第03講-氮?dú)?、氮的氧化?教師版)

第03講第03講氮?dú)狻⒌难趸镏R(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)預(yù)習(xí)知識(shí)預(yù)習(xí)一、氮元素的存在形式二、自然界中氮的循環(huán)三、氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)氮?dú)馐且环N無色無味的氣體，難溶于水，密度與空氣相近?；瘜W(xué)性質(zhì)①與O2反應(yīng)：_____________________________________。②與H2反應(yīng)：_____________________________________。③與Mg反應(yīng)：____________________________________?！敬鸢浮縉2+O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NON2+3H22NH3N2+3Mgeq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Mg3N2四、氮的固定1．概念：把空氣中_________態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈腳________的過程。2．分類：（1）自然固氮：大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物，或豆科植物根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨。（2）人工固氮：如工業(yè)合成氨。【答案】游離化合物五、NO、NO2的性質(zhì)1．性質(zhì)對(duì)比NONO2物理性質(zhì)無色、有毒氣體、不溶于水________色、有刺激性氣味、有毒氣體、易溶于水化學(xué)性質(zhì)常溫下易與O2反應(yīng)：_________________________與水反應(yīng)，制硝酸：_____________________________【答案】紅棕2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO實(shí)驗(yàn)探究——NO2溶于水實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器無明顯現(xiàn)象NO不溶于水打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾無色氣體變?yōu)榧t棕色，注射器活塞向左移動(dòng)NO與O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2振蕩注射器紅棕色氣體變?yōu)闊o色，注射器活塞繼續(xù)向左移動(dòng)NO2溶于水生成無色的NO對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題型一：氮的固定【例1】起固定氮作用的化學(xué)反應(yīng)是A．氮?dú)馀c氫氣在一定條件下反應(yīng)生成氨氣B．一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮C．氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮D．由氨氣制碳酸氫銨和硫酸銨【答案】A【分析】氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)的氮?！驹斀狻緼.氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，故A正確；B.氮元素始終是化合態(tài)，故B錯(cuò)誤；C.氮元素始終是化合態(tài)，故C錯(cuò)誤；D.氮元素始終是化合態(tài)，故D錯(cuò)誤；答案選A。題型二：氮的循環(huán)【變2-1】氮元素在海洋中的循環(huán)，是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程可用如圖表示，下列關(guān)于海洋氮循環(huán)的說法中正確的是A．海洋中不存在游離態(tài)的氮B．②中的含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化屬于氮的固定C．④中的含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化屬于氮的還原D．向海洋中排放含的廢水不會(huì)影響的含量【答案】B【詳解】A．游離態(tài)的氮指零價(jià)態(tài)的氮，有氮?dú)?，故A錯(cuò)誤；B．②中氮?dú)廪D(zhuǎn)化為銨根離子，氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)，屬于氮的固定，故B正確；C．④中氮元素的化合價(jià)升高，氮元素被氧化，故C錯(cuò)誤；D．轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中硝酸根離子增多，反硝化作用增強(qiáng)，向海洋排放含的廢水會(huì)影響海洋中的含量，故D錯(cuò)誤；故選B。題型三：氮?dú)獾男再|(zhì)【例3】下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法錯(cuò)誤的是A．氮?dú)庠谕ǔＧ闆r下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸B．液氮可用于醫(yī)學(xué)和高科技領(lǐng)域，制造低溫環(huán)境C．利用氮?dú)獾姆€(wěn)定性，工業(yè)上用來替代稀有氣體作焊接金屬的保護(hù)氣D．在高溫高壓、催化劑條件下與氫氣反應(yīng)時(shí)，氮?dú)庾鬟€原劑【答案】D【詳解】A．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在通常情況下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸，A項(xiàng)正確；B．液氨汽化吸熱，可用于制造低溫環(huán)境，B項(xiàng)正確；C．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，可用作焊接金屬的保護(hù)氣，C項(xiàng)正確；D．氮?dú)馀c氫氣生成氨氣的反應(yīng)中，N的化合價(jià)從0降低到，作氧化劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。題型四：一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)【變4】下列有關(guān)NO2的說法正確的是A．NO2可由N2與O2放電反應(yīng)直接制備B．NO2有毒，但因其易溶于水且與水反應(yīng)，因此不屬于大氣污染物C．NO2既有氧化性也有還原性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【詳解】A．N2和O2在放電或高溫條件反應(yīng)生成NO，一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，不能直接生成，A錯(cuò)誤；B．NO2是有刺激性的有毒氣體，排放到空氣中會(huì)引起酸雨、引起光化學(xué)煙霧，屬于大氣污染物之一，B錯(cuò)誤；C．NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，說明NO2既有氧化性也有還原性，C正確；D．NO2通入水中，生成NO和HNO3，溶液無色，D錯(cuò)誤；答案選C?！军c(diǎn)睛】二氧化氮不但能形成酸雨，在日光照射下，二氧化氮還能使氧氣經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)生成臭氧。臭氧與空氣中的一些碳?xì)浠衔锇l(fā)生作用后，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧，人們稱它為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧對(duì)人體健康、植物生長(zhǎng)等都有很大的危害?！咀?-1】下列關(guān)于SO2和NO2的敘述正確的是A．通常條件下，都是無色氣體，都易溶于水B．都是酸性氧化物，其水溶液都是強(qiáng)酸C．都可使品紅溶液褪色，加熱時(shí)紅色又能再現(xiàn)D．都能跟堿溶液反應(yīng)【答案】D【分析】酸性氧化物是指與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,且反應(yīng)不能為氧化還原反應(yīng)。NO2與NaOH反應(yīng)生成NaNO2與NaNO3和水，是氧化還原反應(yīng)，據(jù)此分析?！驹斀狻緼．通常條件下，SO2是無色氣體，NO2是紅棕色氣體，故A錯(cuò)誤；B．SO2是酸性氧化物，但NO2不是酸性氧化物，故B錯(cuò)誤；C．SO2和NO2都可以使品紅褪色，但NO2使品紅溶液褪色是發(fā)生氧化還原反應(yīng)，是不可逆的，加熱后紅色不能再現(xiàn)，故C錯(cuò)誤；D．SO2是酸性氧化物，能夠和堿反應(yīng)，NO2雖不是酸性氧化物，但是也可以和堿反應(yīng)的，故D正確；本題答案D。題型五：二氧化氮溶于水的實(shí)驗(yàn)【變6】將體積為(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)的充滿體積為的試管后倒扣在水中，如圖所示。(1)溶于水的化學(xué)方程式是______。(2)使試管中恰好完全被水吸收需要緩慢通入氧氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下通入氧氣的體積為______。最終試管中所得硝酸的物質(zhì)的量濃度為______(假設(shè)溶質(zhì)不擴(kuò)散)。(3)為了消除的污染，可將它與氨氣在催化劑作用下反應(yīng)，生成水和一種無污染的物質(zhì)，該物質(zhì)是空氣的主要成分之一，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______?！敬鸢浮俊驹斀狻?1)溶于水生成和，反應(yīng)的化學(xué)方程式是。故答案為：；(2)由化學(xué)方程式可推出，使試管中恰好完全被水吸收，需要通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為，根據(jù)化學(xué)方程式可知最終試管中所含的硝酸的物質(zhì)的量濃度為。故答案為：；；(3)為了消除的污染，可將它與氨氣在催化劑作用下反應(yīng)，生成水和一種無污染的物質(zhì)，該物質(zhì)是空氣的主要成分之一，該物質(zhì)是氮?dú)?，反?yīng)的化學(xué)方程式是。故答案為：。（2）①NaOH溶液②吸收NO2避免污染環(huán)境收集N2③badc題型六：氮及其氧化物的性質(zhì)【例7】下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成的是①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．① B．②⑤C．④ D．③④【答案】C【詳解】(1)必須加入氧化劑；(2)通過一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)①、③、④從化合價(jià)角度來看都是升高，但反應(yīng)①N2→NO2不能通過一步反應(yīng)完成；而反應(yīng)③NO2→HNO3雖然氮的化合價(jià)升高，但不加氧化劑也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在該反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應(yīng)④N2→NO必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成。答案選C。題型七：尾氣處理（氮氧化物）【例10】N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物，含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物，用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為___。(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收，主要反應(yīng)為2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O(I)NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O(II)①反應(yīng)(II)中，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物之比為___。②NO2和Br2蒸汽都是紅棕色氣體，下列可以用來鑒別這兩種氣體的試劑是___。A．用氫氧化鈉溶液B．淀粉碘化鉀溶液C．用硝酸銀溶液D．用蒸餾水③下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有___(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(bǔ)加適量NaOH溶液④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(xué)式)；吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是___(填化學(xué)式)。(3)NO的處理。①可以用NaClO溶液吸收硝酸尾氣。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO，其離子方程式為___。②汽車尾氣中含有一氧化氮和一氧化碳，消除這兩種物質(zhì)對(duì)大氣污染的方法是安裝催化轉(zhuǎn)化器，使它們發(fā)生反應(yīng)生成兩種對(duì)大氣無污染的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。【答案】2NH3+2O2N2O+3H2O1：1CDBCNaNO3NO3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2+5H+CO+NOCO2+N2【詳解】(1)NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O，反應(yīng)過程中N元素化合價(jià)升高，根據(jù)元素守恒可知O2被還原為H2O和N2O，N元素化合價(jià)由-3升高至+1，O元素化合價(jià)由0降低至-2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降守恒和原子守恒可知反應(yīng)方程式為2NH3+2O2N2O+3H2O。(2)①在NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O中，NO2被還原，作氧化劑，NO被氧化，作還原劑，根據(jù)原子守恒可知氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物之比為1：1。②A．NO2和Br2蒸汽都能與NaOH溶液反應(yīng)生成無色物質(zhì)，現(xiàn)象相同，無法鑒別；B．Br2蒸汽都能氧化I-生成I2，NO2與水反應(yīng)生成HNO3，HNO3能氧化I-生成I2，I2遇淀粉使溶液變藍(lán)，現(xiàn)象相同，無法鑒別；C．NO2通入到硝酸銀溶液，有氣體生成，而溴蒸氣通入到硝酸銀溶液中生成AgBr淺黃色沉淀，現(xiàn)象不同，能鑒別；D．NO2和溴蒸氣都是紅棕色氣體，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和無色的一氧化氮?dú)怏w，而溴蒸氣溶于水，溶液顏色為橙紅色，二者現(xiàn)象不同，故可鑒別；綜上所述，答案為CD。③A．加快通入尾氣的速率，氣體不能充分反應(yīng)，故A不選；B．采用氣、液逆流的方式吸收尾氣，可使氣體與氫氧化鈉溶液充分反應(yīng)，故B選；C．吸收尾氣過程中定期補(bǔ)加適量NaOH溶液，可使氣體充分反應(yīng)，故C選；綜上所述，答案為BC。④反應(yīng)生成NaNO2和NaNO3，則含有的雜質(zhì)為NaNO3；若NO的含量比NO2大，則尾氣中含有NO，若NO2的含量比NO大，則無尾氣，故答案為：NaNO3；NO。(3)①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和，反應(yīng)過程中N元素化合價(jià)由+2升高至+5，Cl元素化合價(jià)由+1降低至-1，根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降守恒、原子守恒、電荷守恒和溶液呈酸性可知反應(yīng)離子方程式為3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2+5H+。②NO和CO在催化劑作用下生成兩種對(duì)大氣無污染的氣體，則生成物為CO2和N2，N元素化合價(jià)由+2降低至0，C元素化合價(jià)由+2升高至+4，根據(jù)化合價(jià)升降守恒和原子守恒反應(yīng)方程式為CO+NOCO2+N2。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】下列過程不屬于氮的固定的是A．閃電時(shí)大氣中氮的氧化物的生成B．由制備C．用N2和H2合成氨D．豆科植物的根瘤菌把大氣中的氮轉(zhuǎn)化成氨【答案】B【分析】將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫氮的固定，據(jù)此判斷。【詳解】A．閃電時(shí)大氣中的氮?dú)夥烹姉l件下與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮，空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物，屬于固氮，故A不選；B．由NH3制備NH4Cl是氮的化合物之間的轉(zhuǎn)化，不屬于固氮，故B選；C．用N2和H2合成氨，空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物，屬于固氮，故C不選；D．豆科植物的根瘤菌把大氣中的氮轉(zhuǎn)化成氨，游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，屬于固氮，故D不選；故答案選B?！揪?】下列關(guān)于氮的循環(huán)，敘述錯(cuò)誤的是A．氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫做氮的固定B．氮的固定可以通過自然固氮和人工固氮的方式實(shí)現(xiàn)C．人類的生產(chǎn)活動(dòng)參與了氮的循環(huán)過程D．氮的循環(huán)過程中只有氮元素被氧化的過程【答案】D【詳解】A．氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物的過程即游離態(tài)的氮變?yōu)榛蠎B(tài)的氮叫做氮的固定，故A正確；B．氮的固定可以通過自然固氮和人工固氮的方式實(shí)現(xiàn)，雷雨生莊稼是自然固氮，合成氨是人工固氮，故B正確；C．人類的生產(chǎn)活動(dòng)參與了氮的循環(huán)過程，如人工合成氨，氮肥的使用等，故C正確；D．氮的循環(huán)過程中可以是氮元素被氧化，也可以是氮元素被還原，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為D?！揪?】下列關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)，敘述錯(cuò)誤的是A．氮?dú)庠谕ǔl件下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定B．氮?dú)庠诟邷?、放電等條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能做氧化劑D．氮?dú)庠诎l(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)生了化學(xué)鍵的斷裂【答案】C【詳解】A．氮?dú)庥械I，難斷裂，在通常條件下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，故A正確；B．氮?dú)庠?/p>