在放电条件下,N2和O2可以直接化合成NO,A正确;NO气体不溶于水,B正确;打开盛有NO气体的瓶盖,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2气体,C正确;NO是无色气体,D不正确。
【答案】D
例题3 部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.a的氧化或还原均可实现氮的固定
B.b是红棕色气体,b常温下可转化为c
C.常温下d的稀溶液可保存在铝制容器中
D.e点所示物质一定是一种复合肥料
【解析】氮的固定是将大气中的N2转化为氮的化合物的过程,分为人工固氮和自然固氮,常见的人工固氮有氮气和氢气反应生成氨气,常见的自然固氮有氮气和氧气在闪电条件下反应生成一氧化氮,氮气中的氮元素化合价可以升高也可以降低,A正确;+2价的氧化物是NO,NO是无色气体,B错误;常温下浓硝酸可保存在铝制容器中,稀硝酸常温下会与铝反应,C错误;e点所示的盐种类很多,硝酸钾是复合肥料,硝酸钠则不是,D错误。
【答案】A
例题4 在汽车尾气系统中安装转化器,能有效降低CO、NO、NO2等气体的排放,其中涉及的一个转化反应为2CO+2NO N2+2CO2,下列说法正确的是 ( )
A.催化剂能使氮的氧化物完全转化为N2
B.采用较长的排气管能杜绝污染性气体的排放
C.汽车排放管的高温有利于提高该反应的速率
D.加装催化转化器之后,汽车行驶不再产生污染气体
【解析】涉及的转化反应为可逆反应,氮的氧化物不能完全转化为N2,A不正确;采用较长的排气管也不能杜绝污染性气体的排放,B不正确;高温能加快反应速率,有利于提高该反应的速率,C正确;加装催化装置,不能使污染气体的转化率达到100%,不能杜绝污染物CO、NO的产生,D不正确。
【答案】C
例题5 湿润的土壤中,氮元素的转化过程如图所示:
在形成NO2和N的过程中 ( )
A.N作还原剂
B.N被氧化
C.N作氧化剂
D.N被氧化
【解析】N转化为NO2,氮元素化合价降低,被还原,作氧化剂,A和B均不正确;N转化为N的过程中,氮元素化合价升高,被氧化,作还原剂,C不正确,D正确。
【答案】D
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课时1 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1.结合氮元素在元素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.用实验探究的方法,掌握NO和NO2、氨和铵盐、硝酸的主要性质,培养“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的核心素养。
3.根据生活和生产中的环境问题,了解酸雨及其防治,培养“科学态度与社会责任”的核心素养。
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 周期、第 族。氮原子的最外电子层有 个电子,既不容易得到 个电子,也不容易失去 个电子。因此,氮原子一般通过 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 中,还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 和 中。
2 氮气的物理性质
N2是一种 色、 味的气体,密度比空气 , 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 ,氮氮三键很难断裂,N2的化学性质很稳定。
(2)化学性质
N2在 等条件下,获得足够的能量,使N≡N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。
4 氮的固定
将大气中 的氮转化为 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 。
二、一氧化氮和二氧化氮
一氧化氮和二氧化氮的性质比较
物质 NO NO2
物理性质 色、 溶于水的有毒气体 色、有 气味的有毒气体,易液化、 溶于水
物质 NO NO2
制取方法 N2+O22NO 2NO+O2===2NO2
收集方法
与氧气 2NO+O2===2NO2 不反应
与水 不反应 3NO2+H2O===2HNO3+NO
例题1 (不定项选择题)下列关于N2、NO和NO2说法不正确的是 ( )
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.白磷易燃烧而N2需放电才反应,说明P的非金属性比N的强
C.可以用水除去NO中混有的NO2
D.NO是氮的最低价氧化物,NO2是氮的最高价氧化物
例题2 穆拉德等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能,近年来该领域研究有很大进展,因此这三位教授荣获1998年诺贝尔生理学或医学奖。下列关于NO的叙述不正确的是 ( )
A.在放电条件下,N2和O2可以直接化合成NO
B.NO气体不溶于水
C.打开盛有NO气体的瓶盖,立即看到瓶口有红棕色气体生成
D.NO是红棕色气体
例题3 部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.a的氧化或还原均可实现氮的固定
B.b是红棕色气体,b常温下可转化为c
C.常温下d的稀溶液可保存在铝制容器中
D.e点所示物质一定是一种复合肥料
例题4 在汽车尾气系统中安装转化器,能有效降低CO、NO、NO2等气体的排放,其中涉及的一个转化反应为2CO+2NO N2+2CO2,下列说法正确的是 ( )
A.催化剂能使氮的氧化物完全转化为N2
B.采用较长的排气管能杜绝污染性气体的排放
C.汽车排放管的高温有利于提高该反应的速率
D.加装催化转化器之后,汽车行驶不再产生污染气体
例题5 湿润的土壤中,氮元素的转化过程如图所示:
在形成NO2和N的过程中 ( )
A.N作还原剂
B.N被氧化
C.N作氧化剂
D.N被氧化
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