新教材同步系列2024春高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物第1课时氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮课件新人教版必修第二册

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第五章　化工生产中的重要非金属元素第二节　氮及其化合物第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮课前 · 新知导学1．自然界中的氮元素(1)游离态：以氮分子的形式存在于空气中。(2)化合态：存在于动植物体内的__________中，土壤、海洋里的________和________中。氮气与氮的固定蛋白质硝酸盐铵盐2．氮气的化学性质(1)稳定性：通常情况下，氮气难以与其他物质发生化学反应，无法被大多数生物体直接吸收。(2)氮气与金属或非金属单质的反应。①与金属镁反应：________________________。②与氧气反应：________________________。③与氢气反应：________________________。3．氮的固定(1)定义：将大气中______态的氮转化为____________的过程。(2)分类。游离氮的化合物雷电为何氮气的化学性质很稳定？【答案】氮气分子内的两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量。微思考下列关于N2的说法中错误的是 (　　)A．N2化学性质稳定，是因为分子中的氮氮三键很强B．N2分子的结构稳定，因而N2不能支持任何物质的燃烧C．N2在反应中既能作氧化剂又能作还原剂D．实验室可用排水法收集氮气【答案】B【解析】Mg可在N2中燃烧，B错误。1．物理性质一氧化氮和二氧化氮不红棕有刺激性气味有毒易2．化学性质(1)在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为______________ _______。(2)NO2溶于水时发生反应的化学方程式为______________________ _______。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO3．二氧化氮溶于水的实验——教材【实验5－5】(1)实验过程。(2)对工业生产硝酸的启示。工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气，能充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO实验室能否用排空气法收集NO气体？能否用排水法收集NO2？为什么？【答案】不能。NO与空气的密度十分接近且易与空气中的O2反应，故不能用排空气法收集，一般用排水法收集；NO2易与H2O发生反应，故不能用排水法收集，一般用向上排空气法收集。微思考(2022·广东茂名期中)下列关于NO、NO2性质的说法，正确的是 (　　)A．都是无色无味气体B．都不溶于水C．都可以用向上排空气法收集D．NO2与水能够发生反应，而NO不能【答案】D课堂 · 重难探究[重难理解]1．氮的氧化物溶于水的相关反应原理3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④重难点　氮的氧化物溶于水的有关计算【名师点拨】氮的氧化物或氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2，因为NO2会与水反应生成NO。(2023·广东顺德李兆基中学段考)将盛12 mL一氧化氮和36 mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为4 mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 (　　)A．15 mL B．18 mLC．20 mL D．22 mL[典例精练]【答案】A在标准状况下，把22.4 L NO、NO2的混合气体通入装有1 L水的密闭容器中，再向该容器中充入足量的O2，完全反应后(假设反应过程中液体体积不变)，容器中所得的溶液的物质的量浓度为 (　　)A．无法计算 B．1 mol·L-1C．0.5 mol·L-1 D．1.5 mol·L-1【答案】B【解析】错选A的原因在于对本题的解题思路不明确，错误地认为因为不知道混合气体中NO、NO2的具体量，所以也就无法计算出两者反应后生成的HNO3的物质的量浓度。NO、NO2在足量的氧气条件下会全部生成HNO3，根据N元素守恒，就可以很简单地算出HNO3溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1。(2023·宁夏银川一中期中)将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中NO2的体积可能是 (　　)A．6 mL B．9.6 mLC．10.8 mL D．4 mL【答案】C如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管；当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升。经过多次重复后，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是 (　　)A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是NO2气体C．只可能是NO与NO2的混合气体D．只可能是NO2一种气体【答案】B【解析】N2与水不反应，且不溶于水，试管内不能完全被水充满，A错误；试管中装有红棕色气体，一定有NO2存在，当向试管内鼓入氧气后，可发生反应，试管内能完全被水充满，则可能是NO2气体，或者是NO和NO2的混合气体，B正确，C、D错误。[课堂小结]小练 · 素养达成1．(2022·北京怀柔期末)二十四节气是中国独有的传统文化，农谚“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是谷雨节气。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是 (　　)A．K B．PC．N D．O【答案】C2．(2023·湖南长沙一中一模)植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法错误的是 (　　)【答案】D【答案】C4．下列关于NO和NO2的叙述正确的是 (　　)A．NO是一种红棕色气体B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量氧元素的NO和CO的物质的量相等D．NO2可用排水法收集【答案】C【解析】解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO是无色的气体，A错误；常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2，B错误；NO2能与水反应，不能用排水法收集，D错误。5．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是 (　　)①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NOA．① B．②C．③ D．④【答案】D【解析】该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→ NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。6．(2023·甘肃民勤一中联考)如图所示，在注射器里吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述正确的是 (　　)A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动C．最终剩余气体体积约为19 mLD．所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol/L【答案】A【解析】NO遇空气中氧气生成NO2，NO2为红棕色气体，NO2溶于水生成NO，气体由红棕色变为无色，A正确；可观察到注射器活塞缓缓向左移动，B错误；由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，O2消耗完，NO有剩余，剩余气体体积为20 mL－8 mL＝12 mL，C错误；没有注明状态，无法计算，D错误。7．利用如图所示装置收集以下7种气体(图中烧瓶的位置不得变化)。①H2　②Cl2　③CH4　④HCl　⑤NH3　⑥NO　⑦SO2(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气，可收集的气体有______________(写序号)。(2)若烧瓶充满水，可收集的气体有______________，这时气体由________口进入。(3)若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有____________。(4)若在烧瓶内装入浓硫酸使气体干燥，则可用此装置干燥的气体有________________，这时气体由________口进入。【答案】(1)②④⑦　(2)①③⑥　A(3)①③⑤　(4)①②③④⑥⑦　B