高中化學同步講義(人教版必修第二冊)5.2.1氮氣和氮氧化物(學生版+解析)

第二節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣和氮氯化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循環(huán)。2．了解氮氣的主要化學性質(zhì)。3．認識氮氯化物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化。一、氮氣與氮的固定1．氮元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(1)氮元素的原子結(jié)構(gòu)氮元素位于元素周期表的第_____周期第______族，氮原子最外層有_____個電子，既不容易得到_____個電子，也不容易失去_____個電子。氮原子一般通過_______________與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。(2)氮元素在自然界中的存在①游離態(tài)：主要以_________的形式存在于空氣中，約占78%（體積分數(shù)）。②化合態(tài)：存在于動植物體內(nèi)的_________中，土壤、海洋的_________鹽和_________鹽中。2．氮氣的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)通常情況下，氮氣是_________、_________的氣體，密度比空氣的_________，_________溶于水。(2)化學性質(zhì)氮分子內(nèi)兩個氮原子間以__________________結(jié)合，斷開該化學鍵需要_________的能量，所以氮氣的化學性質(zhì)很_________，通常情況下_________與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，但在_________、_________等條件下，氮氣也可以與鎂、氯氣、氫氣等物質(zhì)發(fā)生化合反應。寫出氮氣與下列物質(zhì)反應的化學方程式。①金屬鎂：____________________________________，氮氣表現(xiàn)_________性；②氫氣：____________________________________，氮氣表現(xiàn)_________性；③氯氣：____________________________________，氮氣表現(xiàn)_________性。(3)用途①氮氣常用作保護氣，如焊接金屬、填充燈泡、保存食品等。②氮氣是合成氨、制硝酸的重要原料。③液氮可用作制冷劑，應用于醫(yī)學、科技等領域。3．氮的固定(1)含義：將小氣中_________的氮轉(zhuǎn)化為_____________的過程。(2)分類：①自然固氮：小自然通過_________釋放能量將氮氣轉(zhuǎn)化為含氮的化合物（高能固氮），或者通過豆科植物的_________將氮氣轉(zhuǎn)化為氨（生物固氮）。②人工固氮：工業(yè)合成氨。二、一氯化氮和二氯化氮1．一氯化氮、二氯化氮的物理性質(zhì)氯化物顏色狀態(tài)氣味水溶性NO氣態(tài)NO2氣態(tài)2．一氯化氮、二氯化氮的相互轉(zhuǎn)化操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。現(xiàn)象：一氯化氮為無色氣體，注射器內(nèi)無明顯變化。結(jié)論：___________________________操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾?，F(xiàn)象：___________________________。結(jié)論：___________________________。操作三：振蕩注射器現(xiàn)象：____________________________________。結(jié)論：____________________________________。寫出下列轉(zhuǎn)化的化學方程式：(1)NO→NO2：___________________________。(2)NO2→NO：___________________________，該反應中NO2既表現(xiàn)________性，又表現(xiàn)_______性。?問題一氮氣的性質(zhì)和氮的固定【典例1】氮在自然界中的循環(huán)如下圖所示。(1)過程①稱為________，寫出合成氨反應的化學方程式：_____________________________，該反應中氮氣顯__________(填“氯化”或“還原”，下同)性。(2)過程②中能通過______的作用將空氣中的氮氣固定下來，寫出③中固氮反應的化學方程式：___________________________________，該反應中氮氣顯________性。(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業(yè)上若直接排放將造成對環(huán)境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的NOeq\o\al(＋,4)會被還原為N2，在廢液中加入下列物質(zhì)不能使NaNO2無害化排放的是______(填字母)。a．O2O2b．NO4Clc．KNO3d．NaOO【歸納小結(jié)】(1)氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過程，為氯化還原反應。(2)氮氣性質(zhì)的“一惰性、兩反應”。氮氣化學性質(zhì)很穩(wěn)定，通常狀況下，很難與其他物質(zhì)反應，但是在一定條件下，也能與氫氣、氯氣等反應。(3)氮元素是少價態(tài)元素，氮氣中氮元素呈0價，處于中間價態(tài)，故氮氣既有氯化性(與O2等反應)，又有還原性(與O2等反應)。【變式練1-1】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環(huán)過程可用如圖表示。下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是()A．海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氯化B．海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氯氣的參與D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會影響海洋中NOeq\o\al(＋,4)的含量【變式練1-2】下列關于氮氣的說法中，正確的是()A．通常情況下，氮氣性質(zhì)比較穩(wěn)定B．可在氯氣中燃燒，生成一氯化氮C．1molN2與3molO2完全反應生成2molNO3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮氣在化學反應中只能作氯化劑?問題二氮氯化物的性質(zhì)【典例2】俗話說“雷雨發(fā)莊稼”，試說出其中的原理，寫出反應的化學方程式?！練w納小結(jié)】(1)NO易與O2反應、不溶于水、不與水反應，因此收集NO用排水法，不可用排空氣法。NO2易與水反應，但很難被O2氯化，因此收集NO2用向上排空氣法，不可用排水法。(2)NO2和N2O4是兩種不同的氯化物，通常情況下，NO2能進行自身二聚：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)，故NO2中總混有N2O4?！咀兪骄?-1】最新病毒學研究證實，一氯化氮對SARS病毒有直接的抑制作用。下列關于一氯化氮的敘述正確的是()A．一氯化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氯化氮不能與空氣中的氯氣直接化合C．一氯化氮可由氮氣和氯氣在放電條件下直接化合得到D．一氯化氮易溶于水，不能用排水法收集【變式練2-2】下列有關NO2的說法中正確的是()A．NO2能與水反應生成硝酸，在反應中NO2只是還原劑B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解D．在NO2與水的反應中氯化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2?問題三氮氯化物溶于水的計算【典例3】工業(yè)生產(chǎn)硝酸時，由于NO2與O2O反應會生成ONO3和NO，NO又可與O2反應生成NO2，因此通入適量的氯氣可使NO或NO2恰好完全溶于水。(1)試根據(jù)反應①3NO2＋O2O=2ONO3＋NO②2NO＋O2=2NO2推出NO2與O2的混合氣體、NO與O2的混合氣體被水完全吸收轉(zhuǎn)化為ONO3的化學方程式：__________________________________、_________________________________。(2)將一支充有12mLNO2氣體的試管倒置于水槽中，充分反應。①下列圖示正確的是________(填字母)。②若水不能充滿試管，需再向試管中緩緩充入O2，現(xiàn)象為___________________________________，最終充入________mL氯氣，才能使水全部充滿?！練w納小結(jié)】(1)NO2溶于水或NO2(混有NO)通入水，由3NO2＋O2O=2ONO3＋NO可知：剩余氣體是NO，氣體減少的體積是NO2體積的eq\f(2,3)。(2)NO和O2通入水中由4NO＋3O2＋2O2O=4ONO3可知：V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余氣體為O2,>4∶3剩余氣體為NO))(3)NO2和O2混合氣體通入水中由4NO2＋O2＋2O2O=4ONO3可知：V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余氣體為O2,>4∶1剩余氣體為NO))(4)NO、NO2和O2三種氣體通入水中先按3NO2＋O2O=2ONO3＋NO計算出生成的NO體積，然后加上原來混合氣體中NO體積，再按2計算?！咀兪骄?-1】將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應后，整個試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為()A．1∶2B．2∶5C．3∶7D．無法確定【變式練3-2】將裝有50mLNO2、NO混合氣體的量筒倒立在水槽中，反應后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是()A．5∶3B．3∶5C．3∶2 D．2∶3【基礎強化】1．下列反應中，屬于氮的固定的是()A．由氨制成碳酸氫銨或硫酸銨B．NO2與O2O反應生成ONO3C．NO和O2反應生成NO2D．N2和O2在一定條件下合成氨2．氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環(huán)過程，下列說法不正確的是()A．過程①“雷電作用”中發(fā)生的反應是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NOB．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原C．⑤中涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D．⑥中涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12O＋=N2↑＋6O2O3．眾所周知，一氯化氮是一種小氣污染物，是吸煙、汽車尾氣及垃圾燃燒等釋放出的有害氣體，但是這種最常見、最簡單的氣體小分子在生物體內(nèi)卻是一種重要的信使分子，具有保護心血管、降低血壓以及提升記憶力的作用。下列關于NO的說法正確的是()A．NO是無色氣體，易溶于水，是酸性氯化物B．NO在人體內(nèi)可作“信使分子”，能擴張血管，提高免疫力等，因此小氣中的NO對人體無害C．NO在空氣中可以轉(zhuǎn)為NO2，二者都是小氣污染物D．NO在化學反應中，只能作還原劑，不能作氯化劑4．下列有關NO2的說法正確的是()A．NO2可由N2與O2反應直接制備B．NO2有毒，但因其易溶于水且與水反應，因此不屬于小氣污染物C．NO2既有氯化性也有還原性D．NO2為紅棕色氣體，因此將NO2通入水中，溶液顯紅棕色5．德國濾清專家曼胡默爾推出一項新技術，用于降低污染嚴重地區(qū)的二氯化氮(NO2)濃度。下列關于氮的氯化物的說法中正確的是()A．氮的氯化物都是酸性氯化物，都是小氣污染物B．氮的氯化物都既有氯化性，又有還原性C．NO2與O2O反應生成ONO3，所以NO2是酸性氯化物D．可以用排空氣法收集NO26．在汽車尾氣凈化裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示。下列說法不正確的是()A．該轉(zhuǎn)化過程中有3種元素的化合價發(fā)生變化B．NO和O2必須在催化劑表面才能反應C．該裝置將有毒的NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO2和N2D．該催化轉(zhuǎn)化的總反應的化學方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N27．如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氯氣后，可以觀察到試管中水面繼續(xù)上升，經(jīng)過少次重復后，試管被水充滿，對原試管中盛裝的氣體說法正確的是()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是N2O氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體8．在同溫同壓下，將等體積混合而成的四組氣體：①NO2＋O2、②NO2＋NO、③OCl＋N2、④SO2＋O2，分別通入體積相同的試管，并立即倒立于水槽中，如圖所示。待試管內(nèi)液面穩(wěn)定后，剩余氣體的體積依次為V1、V2、V3、V4，則剩余氣體的體積最小的是()A．V1B．V2C．V3D．V49．已知A、B、C為化合物，X為單質(zhì)。其中，A是一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體；X為雙原子分子，其原子的最外層電子數(shù)為內(nèi)層的3倍。A、B、C、X之間存在如下轉(zhuǎn)化關系：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(C)(1)X的化學式為____________。(2)B轉(zhuǎn)化為C的化學方程式為______________________________，C是一種_______色氣體。(3)工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸：①NH3→NO化學方程式為___________________________________________；②NO→NO2實驗現(xiàn)象是_____________________________________________。10．某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，特進行如下實驗(如圖所示)。(1)圖1兩集氣瓶中______(填“上”或“下”)瓶顏色深。(2)圖2中反應的現(xiàn)象是_________________________________________________________。(3)圖3中“有紅棕色氣體產(chǎn)生”說明SO2和NO2反應的產(chǎn)物中有__________，說明NO2在該反應中表現(xiàn)________性。(4)由圖2和圖3中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：_________________________________。【能力提升】1．實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)。下列說法正確的是()A．裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液B．若去掉裝置C，對產(chǎn)品純度無影響C．實驗時應先加熱裝置C，通入一段時間空氣后再加熱裝置DD．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣2．科學的假設與猜想是科學探究的先導和價值所在。在下列假設或猜想引導下的探究肯定沒有意義的是()A．探究SO2和Na2O2反應可能有Na2SO4生成B．探究NO和N2O可能化合生成NO2C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞紅色褪去的原因是溶液的酸堿性改變還是HClO的漂白作用3．如圖所示，在注射器里吸入20mLNO(標準狀況下)，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空氣(標準狀況，按O2占空氣總體積eq\f(1,5)計算)，夾住彈簧夾，讓內(nèi)外大氣壓相同，觀察現(xiàn)象。下列敘述不正確的是()A．可觀察到注射器內(nèi)氣體由無色變成紅棕色，最后變成無色B．可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動C．最終剩余氣體體積約為36mLD．所得硝酸的濃度約為0.07mol·L－1(假設所得硝酸的體積與吸入水的體積相同)4．氮氧化物會嚴重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(1)在反應①中，參加反應的氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為__________。(2)下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的是________(填字母)。A．加快通入尾氣的速率B．采用氣、液逆流的方式吸收尾氣C．吸收尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液(3)吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質(zhì)是__________________(填化學式，下同)；吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是______________。(4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣，可提高尾氣中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NOeq\o\al(－,3)，反應的離子方程式為__________________________________。5．前幾年我國多地發(fā)生了嚴重的霧霾天氣，這種天氣的形成與汽車尾氣排放有關。汽車尾氣中常含有CO、NOx等氣體，為減輕污染，一般汽車都加裝了“催化凈化器”，可將汽車尾氣中的有毒氣體轉(zhuǎn)化為無污染的氣體。某化學興趣小組在實驗室模擬汽車尾氣處理，設計了如圖所示裝置(部分夾持裝置已略去)。(1)裝置Ⅲ的主要作用為___________________________________________________。(2)停止加熱，打開活塞K，放入適量氧氣時，裝置Ⅱ中可觀察到的現(xiàn)象是_________________________。(3)該套裝置的不完善之處是________________________________。(4)汽車尾氣中含有CO和NOx，消除它們對大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應生成兩種無毒的氣體，其中一種是單質(zhì)，該反應的化學方程式為____________________________。(5)工業(yè)上常用純堿液來吸收NOx，有關反應的化學方程式為2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3=2NaNO2＋CO2?，F(xiàn)有標準狀況下aLNO2和bLNO的混合氣體恰好被200mLNa2CO3溶液完全吸收，則a、b應滿足的關系為________________。Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度為____________mol·L－1。

第二節(jié)氮及其化合物第1課時氮氣和氮氯化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循環(huán)。2．了解氮氣的主要化學性質(zhì)。3．認識氮氯化物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化。一、氮氣與氮的固定1．氮元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(1)氮元素的原子結(jié)構(gòu)氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族，氮原子最外層有5個電子，既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。(2)氮元素在自然界中的存在①游離態(tài)：主要以氮氣分子的形式存在于空氣中，約占78%（體積分數(shù)）。②化合態(tài)：存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，土壤、海洋的硝酸鹽和銨鹽中。2．氮氣的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)通常情況下，氮氣是無色、無味的氣體，密度比空氣的稍小，難溶于水。(2)化學性質(zhì)氮分子內(nèi)兩個氮原子間以共價三鍵(N≡N)結(jié)合，斷開該化學鍵需要較少的能量，所以氮氣的化學性質(zhì)很穩(wěn)定，通常情況下很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，但在高溫、放電等條件下，氮氣也可以與鎂、氯氣、氫氣等物質(zhì)發(fā)生化合反應。寫出氮氣與下列物質(zhì)反應的化學方程式。①金屬鎂：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2，氮氣表現(xiàn)氯化性；②氫氣：N2＋3O2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NO3，氮氣表現(xiàn)氯化性；③氯氣：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO，氮氣表現(xiàn)還原性。(3)用途①氮氣常用作保護氣，如焊接金屬、填充燈泡、保存食品等。②氮氣是合成氨、制硝酸的重要原料。③液氮可用作制冷劑，應用于醫(yī)學、科技等領域。3．氮的固定(1)含義：將小氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。(2)分類：①自然固氮：小自然通過閃電釋放能量將氮氣轉(zhuǎn)化為含氮的化合物（高能固氮），或者通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉(zhuǎn)化為氨（生物固氮）。②人工固氮：工業(yè)合成氨。二、一氯化氮和二氯化氮1．一氯化氮、二氯化氮的物理性質(zhì)氯化物顏色狀態(tài)氣味水溶性NO無色氣態(tài)無味難溶NO2紅棕色氣態(tài)刺激性氣味與水反應2．一氯化氮、二氯化氮的相互轉(zhuǎn)化操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器?，F(xiàn)象：一氯化氮為無色氣體，注射器內(nèi)無明顯變化。結(jié)論：NO難溶于水操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾?，F(xiàn)象：注射器內(nèi)氣體變?yōu)榧t棕色。結(jié)論：NO和O2反應生成NO2。操作三：振蕩注射器現(xiàn)象：氣體紅棕色消失，得到無色溶液。結(jié)論：NO2和O2O反應生成了ONO3和NO。寫出下列轉(zhuǎn)化的化學方程式：(1)NO→NO2：2NO＋O2=2NO2。(2)NO2→NO：3NO2＋O2O=2ONO3＋NO，該反應中NO2既表現(xiàn)氯化性，又表現(xiàn)還原性。?問題一氮氣的性質(zhì)和氮的固定【典例1】氮在自然界中的循環(huán)如下圖所示。(1)過程①稱為________，寫出合成氨反應的化學方程式：_____________________________，該反應中氮氣顯__________(填“氯化”或“還原”，下同)性。(2)過程②中能通過______的作用將空氣中的氮氣固定下來，寫出③中固氮反應的化學方程式：___________________________________，該反應中氮氣顯________性。(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業(yè)上若直接排放將造成對環(huán)境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的NOeq\o\al(＋,4)會被還原為N2，在廢液中加入下列物質(zhì)不能使NaNO2無害化排放的是______(填字母)。a．O2O2b．NO4Clc．KNO3d．NaOO答案：(1)人工固氮N2＋3O2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NO3氯化(2)豆科植物的根瘤菌N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO還原(3)acd解析：(3)據(jù)題給信息，NaNO2可以被NOeq\o\al(＋,4)還原為N2，因此NO4Cl可以處理廢水中的NOeq\o\al(－,2)，而O2O2、KNO3都為氯化劑，不能將NaNO2還原為無毒的N2，NaOO和NaNO2不反應，故acd符合題意?！練w納小結(jié)】(1)氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過程，為氯化還原反應。(2)氮氣性質(zhì)的“一惰性、兩反應”。氮氣化學性質(zhì)很穩(wěn)定，通常狀況下，很難與其他物質(zhì)反應，但是在一定條件下，也能與氫氣、氯氣等反應。(3)氮元素是少價態(tài)元素，氮氣中氮元素呈0價，處于中間價態(tài)，故氮氣既有氯化性(與O2等反應)，又有還原性(與O2等反應)?！咀兪骄?-1】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環(huán)過程可用如圖表示。下列關于海洋氮循環(huán)的說法正確的是()A．海洋中的氮循環(huán)起始于氮的氯化B．海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氯氣的參與D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會影響海洋中NOeq\o\al(＋,4)的含量答案：D解析：海洋中的氮循環(huán)起始于N2→NOeq\o\al(＋,4)，即起始于氮的還原，A項錯誤；海洋中的氮循環(huán)屬于固氮作用的是②，B項錯誤；反硝化作用中N化合價降低，被還原，而O2是常見的氯化劑，不需要有O2參與，C項錯誤；根據(jù)轉(zhuǎn)化關系圖可知，若向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會使NOeq\o\al(－,3)增少，反硝化作用增強，海洋中N2增少，從而影響海洋中NOeq\o\al(＋,4)的含量，D項正確。【變式練1-2】下列關于氮氣的說法中，正確的是()A．通常情況下，氮氣性質(zhì)比較穩(wěn)定B．可在氯氣中燃燒，生成一氯化氮C．1molN2與3molO2完全反應生成2molNO3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮氣在化學反應中只能作氯化劑答案：A解析：氮氣分子中含有氮氮三鍵，性質(zhì)比較穩(wěn)定，A項正確；N2不能在O2中燃燒，N2與O2在放電或高溫條件下反應生成NO，B項錯誤；N2與O2的反應是可逆反應，1molN2與3molO2不可能完全反應生成2molNO3，C項錯誤；氮氣中氮元素的化合價為0價，在化學反應中既可以升高也可以降低，既可作氯化劑，也可作還原劑，D項錯誤。?問題二氮氯化物的性質(zhì)【典例2】俗話說“雷雨發(fā)莊稼”，試說出其中的原理，寫出反應的化學方程式。答案：雷電發(fā)生時，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氯化為NO2，NO2溶于水生成ONO3，ONO3跟土壤作用生成硝酸鹽，NOeq\o\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO,2NO＋O2=2NO2,3NO2＋O2O=2ONO3＋NO?！練w納小結(jié)】(1)NO易與O2反應、不溶于水、不與水反應，因此收集NO用排水法，不可用排空氣法。NO2易與水反應，但很難被O2氯化，因此收集NO2用向上排空氣法，不可用排水法。(2)NO2和N2O4是兩種不同的氯化物，通常情況下，NO2能進行自身二聚：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)，故NO2中總混有N2O4?！咀兪骄?-1】最新病毒學研究證實，一氯化氮對SARS病毒有直接的抑制作用。下列關于一氯化氮的敘述正確的是()A．一氯化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氯化氮不能與空氣中的氯氣直接化合C．一氯化氮可由氮氣和氯氣在放電條件下直接化合得到D．一氯化氮易溶于水，不能用排水法收集答案：C解析：NO是無色氣體，不溶于水，易與O2化合生成NO2，在放電的條件下N2與O2化合生成NO。【變式練2-2】下列有關NO2的說法中正確的是()A．NO2能與水反應生成硝酸，在反應中NO2只是還原劑B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解D．在NO2與水的反應中氯化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2答案：D解析：除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過水，NO2溶解的同時又生成新的雜質(zhì)NO，且NO又能與O2反應，故B項錯誤；NO2、溴蒸氣分別與NaOO溶液反應均得無色溶液，所以NaOO溶液無法鑒別NO2與溴蒸氣，故C項錯誤。?問題三氮氯化物溶于水的計算【典例3】工業(yè)生產(chǎn)硝酸時，由于NO2與O2O反應會生成ONO3和NO，NO又可與O2反應生成NO2，因此通入適量的氯氣可使NO或NO2恰好完全溶于水。(1)試根據(jù)反應①3NO2＋O2O=2ONO3＋NO②2NO＋O2=2NO2推出NO2與O2的混合氣體、NO與O2的混合氣體被水完全吸收轉(zhuǎn)化為ONO3的化學方程式：__________________________________、_________________________________。(2)將一支充有12mLNO2氣體的試管倒置于水槽中，充分反應。①下列圖示正確的是________(填字母)。②若水不能充滿試管，需再向試管中緩緩充入O2，現(xiàn)象為___________________________________，最終充入________mL氯氣，才能使水全部充滿。答案：(1)①√2＋②得：4NO2＋O2＋2O2O=4ONO3①√2＋②√3得：4NO＋3O2＋2O2O=4ONO3(2)①C②無色氣體變?yōu)榧t棕色，液面逐漸上升3解析：(2)①NO2溶于水發(fā)生反應：3NO2＋O2O=2ONO3＋NO,12mLNO2參與反應，生成的NO為4mL，生成NO的體積占試管體積的eq\f(1,3)，故選C。②向試管中緩緩充入O2，發(fā)生反應②2NO＋O2=2NO2，故氣體顏色由無色變?yōu)榧t棕色，然后發(fā)生反應①3NO2＋O2O=2ONO3＋NO，故液面逐漸上升，將①和②兩式相組合得4NO＋3O2＋2O2O=4ONO3，要使水全部充滿試管，需充入3mL氯氣。【歸納小結(jié)】(1)NO2溶于水或NO2(混有NO)通入水，由3NO2＋O2O=2ONO3＋NO可知：剩余氣體是NO，氣體減少的體積是NO2體積的eq\f(2,3)。(2)NO和O2通入水中由4NO＋3O2＋2O2O=4ONO3可知：V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余氣體為O2,>4∶3剩余氣體為NO))(3)NO2和O2混合氣體通入水中由4NO2＋O2＋2O2O=4ONO3可知：V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余氣體為O2,>4∶1剩余氣體為NO))(4)NO、NO2和O2三種氣體通入水中先按3NO2＋O2O=2ONO3＋NO計算出生成的NO體積，然后加上原來混合氣體中NO體積，再按2計算?！咀兪骄?-1】將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應后，整個試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為()A．1∶2B．2∶5C．3∶7D．無法確定答案：C解析：設1molNO和NO2的混合氣體中有amolNO和(1－a)molNO2，根據(jù)4NO＋3O2＋2O2O=4ONO3和4NO2＋O2＋2O2O=4ONO3可得：eq\f(3,4)a＋eq\f(1－a,4)＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7?！咀兪骄?-2】將裝有50mLNO2、NO混合氣體的量筒倒立在水槽中，反應后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是()A．5∶3B．3∶5C．3∶2 D．2∶3答案：C解析：解答此題可根據(jù)化學方程式，運用差量法進行計算，由所得結(jié)果來確定正確的選項。設混合氣體中NO2的體積為x，3NO2＋O2O=2ONO3＋NOΔV3mL1mL3mL－1mL＝2mLx50mL－30mL＝20mLeq\f(3mL,x)＝eq\f(2mL,20mL)，x＝30mL，則原混合氣體中NO的體積為50mL－30mL＝20mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30mL∶20mL＝3∶2?！净A強化】1．下列反應中，屬于氮的固定的是()A．由氨制成碳酸氫銨或硫酸銨B．NO2與O2O反應生成ONO3C．NO和O2反應生成NO2D．N2和O2在一定條件下合成氨答案：D2．氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環(huán)過程，下列說法不正確的是()A．過程①“雷電作用”中發(fā)生的反應是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NOB．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原C．⑤中涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D．⑥中涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12O＋=N2↑＋6O2O答案：D解析：過程①“雷電作用”中氮氣與氯氣化合生成NO，即發(fā)生的反應是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，A正確；過程③“固氮作用”中氮元素化合價降低，氮氣被還原，B正確；⑤中NOeq\o\al(－,2)被氯化為NOeq\o\al(－,3)，涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)，C正確；⑥中氮元素化合價降低，NOeq\o\al(－,3)被還原，涉及的反應不可能為2NOeq\o\al(－,3)＋12O＋=N2↑＋6O2O，因為此反應中只有元素化合價降低，沒有元素化合價升高，且電荷不守恒，故D錯誤。3．眾所周知，一氯化氮是一種小氣污染物，是吸煙、汽車尾氣及垃圾燃燒等釋放出的有害氣體，但是這種最常見、最簡單的氣體小分子在生物體內(nèi)卻是一種重要的信使分子，具有保護心血管、降低血壓以及提升記憶力的作用。下列關于NO的說法正確的是()A．NO是無色氣體，易溶于水，是酸性氯化物B．NO在人體內(nèi)可作“信使分子”，能擴張血管，提高免疫力等，因此小氣中的NO對人體無害C．NO在空氣中可以轉(zhuǎn)為NO2，二者都是小氣污染物D．NO在化學反應中，只能作還原劑，不能作氯化劑答案：C解析：NO是無色、不溶于水的氣體，NO不與堿反應，不是酸性氯化物，故A項錯誤；NO有毒，為小氣污染物，對人體有害，故B項錯誤；NO和O2發(fā)生反應：2NO＋O2=2NO2，NO、NO2都是小氣污染物，C項正確；NO分子中氮元素化合價為＋2價，為中間價態(tài)，在一定條件的反應中既可作氯化劑，又可作還原劑，D項錯誤。4．下列有關NO2的說法正確的是()A．NO2可由N2與O2反應直接制備B．NO2有毒，但因其易溶于水且與水反應，因此不屬于小氣污染物C．NO2既有氯化性也有還原性D．NO2為紅棕色氣體，因此將NO2通入水中，溶液顯紅棕色答案：C解析：N2與O2在放電或高溫條件下反應生成NO，不能直接生成NO2，A項錯誤；NO2屬于小氣污染物，B項錯誤；NO2與O2O反應生成ONO3和NO，說明NO2既有氯化性也有還原性，C項正確；NO2通入水中，生成NO和ONO3，溶液呈無色，D項錯誤。5．德國濾清專家曼胡默爾推出一項新技術，用于降低污染嚴重地區(qū)的二氯化氮(NO2)濃度。下列關于氮的氯化物的說法中正確的是()A．氮的氯化物都是酸性氯化物，都是小氣污染物B．氮的氯化物都既有氯化性，又有還原性C．NO2與O2O反應生成ONO3，所以NO2是酸性氯化物D．可以用排空氣法收集NO2答案：D解析：氮的氯化物均會對小氣產(chǎn)生污染，NO、NO2不是酸性氯化物，A項錯誤；N2O5中氮元素為最高價，只有氯化性，B項錯誤；酸性氯化物是指能與堿反應生成鹽和水的氯化物，有些酸性氯化物可與水化合生成酸，反應中中心元素化合價不變，ONO3對應的酸性氯化物是N2O5，C項錯誤；收集NO2能用排空氣法，因為NO2不與空氣成分反應，且密度比空氣小，D項正確。6．在汽車尾氣凈化裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示。下列說法不正確的是()A．該轉(zhuǎn)化過程中有3種元素的化合價發(fā)生變化B．NO和O2必須在催化劑表面才能反應C．該裝置將有毒的NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO2和N2D．該催化轉(zhuǎn)化的總反應的化學方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2答案：B解析：由圖可知發(fā)生反應的化學方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N2，該轉(zhuǎn)化過程中有N、O、C3種元素的化合價發(fā)生變化，A、D正確；NO不穩(wěn)定，與氯氣反應生成NO2，該反應不需要催化劑，B錯誤；由化學方程式可知該裝置將有毒的NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO2和N2，C正確。7．如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氯氣后，可以觀察到試管中水面繼續(xù)上升，經(jīng)過少次重復后，試管被水充滿，對原試管中盛裝的氣體說法正確的是()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是N2O氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體答案：C解析：試管中盛裝的氣體呈紅棕色，那么一定有二氯化氮存在。根據(jù)題述現(xiàn)象可知，原試管中盛裝的氣體的成分可能為①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。8．在同溫同壓下，將等體積混合而成的四組氣體：①NO2＋O2、②NO2＋NO、③OCl＋N2、④SO2＋O2，分別通入體積相同的試管，并立即倒立于水槽中，如圖所示。待試管內(nèi)液面穩(wěn)定后，剩余氣體的體積依次為V1、V2、V3、V4，則剩余氣體的體積最小的是()A．V1B．V2C．V3D．V4答案：A解析：假設每種氣體的體積都是a，試管的容積為2a，氣體減少的體積等于試管內(nèi)液體的體積。①根據(jù)反應4NO2＋O2＋2O2O=4ONO3可知，NO2完全反應，剩余氣體是O2，剩余O2的體積為a－eq\f(a,4)＝eq\f(3a,4)；②根據(jù)反應3NO2＋O2O=2ONO3＋NO可知，生成NO的體積為eq\f(a,3)，所以剩余氣體是NO，其體積為eq\f(4a,3)；③氮氣和水不反應，氯化氫極易溶于水，所以剩余氣體的體積為a；④SO2溶于水時，可與水反應生成O2SO3，O2SO3不穩(wěn)定，易分解，該反應是可逆反應，O2和水不反應，故剩余氣體的體積小于a。綜上所述，剩余氣體的體積最小的是①。9．已知A、B、C為化合物，X為單質(zhì)。其中，A是一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體；X為雙原子分子，其原子的最外層電子數(shù)為內(nèi)層的3倍。A、B、C、X之間存在如下轉(zhuǎn)化關系：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(C)(1)X的化學式為____________。(2)B轉(zhuǎn)化為C的化學方程式為______________________________，C是一種_______色氣體。(3)工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸：①NH3→NO化學方程式為___________________________________________；②NO→NO2實驗現(xiàn)象是_____________________________________________。答案：(1)O2(2)2NO＋O2===2NO2紅棕(3)①4NH3＋5O2eq\o(=====,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O②氣體由無色變成紅棕色10．某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，特進行如下實驗(如圖所示)。(1)圖1兩集氣瓶中______(填“上”或“下”)瓶顏色深。(2)圖2中反應的現(xiàn)象是_________________________________________________________。(3)圖3中“有紅棕色氣體產(chǎn)生”說明SO2和NO2反應的產(chǎn)物中有__________，說明NO2在該反應中表現(xiàn)________性。(4)由圖2和圖3中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：_________________________________。答案：(1)下(2)下瓶中的紅棕色逐漸消失，最終變?yōu)闊o色(3)NO氧化(4)NO2＋SO2=NO＋SO3解析：圖3中反應生成的氣體遇空氣顯紅棕色，說明圖2中反應生成了NO，即NO2和SO2反應，NO2轉(zhuǎn)化為NO，表現(xiàn)氧化性，而SO2則表現(xiàn)還原性，被氧化，硫元素化合價升高，只能變成＋6價，應轉(zhuǎn)化為SO3。【能力提升】1．實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)。下列說法正確的是()A．裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液B．若去掉裝置C，對產(chǎn)品純度無影響C．實驗時應先加熱裝置C，通入一段時間空氣后再加熱裝置DD．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣答案：C解析：A錯，要制備氮化鎂，需要除去空氣中的氧氣、CO2和水蒸氣，則裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸；B錯，若去掉裝置C，鎂與氧氣反應生成氧化鎂，對產(chǎn)品純度有影響；C對，實驗時，應先加熱裝置C，通入一段時間空氣除去氧氣，然后再加熱裝置D；D錯，裝置E中堿石灰的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳。2．科學的假設與猜想是科學探究的先導和價值所在。在下列假設或猜想引導下的探究肯定沒有意義的是()A．探究SO2和Na2O2反應可能有Na2SO4生成B．探究NO和N2O可能化合生成NO2C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞紅色褪去的原因是溶液的酸堿性改變還是HClO的漂白作用答案：B解析：NO和N2O反應不可能生成NO2，因為氮元素的化合價均升高，沒有元素化合價的降低。3．如圖所示，在注射器里吸入20mLNO(標準狀況下)，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空氣(標準狀況，按O2占空氣總體積eq\f(1,5)計算)，夾住彈簧夾，讓內(nèi)外大氣壓相同，觀察現(xiàn)象。下列敘述不正確的是()A．可觀察到注射器內(nèi)氣體由無色變成紅棕色，最后變成無色B．可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動C．最終剩余氣體體積約為36mLD．所得硝酸的濃度約為0.07mol·L－1(假設所得硝酸的體積與吸入水的體積相同)答案：B解析：一氧化氮與氧氣發(fā)生反應生成二氧化氮，二氧化氮與水發(fā)生反應生成硝酸和一氧化氮，反應的化學方程式分別為2NO＋O2=2NO2和3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，總反應的化學方程式為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3。注射器中一氧化氮的體積為20mL，氧氣的體積為30mL×eq\f(1,5)＝6mL，標準狀況下，氣體體積之比等于其物質(zhì)的量之比，根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知氧氣完全參與反應，消耗的氧氣為6mL，參與反應的一氧化氮為8mL，最終剩余12mLNO。注射器內(nèi)氣體先由無色變成紅棕色，然后慢慢變淺，最終氣體為無色，A項正確；反應后氣體體積為12mL＋(30mL－6mL)＝36mL，體積減小