氮?dú)馀c氮的固定-講義

高中化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

【5.2.1氮?dú)馀c氮的固定】【學(xué)習(xí)要點(diǎn)】自然界中氮的循環(huán)及性質(zhì)、氮的氧化物的性質(zhì)、氮的氧化物溶于水的計算。

【知識梳理】

1.（1）一氧化氮的化學(xué)性質(zhì)與：與、：毒性：結(jié)合紅蛋白的能力比強(qiáng)，更容易造成人體缺氧。尾氣吸收：（2）二氧化氮的性質(zhì)與：與、：尾氣吸收：

2.氮?dú)馀c氮的固定①與：②與：③與：氮的固定：將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程，分為人工固氮（主要途徑是工業(yè)合成氮）、自然固氮（雷電固氮和生物固氮）。

【典例分析】

例1.在氧氣、氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸?、二氧化碳、甲烷六種物質(zhì)中：（用化學(xué)式表示）

（A）混有空氣后點(diǎn)火能爆炸的是

________

（B）天然氣和沼氣的主要成分是

________

（C）有劇毒的是

________

（D）能用于發(fā)射宇宙火箭的是

________

（E）空氣中含量最多的氣體是

________

（F）使燃著的木條熄滅，還能使澄清的石灰水變渾濁的是

________．

【答案】H2、CO、CH4；CH4；CO；O2；N2；CO2【解析】（A）可燃性氣體混有空氣后點(diǎn)火能爆炸，則H2、CO、CH4均符合，故答案為：H2、CO、CH4；

（B）天然氣和沼氣的主要成分是甲烷，其化學(xué)式為CH4，故答案為：CH4；

（C）上述物質(zhì)中，有劇毒的是CO，故答案為：CO；

（D）宇宙火箭發(fā)動機(jī)里使用液氧是支持燃料的燃燒，則O2能用于發(fā)射宇宙火箭，故答案為：O2；

（E）空氣中含量最多的氣體是氮?dú)?，其化學(xué)式為N2，故答案為：N2；

（F）使燃著的木條熄滅，還能使澄清的石灰水變渾濁的是CO2，故答案為：CO2．

例2.實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下，氣體混合的裝置如圖甲所示，合成氨的裝置如圖乙所示，氨吸收和氨氧化的裝置如圖丙所示．（1）已知實(shí)驗(yàn)室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮?dú)猓畡t制取氮?dú)獾难b置為________

（從圖A、B、C中選擇，下同），制取氫氣的裝置為________

．（2）甲裝置的作用除了使氣體充分混合外，還有①________

、②________

．（3）乙裝置發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________

．其中催化劑為Fe粉，它能否用Fe2O3代替？________

．說明理由________

．（4）丙裝置吸收一段時間氨氣后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入到錐形瓶內(nèi)，可觀察到：有紅棕色氣體和白煙生成，請用化學(xué)方程式說明催化氧化后，產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因：________

；________

，________

．【答案】C；A；干燥氣體；通過觀察氣泡控制氣體比例和氣流速度；N2+3H22NH3；能；因?yàn)镠2能還原Fe2O3成Fe；2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO；HNO3+NH3=NH4NO3【解析】解：（1）實(shí)驗(yàn)室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮?dú)猓侨芤号c溶液反應(yīng)，應(yīng)選擇C裝置，制取氫氣不需要加熱，應(yīng)選用A裝置；故答案為：C；A；（2）氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^甲裝置，甲裝置中的濃硫酸可以將氮?dú)夂蜌錃飧稍?，同時可以根據(jù)甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量，混合氣體，故答案為：干燥氣體；通過觀察氣泡控制氣體比例和氣流速度；（3）合成氨的化學(xué)方程式為：N2+3H22NH3，H2能還原Fe2O3成Fe，照樣起到催化作用，故答案為：N2+3H22NH3；能；因?yàn)镠2能還原Fe2O3成Fe；（4）氨的催化氧化反應(yīng)產(chǎn)物是一氧化氮和水，一氧化氮極易與空氣中的氧氣變?yōu)槎趸趸退磻?yīng)生成硝酸和一氧化氮，硝酸會和氨水反應(yīng)生成硝酸銨（白煙），涉及的反應(yīng)為2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、HNO3+NH3=NH4NO3，故答案為：2NO+O2=2NO2；3NO2+H2O=2HNO3+NO、HNO3+NH3=NH4NO3．

【能力提升】

1.關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)的說法中，錯誤的是(

)A.

通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑

B.

可在氧氣中燃燒生成一氧化氮

C.

氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，其原因是兩原子間的結(jié)合比較牢固

D.

跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，氮?dú)馐茄趸瘎?.氮?dú)膺M(jìn)入超導(dǎo)試驗(yàn)、麻醉等領(lǐng)域，是應(yīng)用了氮?dú)庑再|(zhì)中的（

）A.

能與氫氣反應(yīng)

B.

高溫下能與金屬反應(yīng)

C.

沸點(diǎn)低

D.

密度與空氣接近3.關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)的說法中，錯誤的是

(

)A.

氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在

B.

通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑

C.

可在氧氣中燃燒生成一氧化氮

D.

在反應(yīng)3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化劑4.氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的原因是（

）A.

氮的非金屬性弱

B.

氮?dú)獾娜鄯悬c(diǎn)低

C.

氮?dú)怆y溶于水

D.

氮分子中原子間共價鍵不易斷裂5.氮?dú)饽艽罅看嬖谟诳諝庵械母驹蚴牵?/p>

）A.

氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

B.

氮?dú)獗瓤諝廨p，且不溶于水

C.

氮分子中兩個氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

D.

氮?dú)鉄o氧化性，也無還原性，不與其他物質(zhì)反應(yīng)

【參考答案】

1.【答案】B【解析】A.因?yàn)镹≡N鍵能大，通常情況下氮?dú)獾男再|(zhì)很不活潑，選項(xiàng)A不符合題意；B.氮?dú)獠荒茉谘鯕庵腥紵?，氮?dú)馀c氧氣在放電（或高溫）下會反應(yīng)生成一氧化氮，選項(xiàng)B符合題意；C.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，其原因是兩原子間存在N≡N，N≡N鍵能大，即結(jié)合比較牢固，選項(xiàng)C不符合題意；D.跟氫氣在高溫高壓催化劑存在的條件下會發(fā)生反應(yīng)生成氨氣，N元素化合價降低，所以氮?dú)馐茄趸瘎?，選項(xiàng)D不符合題意。故答案為：B。2.【答案】C【解析】氮?dú)夥悬c(diǎn)低，氣化時吸熱，可用于超導(dǎo)試驗(yàn)、麻醉等領(lǐng)域，C項(xiàng)符合題意；故答案為：C。3.【答案】C【解析】A.氮在自然界中以游離態(tài)（N2）和化合態(tài)（硝酸鹽、銨鹽）的形式存在，選項(xiàng)正確，A不符合題意；

B.通常情況下，N2的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，選項(xiàng)正確，B不符合題意；

C.N2不能燃燒，也不支持燃燒，故N2與O2不反應(yīng)，選項(xiàng)錯誤，C符合題意；

D.在該反應(yīng)中，氮元素的化合價由0價變?yōu)?3價，化合價降低，被還原，為氧化劑，選項(xiàng)正確，D不符合題意；

故答案為：C

4.【答案】D【解析】A．氮的原子半徑小，最外層電子數(shù)多，非金屬性強(qiáng)，不符合題意；B．氮?dú)怆m然熔沸點(diǎn)低，但與化學(xué)穩(wěn)定性無關(guān)，不符合題意；C．氮?dú)怆y溶于水，與化學(xué)穩(wěn)定性無關(guān)，不符合題意；D．氮分子中原子間共價鍵不易斷裂，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，符合題意。故答案為：D。5.【答案】C【解析】解：A．氮?dú)獾男再|(zhì)穩(wěn)定，但高溫下和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮，鎂在氮?dú)庵腥紵傻V，故A