还剩11页未读，
继续阅读
高中苏教版 (2019)第一单元 氮的固定学案
展开
这是一份高中苏教版 (2019)第一单元 氮的固定学案，共14页。
[核心素养发展目标] 1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
一、氮气与氮的固定
1．氮气
(1)N2的物理性质
通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。
(2)氮分子的结构
氮气分子的电子式和结构式分别为eq \\al(·,·)N⋮⋮Neq \\al(·,·)、N≡N。
(3)N2的化学性质
氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子中存在氮氮三键。破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定，通常情况下氮气与大多数物质很难发生化学反应，但在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。氮气和下列物质反应的化学方程式。
①金属镁：N2＋3Mgeq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；
②氢气：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；
③氧气：N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，氮气表现还原性。
2．氮的固定
(1)含义：将空气中游离态的氮转化成含氮化合物，简称固氮。
(2)分类
氮的固定eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(自然固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(高能固氮N2＋O2\(=====,\s\up7(放电))2NO,生物固氮豆科植物根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(合成氨N2＋3H2\(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3,仿生固氮))))
(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价( )
(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键( )
(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气( )
(4)氮的固定中氮元素一定被氧化( )
(5)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮( )
(6)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮( )
(7)N2和O2在放电条件下会生成NO2( )
(8)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
1．下列有关氮气的说法错误的是________(填字母)。
a．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸
b．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境
c．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气
d．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂
e．金属镁在空气(忽略空气中二氧化碳)中燃烧，产物只有氧化镁
f．反应N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
答案 de
解析 氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，a项正确；液氮汽化吸热，可用于制造低温环境，b项正确；氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，c项正确；氮气与氢气生成氨气的反应中，N的化合价从0降低到－3，作氧化剂，d项错误；Mg在点燃条件下可以和O2及N2发生反应2Mg＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO,3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，因此产物为MgO和Mg3N2，e项错误；N2和O2在汽缸中发生反应生成NO，NO为大气污染物，f正确。
2．氮在自然界中的循环如下图所示。
(1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：
________________________________________________________________________，
该反应中氮气显________性(填“氧化”或“还原”，下同)
(2)过程②中能通过________的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：________________________________________________________________________
______________，该反应中氮气显________性。
(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将会造成环境污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NHeq \\al(＋,4)会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是________(填字母)。
a．H2O2 b．NH4Cl c．KNO3 d．NaOH
答案 (1)人工固氮 N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3 氧化
(2)豆科植物根瘤菌 N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO 还原
(3)acd
解析 (3)据题给信息，NaNO2可以被NHeq \\al(＋,4)还原为N2，因此NH4Cl可以处理废水中的NOeq \\al(－,2)，而H2O2、KNO3都为氧化剂，不能将NaNO2还原为无毒的N2，NaOH和NaNO2不反应，故a、c、d符合题意。
1氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。
2氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下也能与氢气、氧气等反应。
3氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性与H2反应，又有还原性与O2反应。
二、一氧化氮和二氧化氮
1.一氧化氮、二氧化氮的物理性质
2.一氧化氮、二氧化氮的化学性质
(1)在一定条件下，NO和NO2可以相互转化
①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2(NO表现还原性)。
②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(NO2既表现氧化性，又表现还原性)。
(2)NO、NO2的其他性质
①
②
(1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法( )
(2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法( )
(3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物( )
(4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2( )
(5)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物( )
(6)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2( )
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
1NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。
2NO不能和碱反应，NO2可以和碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，但NO2不是酸性氧化物。
3NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。
1．俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。
提示 雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤中的矿物质作用生成硝酸盐，NOeq \\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
2．在NO、NO2性质实验中：
(1)如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是___________________。
(2)上述实验对工业上生产硝酸的启示是______________________________________。
提示 (1)通入过量的空气 (2)在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸
3．将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。
(1)下列图示正确的是________。
(2)如水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为________________，最终充入________ mL氧气，才能使水全部充满。
答案 (1)C (2)无色气体变为红棕色，液面逐渐上升 3
解析 (1)NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成的NO气体占试管体积的eq \f(1,3)，故选C。
(2)向试管中缓缓充入O2，发生反应①2NO＋O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。
熟记NOx与O2混合气体被吸收关系
(1)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
V(NO2)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝4∶1 恰好完全吸收,<4∶1 剩余气体为O2,>4∶1 剩余气体为NO))
(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
V(NO)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝4∶3 恰好完全吸收,<4∶3 剩余气体为O2,>4∶3 剩余气体为NO))
1．自然界中存在着许多元素的循环，如图所示循环的元素是( )
A．氢 B．碳 C．氮 D．硫
答案 C
解析 由图示可以看出，合成的氨或铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐都含有共同的元素氮元素，因此循环的元素为氮元素。
2．(2020·浙江宁波期末)氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋排放含NOeq \\al(－,3)的废水，会影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量
答案 D
解析 海洋中的氮循环起始于N2―→NHeq \\al(＋,4)，即起始于氮的还原，A项错误；海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B项错误；反硝化作用中N元素化合价降低，被还原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O2参与，C项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排放含NOeq \\al(－,3)的废水，会使NOeq \\al(－,3)增多，反硝化作用增强，海洋中N2增多，从而影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量，D项正确。
3．(2019·湖南湘潭一中期中)氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应
B．氮气比空气轻且不溶于水
C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定
D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
答案 C
解析 N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且难溶于水，并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。
4．(2019·保定一中检测)下列反应中属于氮的固定的是( )
A．N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3
B．2NO＋O2===2NO2
C．4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O
D．NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3
答案 A
解析 固氮过程是把N2转化为含氮化合物的过程，只有A项符合。
5．NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现________性，化学方程式为____________________；
在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_______________________。
(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为____________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为____________________________。
答案 (1)还原 2NO＋O2===2NO2 4NH3＋6NOeq \(=====,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 1∶2 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
A组 基础对点练
题组一 氮的固定
1．(2019·黑龙江伊春二中期末)下列过程中不属于氮的固定的是( )
A．工业制氨气
B．雷雨天产生NO
C．由氨气生成硝酸铵
D．氮气在根瘤菌作用下生成NOeq \\al(－,3)
答案 C
解析 氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。工业上合成氨：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，是将氮气转化为氮的化合物，属于人工固氮；在雷电作用下，使空气中的N2与O2反应产生NO，属于氮的固定；氨气、硝酸铵都是氮的化合物，是含氮化合物之间的转化，不是游离态的氮转化为含氮化合物的过程，不属于氮的固定；氮气在根瘤菌作用下生成NOeq \\al(－,3)，属于氮的固定。
2．(2019·黑龙江大庆一中月考)下列关于N2的说法中错误的是( )
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．N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2在空气中约占空气总质量的eq \f(4,5)
D．在反应：3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2中，N2作氧化剂
答案 C
解析 N2在空气中约占空气总体积的eq \f(4,5)，C项错误。
3．(2020·湖南湘潭一中期中)将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下列中能实现人工固氮的是( )
A．闪电 B．电解食盐水车间
C．根瘤菌 D．合成氨车间
答案 D
解析 人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程。闪电时，空气中的氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故A错误；工业上利用电解饱和食盐水制取氯气，不属于固氮，故B错误；豆科植物的根瘤菌将氮转变成植物蛋白，属于生物固氮，故C错误；合成氨车间N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故D正确。
4．(2020·咸阳高一期末)氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是( )
A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO
B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C．⑤中涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,2)＋O2===2NOeq \\al(－,3)
D．⑥中涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,3)＋12H＋===N2↑＋6H2O
答案 D
解析 过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中NOeq \\al(－,2)被氧化为NOeq \\al(－,3)，涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,2)＋O2===2NOeq \\al(－,3)，C正确；⑥中氮元素化合价降低，NOeq \\al(－,3)被还原，涉及的反应不可能为2NOeq \\al(－,3)＋12H＋===N2↑＋6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，故D错误。
题组二 一氧化氮、二氧化氮的性质
5．(2020·菏泽一中月考)最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS、新型冠状病毒都有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A．一氧化氮是一种红棕色气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
答案 C
解析 NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。
6．(2020·湖南岳阳高一检测)众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提高性能力的作用。
下列关于NO的说法中正确的是( )
A．NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO在人体内可做“信使分子”能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害
C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物
D．NO在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂
答案 C
解析 NO是无色难溶于水的气体，NO不与碱反应，不是酸性氧化物，故A项错误；NO有毒，为大气污染物，对人体有害，故B项错误；NO和O2发生反应2NO＋O2===2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO分子中N元素价态为＋2价，为中间价态，在一定条件的反应中既可作氧化剂，又可作还原剂，D项错误。
7．(2020·贵州独山期末)在NO2与水的反应中( )
A．氮元素的化合价不发生变化
B．NO2只是氧化剂
C．NO2只是还原剂
D．NO2既是氧化剂又是还原剂
答案 D
解析 NO2和水反应的方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在反应中2 ml NO2氧化生成2 ml硝酸，1 ml NO2被还原生成NO，即NO2既是氧化剂又是还原剂。答案选D。
8．(2019·山东菏泽一中检测)运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2和NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
答案 B
解析 根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。
题组三 氮的氧化物与水反应的简单计算
9．(2020·山东临沂一中高一段考)对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是( )
A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D．在反应中若有6 ml NO2参与反应时，有3 ml电子发生转移
答案 A
解析 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6 ml NO2参与反应，则转移电子4 ml。
10．(2019·郑州高一检测)以下是氮循环的一部分：
(1)反应②的化学方程式是_____________________________________。
(2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为________。
(3)实验室收集NO的方法为________。
(4)化合物A的化学式是________。
(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO===2CO2＋N2，当生成1 ml N2时，被还原的NO为________ml。
答案 (1)2NO＋O2===2NO2 (2)1∶2 (3)排水法收集 (4)HNO3 (5)2
解析 (1)反应②是NO与氧气化合生成NO2，反应的化学方程式是2NO＋O2===2NO2。(2)NO2易溶于水，并和水发生化学反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2中氮元素化合价部分升高，部分降低，NO2既是氧化剂，也是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)NO易被氧气氧化，实验室常用排水法收集NO。(4)根据以上分析可知化合物A的化学式是HNO3。(5)根据方程式2NO＋2CO===2CO2＋N2可知，NO中氮元素化合价从＋2价降低到0价，NO是氧化剂，被还原，当生成1 ml N2时，被还原的NO为2 ml。
B组 综合强化练
1．(2020·大连高一检测)下列有关氮气的叙述中，错误的是( )
A．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气
B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO
C．氮气既可作氧化剂又可作还原剂
D．1 ml N2可与3 ml H2完全反应生成2 ml NH3
答案 D
解析 N2与H2的反应属于可逆反应，1 ml N2和3 ml H2不可能完全反应生成2 ml NH3，故D项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N2既可作氧化剂，又可作还原剂。
2．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是( )
①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO ⑤N2→NH3
A．① B．②⑤ C．④ D．③④
答案 C
解析 ①N2→NO2不能一步完成，②③NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。
3．(2020·河南平顶山一中期中)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：
下列说法正确的是( )
A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B．若去掉装置C，对产品纯度无影响
C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D
D．E中碱石灰的作用是吸收尾气
答案 C
解析 A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸；B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响；C对，实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热D；D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
4.(2019·天津耀华中学期中)如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，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面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是( )
A．可能是N2与NO2的混合气体
B．可能是N2O气体
C．可能是NO与NO2的混合气体
D．只可能是NO2一种气体
答案 C
解析 试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。
5．(2020·山东淄博月考)氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题：
(1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：__________________________________。
(2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。
①NO2溶于水的化学方程式是______________________________________________。
②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为________。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为____________。
③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是______________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO
(2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②eq \f(V,4) mL eq \f(1,22.4) ml·L－1
③6NO2＋8NH3eq \(=====,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O
解析 (1)汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在内燃机中高温条件下反应生成的，化学方程式为N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；②根据化学方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为eq \f(V,4) mL，根据化学方程式可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为eq \f(\f(0.001V L,22.4 L·ml－1),0.001V L)＝eq \f(1,22.4) ml·L－1；③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该物质是氮气，反应的化学方程式是6NO2＋8NH3eq \(======,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O。
6．(2019·北京昌平高一检测)(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。
①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。
②图乙中反应的现象是_________________________________。
③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有________，说明NO2在该反应中显________性。
④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：_______________________
_________________________________________________。
(2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。
①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：____________________________________。
②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。
资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
a．装置A中的试剂是____________________。
b．干燥管和装置B的作用分别是__________________________、________________________。
c．实验开始时正确的操作步骤顺序是______(填字母)。
a．通入NO2
b．打开弹簧夹
c．点燃酒精灯
d．当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹
答案 (1)①下 ②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色 ③NO 氧化 ④NO2＋SO2===NO＋SO3
(2)①4Mg＋2NO2eq \(=====,\s\up7(点燃))4MgO＋N2
②a.NaOH溶液 b．吸收NO2，避免污染环境 收集N2 c．badc
解析 (1)①NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。②NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。③NO遇空气被氧化成NO2：2NO＋O2===2NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。④由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2===NO＋SO3。
(2)①由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO2eq \(=====,\s\up7(点燃))4MgO＋N2。②由资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2，避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。
氧化物
颜色
状态
气味
水溶性
毒性
NO
无色
气态
无味
微溶
有毒
NO2
红棕色
气态
刺激性气味
易溶
有毒
[核心素养发展目标] 1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
一、氮气与氮的固定
1．氮气
(1)N2的物理性质
通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气的稍小，难溶于水。
(2)氮分子的结构
氮气分子的电子式和结构式分别为eq \\al(·,·)N⋮⋮Neq \\al(·,·)、N≡N。
(3)N2的化学性质
氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子中存在氮氮三键。破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定，通常情况下氮气与大多数物质很难发生化学反应，但在一定条件下氮气也可以和一些物质发生化学反应。氮气和下列物质反应的化学方程式。
①金属镁：N2＋3Mgeq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，氮气表现氧化性；
②氢气：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，氮气表现氧化性；
③氧气：N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，氮气表现还原性。
2．氮的固定
(1)含义：将空气中游离态的氮转化成含氮化合物，简称固氮。
(2)分类
氮的固定eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(自然固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(高能固氮N2＋O2\(=====,\s\up7(放电))2NO,生物固氮豆科植物根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(合成氨N2＋3H2\(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3,仿生固氮))))
(1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价( )
(2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键( )
(3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气( )
(4)氮的固定中氮元素一定被氧化( )
(5)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮( )
(6)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮( )
(7)N2和O2在放电条件下会生成NO2( )
(8)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
1．下列有关氮气的说法错误的是________(填字母)。
a．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸
b．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境
c．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气
d．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂
e．金属镁在空气(忽略空气中二氧化碳)中燃烧，产物只有氧化镁
f．反应N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
答案 de
解析 氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，a项正确；液氮汽化吸热，可用于制造低温环境，b项正确；氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，c项正确；氮气与氢气生成氨气的反应中，N的化合价从0降低到－3，作氧化剂，d项错误；Mg在点燃条件下可以和O2及N2发生反应2Mg＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO,3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2，因此产物为MgO和Mg3N2，e项错误；N2和O2在汽缸中发生反应生成NO，NO为大气污染物，f正确。
2．氮在自然界中的循环如下图所示。
(1)过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：
________________________________________________________________________，
该反应中氮气显________性(填“氧化”或“还原”，下同)
(2)过程②中能通过________的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：________________________________________________________________________
______________，该反应中氮气显________性。
(3)过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将会造成环境污染。已知NaNO2遇到还原性较强的NHeq \\al(＋,4)会被还原为N2，在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是________(填字母)。
a．H2O2 b．NH4Cl c．KNO3 d．NaOH
答案 (1)人工固氮 N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3 氧化
(2)豆科植物根瘤菌 N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO 还原
(3)acd
解析 (3)据题给信息，NaNO2可以被NHeq \\al(＋,4)还原为N2，因此NH4Cl可以处理废水中的NOeq \\al(－,2)，而H2O2、KNO3都为氧化剂，不能将NaNO2还原为无毒的N2，NaOH和NaNO2不反应，故a、c、d符合题意。
1氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。
2氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下也能与氢气、氧气等反应。
3氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性与H2反应，又有还原性与O2反应。
二、一氧化氮和二氧化氮
1.一氧化氮、二氧化氮的物理性质
2.一氧化氮、二氧化氮的化学性质
(1)在一定条件下，NO和NO2可以相互转化
①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2(NO表现还原性)。
②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(NO2既表现氧化性，又表现还原性)。
(2)NO、NO2的其他性质
①
②
(1)由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集NO只能用排水法( )
(2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法( )
(3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物( )
(4)N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成NO2( )
(5)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物( )
(6)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2( )
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
1NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，NO2和水反应，不能用排水法收集，可用向上排空气法收集。
2NO不能和碱反应，NO2可以和碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，但NO2不是酸性氧化物。
3NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。
1．俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。
提示 雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤中的矿物质作用生成硝酸盐，NOeq \\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
2．在NO、NO2性质实验中：
(1)如果要将注射器中的NO充分转化，应采取的措施是___________________。
(2)上述实验对工业上生产硝酸的启示是______________________________________。
提示 (1)通入过量的空气 (2)在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸
3．将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。
(1)下列图示正确的是________。
(2)如水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为________________，最终充入________ mL氧气，才能使水全部充满。
答案 (1)C (2)无色气体变为红棕色，液面逐渐上升 3
解析 (1)NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成的NO气体占试管体积的eq \f(1,3)，故选C。
(2)向试管中缓缓充入O2，发生反应①2NO＋O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3 mL氧气。
熟记NOx与O2混合气体被吸收关系
(1)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
V(NO2)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝4∶1 恰好完全吸收,<4∶1 剩余气体为O2,>4∶1 剩余气体为NO))
(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
V(NO)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝4∶3 恰好完全吸收,<4∶3 剩余气体为O2,>4∶3 剩余气体为NO))
1．自然界中存在着许多元素的循环，如图所示循环的元素是( )
A．氢 B．碳 C．氮 D．硫
答案 C
解析 由图示可以看出，合成的氨或铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐都含有共同的元素氮元素，因此循环的元素为氮元素。
2．(2020·浙江宁波期末)氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋排放含NOeq \\al(－,3)的废水，会影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量
答案 D
解析 海洋中的氮循环起始于N2―→NHeq \\al(＋,4)，即起始于氮的还原，A项错误；海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B项错误；反硝化作用中N元素化合价降低，被还原，而O2是常见的氧化剂，不需要有O2参与，C项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排放含NOeq \\al(－,3)的废水，会使NOeq \\al(－,3)增多，反硝化作用增强，海洋中N2增多，从而影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量，D项正确。
3．(2019·湖南湘潭一中期中)氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应
B．氮气比空气轻且不溶于水
C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定
D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
答案 C
解析 N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性；氮气比空气轻且难溶于水，并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。
4．(2019·保定一中检测)下列反应中属于氮的固定的是( )
A．N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3
B．2NO＋O2===2NO2
C．4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O
D．NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3
答案 A
解析 固氮过程是把N2转化为含氮化合物的过程，只有A项符合。
5．NO与NO2中氮元素的价态均处于中间价态，则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现________性，化学方程式为____________________；
在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2，其化学方程式为_______________________。
(2)NO2可发生自身歧化反应，NO2与H2O的化学方程式为____________，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________，NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐，其中一种是NaNO3，化学方程式为____________________________。
答案 (1)还原 2NO＋O2===2NO2 4NH3＋6NOeq \(=====,\s\up7(一定条件))5N2＋6H2O
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 1∶2 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
A组 基础对点练
题组一 氮的固定
1．(2019·黑龙江伊春二中期末)下列过程中不属于氮的固定的是( )
A．工业制氨气
B．雷雨天产生NO
C．由氨气生成硝酸铵
D．氮气在根瘤菌作用下生成NOeq \\al(－,3)
答案 C
解析 氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。工业上合成氨：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，是将氮气转化为氮的化合物，属于人工固氮；在雷电作用下，使空气中的N2与O2反应产生NO，属于氮的固定；氨气、硝酸铵都是氮的化合物，是含氮化合物之间的转化，不是游离态的氮转化为含氮化合物的过程，不属于氮的固定；氮气在根瘤菌作用下生成NOeq \\al(－,3)，属于氮的固定。
2．(2019·黑龙江大庆一中月考)下列关于N2的说法中错误的是( )
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．N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2在空气中约占空气总质量的eq \f(4,5)
D．在反应：3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2中，N2作氧化剂
答案 C
解析 N2在空气中约占空气总体积的eq \f(4,5)，C项错误。
3．(2020·湖南湘潭一中期中)将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下列中能实现人工固氮的是( )
A．闪电 B．电解食盐水车间
C．根瘤菌 D．合成氨车间
答案 D
解析 人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程。闪电时，空气中的氮气和氧气反应生成NO，属于自然固氮，故A错误；工业上利用电解饱和食盐水制取氯气，不属于固氮，故B错误；豆科植物的根瘤菌将氮转变成植物蛋白，属于生物固氮，故C错误；合成氨车间N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故D正确。
4．(2020·咸阳高一期末)氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列说法不正确的是( )
A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO
B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原
C．⑤中涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,2)＋O2===2NOeq \\al(－,3)
D．⑥中涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,3)＋12H＋===N2↑＋6H2O
答案 D
解析 过程①“雷电作用”中氮气与氧气化合生成NO，即发生的反应是N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，A正确；过程③“固氮作用”中氮元素化合价降低，氮气被还原，B正确；⑤中NOeq \\al(－,2)被氧化为NOeq \\al(－,3)，涉及的反应可能有2NOeq \\al(－,2)＋O2===2NOeq \\al(－,3)，C正确；⑥中氮元素化合价降低，NOeq \\al(－,3)被还原，涉及的反应不可能为2NOeq \\al(－,3)＋12H＋===N2↑＋6H2O，因为此反应中只有元素化合价降低，没有元素化合价升高，故D错误。
题组二 一氧化氮、二氧化氮的性质
5．(2020·菏泽一中月考)最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS、新型冠状病毒都有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A．一氧化氮是一种红棕色气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集
答案 C
解析 NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。
6．(2020·湖南岳阳高一检测)众所周知，一氧化氮是一种大气污染物，是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体，但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子，具有保护心血管、降低血压以及提高性能力的作用。
下列关于NO的说法中正确的是( )
A．NO是无色气体，易溶于水，是酸性氧化物
B．NO在人体内可做“信使分子”能扩张血管，提高免疫力等，因此大气中的NO对人体无害
C．NO在空气中可以转为NO2，二者都是大气污染物
D．NO在化学反应中，只能作还原剂，不能作氧化剂
答案 C
解析 NO是无色难溶于水的气体，NO不与碱反应，不是酸性氧化物，故A项错误；NO有毒，为大气污染物，对人体有害，故B项错误；NO和O2发生反应2NO＋O2===2NO2，NO、NO2都是大气污染物，C项正确；NO分子中N元素价态为＋2价，为中间价态，在一定条件的反应中既可作氧化剂，又可作还原剂，D项错误。
7．(2020·贵州独山期末)在NO2与水的反应中( )
A．氮元素的化合价不发生变化
B．NO2只是氧化剂
C．NO2只是还原剂
D．NO2既是氧化剂又是还原剂
答案 D
解析 NO2和水反应的方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在反应中2 ml NO2氧化生成2 ml硝酸，1 ml NO2被还原生成NO，即NO2既是氧化剂又是还原剂。答案选D。
8．(2019·山东菏泽一中检测)运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2和NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
答案 B
解析 根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。
题组三 氮的氧化物与水反应的简单计算
9．(2020·山东临沂一中高一段考)对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是( )
A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D．在反应中若有6 ml NO2参与反应时，有3 ml电子发生转移
答案 A
解析 该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，硝酸为氧化产物，NO为还原产物。硝酸与NO的物质的量之比为2∶1，还原剂(NO2)与氧化剂(NO2)的物质的量之比为2∶1。若有6 ml NO2参与反应，则转移电子4 ml。
10．(2019·郑州高一检测)以下是氮循环的一部分：
(1)反应②的化学方程式是_____________________________________。
(2)NO2易溶于水并和水发生化学反应，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为________。
(3)实验室收集NO的方法为________。
(4)化合物A的化学式是________。
(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2CO===2CO2＋N2，当生成1 ml N2时，被还原的NO为________ml。
答案 (1)2NO＋O2===2NO2 (2)1∶2 (3)排水法收集 (4)HNO3 (5)2
解析 (1)反应②是NO与氧气化合生成NO2，反应的化学方程式是2NO＋O2===2NO2。(2)NO2易溶于水，并和水发生化学反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2中氮元素化合价部分升高，部分降低，NO2既是氧化剂，也是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)NO易被氧气氧化，实验室常用排水法收集NO。(4)根据以上分析可知化合物A的化学式是HNO3。(5)根据方程式2NO＋2CO===2CO2＋N2可知，NO中氮元素化合价从＋2价降低到0价，NO是氧化剂，被还原，当生成1 ml N2时，被还原的NO为2 ml。
B组 综合强化练
1．(2020·大连高一检测)下列有关氮气的叙述中，错误的是( )
A．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气
B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO
C．氮气既可作氧化剂又可作还原剂
D．1 ml N2可与3 ml H2完全反应生成2 ml NH3
答案 D
解析 N2与H2的反应属于可逆反应，1 ml N2和3 ml H2不可能完全反应生成2 ml NH3，故D项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N2既可作氧化剂，又可作还原剂。
2．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是( )
①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO ⑤N2→NH3
A．① B．②⑤ C．④ D．③④
答案 C
解析 ①N2→NO2不能一步完成，②③NO2与H2O反应即可，但H2O不是氧化剂，④N2→NO中N2被氧化，需要加入氧化剂，⑤N2与H2反应生成NH3，加入的H2是还原剂。
3．(2020·河南平顶山一中期中)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：
下列说法正确的是( )
A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B．若去掉装置C，对产品纯度无影响
C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D
D．E中碱石灰的作用是吸收尾气
答案 C
解析 A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸；B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响；C对，实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热D；D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
4.(2019·天津耀华中学期中)如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，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面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体说法正确的是( )
A．可能是N2与NO2的混合气体
B．可能是N2O气体
C．可能是NO与NO2的混合气体
D．只可能是NO2一种气体
答案 C
解析 试管中盛装的气体呈红棕色，那么一定有二氧化氮存在。根据题述现象可知，原试管中盛装的气体的成分可能为①NO2、②NO2和O2(少量)、③NO2和NO等。
5．(2020·山东淄博月考)氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题：
(1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：__________________________________。
(2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。
①NO2溶于水的化学方程式是______________________________________________。
②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为________。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为____________。
③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是______________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO
(2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②eq \f(V,4) mL eq \f(1,22.4) ml·L－1
③6NO2＋8NH3eq \(=====,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O
解析 (1)汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在内燃机中高温条件下反应生成的，化学方程式为N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；②根据化学方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为eq \f(V,4) mL，根据化学方程式可知最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为eq \f(\f(0.001V L,22.4 L·ml－1),0.001V L)＝eq \f(1,22.4) ml·L－1；③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该物质是氮气，反应的化学方程式是6NO2＋8NH3eq \(======,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O。
6．(2019·北京昌平高一检测)(1)某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，进行如下实验(如图所示)。
①图甲两集气瓶中________(填“上”或“下”)瓶颜色深。
②图乙中反应的现象是_________________________________。
③图丙中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有________，说明NO2在该反应中显________性。
④由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：_______________________
_________________________________________________。
(2)某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应如下：2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。
①该小组采用类比Mg与CO2反应的思路对Mg与NO2的反应进行预测，写出Mg与NO2反应的化学方程式：____________________________________。
②设计实验验证猜测(用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸)。
资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
a．装置A中的试剂是____________________。
b．干燥管和装置B的作用分别是__________________________、________________________。
c．实验开始时正确的操作步骤顺序是______(填字母)。
a．通入NO2
b．打开弹簧夹
c．点燃酒精灯
d．当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹
答案 (1)①下 ②两气体混合后，颜色由红棕色变为无色 ③NO 氧化 ④NO2＋SO2===NO＋SO3
(2)①4Mg＋2NO2eq \(=====,\s\up7(点燃))4MgO＋N2
②a.NaOH溶液 b．吸收NO2，避免污染环境 收集N2 c．badc
解析 (1)①NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。②NO2有强氧化性，能被SO2还原成NO，故现象为两气体混合后，颜色由红棕色变为无色。③NO遇空气被氧化成NO2：2NO＋O2===2NO2，“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有NO，体现了NO2的氧化性。④由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2===NO＋SO3。
(2)①由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO2eq \(=====,\s\up7(点燃))4MgO＋N2。②由资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O可知，装置A中的试剂是NaOH溶液，作用是除去未反应的NO2。干燥管是尾气处理装置，作用是吸收NO2，避免污染环境。装置B的作用是利用排水法收集N2。实验开始时正确的操作步骤：b(打开弹簧夹)→a(通入NO2，排尽反应装置中的空气)→d(当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹)→c(点燃酒精灯，确认充满NO2后才开始加热)。
氧化物
颜色
状态
气味
水溶性
毒性
NO
无色
气态
无味
微溶
有毒
NO2
红棕色
气态
刺激性气味
易溶
有毒
相关学案
必修 第二册第一单元 氮的固定学案： 这是一份必修 第二册第一单元 氮的固定学案，共13页。
苏教版 (2019)专题7 氮与社会可持续发展第一单元 氮的固定导学案及答案： 这是一份苏教版 (2019)专题7 氮与社会可持续发展第一单元 氮的固定导学案及答案，共9页。
化学必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第一节 硫及其化合物学案及答案： 这是一份化学必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第一节 硫及其化合物学案及答案，共3页。
