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第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
[学习目标]　1.认识氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定的意义。　2.掌握N2的性质。　3.掌握NO、NO2的性质及二者的相互转化。4.掌握NO、NO2与O2混合溶于水的计算。
任务一　氮气与氮的固定
1．氮元素
(1)氮原子的结构特点
①位：在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族。
②构：最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。
③性：一般通过共价键与其他原子相互结合构成物质。
(2)氮元素在自然界中的存在
①游离态：氮元素主要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蛋白质中、土壤和海洋里的硝酸盐和铵盐中。
2．氮气的化学性质
[交流研讨1]　根据氮原子核外电子排布和氮气分子的结构，推测氮气的化学活性。
提示：由于氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。在高温、放电等条件下，氮气可以与氧气、氢气、镁等物质发生化合反应。
(1)还原性：N2＋O22NO。
(2)氧化性
①N2与H2反应：N2＋3H22NH3。
②在点燃条件下与金属镁反应：N2＋3MgMg3N2。
3．氮的固定
(1)含义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(2)分类
4．自然界中氮的循环
[交流研讨2]　(1)大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气，请说出该食品级氮气的作用。
提示：主要作用有三个方面：①延长食品的保质期；②可以抵御外界潮气的侵入；③保护食品不被压碎。
(2)通过同学间交流或查阅资料分析液氮用于医疗手术的原理是什么。
提示：液氮挥发，吸收热量，使温度迅速下降，通过极度冷冻将病区细菌迅速杀死，使得病区适宜进行医疗手术。
1．下列关于N2的说法中错误的是(　　)
A．豆科植物的根瘤菌将N2转化为氮的化合物不属于氮的固定
B．N2＋O22NO，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体积的78%
D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中N2作氧化剂
答案：A
解析：A．豆科植物的根瘤菌将空气中的氮转化为化合态的氮，属于生物固氮，A错误；B．汽车中的火花塞在打火过程中能引发氮气和氧气反应生成NO，产生的NO会导致空气污染，B正确；C．氧气约占空气体积的21%，氮气约占空气体积的78%，C正确；D．在反应3Mg＋N2Mg3N2中，氮由0价变为－3价，氮气是氧化剂，D正确；故选A。
2．氮在自然界中的循环如下图所示。
(1)过程①称为　　　　　　，写出工业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。
答案：(1)人工固氮　N2＋3H22NH3　氧化
(2)豆科植物根瘤菌　N2＋O22NO　还原
任务二　一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO 无色 气体 — 有毒 不溶于水
NO2 红棕色 气体 有刺激性 有毒 易溶于水
2.化学性质
【实验探究】
装置
操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象 ①打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象； ②振荡注射器，再观察现象
现象 无明显现象 ①无色气体变为红棕色； ②红棕色气体逐渐变为无色，注射器活塞向左移动
【实验结论】
(1)NO不溶于水；2NO＋O2===2NO2；
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
[交流研讨1]　(1)常温下能用排空气法收集一氧化氮吗？为什么？实验室中应该怎样收集一氧化氮？
提示：不能。因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。实验室中应该用排水法收集一氧化氮。
(2)农业上有一句俗语“雷雨发庄稼”。其中就涉及氮及其化合物的转化：在一定条件下，氮气最终转化为硝酸，然后HNO3与土壤中的矿物作用生成硝酸盐，为庄稼提供氮肥。请你结合本节知识，写出氮气转化为硝酸的化学方程式。
提示：N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
3．NO、NO2溶于水的相关计算
[交流研讨2]　为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置（夹持装置已省略），并检查装置的气密性，实验前用排水法收集100 mL NO。
打开止水夹，不断地缓慢推动注射器活塞，使O2进入烧瓶。试计算通入多少毫升O2才能使水充满烧瓶。
提示：①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满烧瓶，故需通入75 mL O2。
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
2NO＋O2===2NO2　②
①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
　　
1．正误判断，错误的说明原因。
(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与H2O反应生成HNO3，故NO2是酸性氧化物。
答案：(1)正确　
(2)正确
(3)错误，因为反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO为氧化还原反应，NO2中N元素化合价由＋4价歧化为＋5价和＋2价，而酸性氧化物是与H2O反应生成对应的酸且化合价不发生变化
2．下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　)
A．一氧化氮是一种红棕色气体
B．NO2不能由N2和O2直接化合得到
C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集
D．NO在空气中可以长久地存在
答案：B
解析：A．一氧化氮是无色气体，故A错误；B．N2和O2在放电或高温条件下直接化合得到NO，故B正确；C．NO与氧气反应，NO不能用排空气法收集，NO2能与水反应，NO2不能用排水法收集，故C错误；D．NO与氧气反应生成NO2，NO不能在空气中长久地存在，故D错误；选B。
3．标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似是　　　　　　。
答案：0.045 mol·L-1
解析：假设该容器的容积为3 L，则二氧化氮的体积为3 L，则：
3NO2＋H2O===2HNO3　＋　NO
3×22.4 L 2 mol 1×22.4 L
3 L mol 1 L
反应前后气体的体积由3 L变为1 L，则所得溶液的体积为2 L；该溶液的溶质为硝酸，所以硝酸的物质的量浓度为c＝＝≈0.045 mol·L-1。
4．将盛有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，剩余气体的体积为4 mL，则充入的氧气的体积为　　　　。
答案：15 mL或22 mL
解析：已知4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若剩余气体为氧气，则充入的氧气总体积为4 mL＋12 mL×＋36 mL×＝22 mL；若剩余气体为NO，则充入的氧气总体积为8 mL×＋36 mL×＝15 mL。
1．（2023·镇远县月考）下列反应属于氮的固定的是(　　)
A．用NH3制碳酸氢铵和硫酸铵
B．NO遇O2转化为NO2
C．硝酸工厂用NH3氧化制NO
D．N2和H2在一定条件下反应生成NH3
答案：D
解析：A．NH3、碳酸氢铵和硫酸铵中的N都是化合态，不属于氮的固定，A错误；B．一氧化氮和二氧化氮都是化合态的氮，不属于氮的固定，B错误；C．氨气和一氧化氮都是化合态的氮，不属于氮的固定，C错误；D．氮气是游离态的氮，氮气和氢气反应生成的氨气是化合态的氮，属于氮的固定，D正确；故选D。
2．（2024·佳木斯市期末）下列关于氮气性质的说法中正确的是(　　)
A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO
B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂
C．合成氨反应中，N2发生氧化反应
D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合
答案：D
解析：A．氮气和氧气在放电或高温条件下生成一氧化氮，A错误；B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2得电子化合价降低作氧化剂，B错误；C．合成氨反应中，N2得电子化合价降低发生还原反应，C错误；D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合，断开该化学键需要较多能量，物质化学性质稳定，D正确；故选D。
3．NO2在火箭燃料中作氧化剂，下列有关二氧化氮的说法正确的是(　　)
A．NO2为红棕色且有刺激性气味的气体
B．NO2属于酸性氧化物
C．NO2经转化被植物吸收，属于氮的固定
D．常温下空气中N2与O2可以化合成NO2
答案：A
解析：A．NO2 为红棕色且有刺激性气味的气体，A正确；B．NO2与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，故不属于酸性氧化物，B错误；C．氮的固定是指N2转化为化合物，C错误；D．N2与O2可在放电或高温下反应生成NO，常温下在空气中 N2与 O2不可以化合成NO2，D错误；故答案选A。
4．现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL（同温同压下），则原混合气体中氧气的体积是(　　)
A．1.3 mL B．2.4 mL
C．3 mL D．4 mL或1.2 mL
答案：D
解析：根据有关的反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。①若剩余O2，则V剩＝V(O2)－×[12 mL－V(O2)]＝2 mL。解得V(O2)＝4 mL。②若剩余NO，则V剩＝×[12 mL－V(O2)－4V(O2)]＝2 mL。解得V(O2)＝1.2 mL。
5．氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为　　　　。
(2)在反应②中，氧化产物是　　　　，还原产物是　　　　（填化学式）。
(3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①　　　　②（填“＞”、“＝”或“＜”）。
答案：(1)23∶15　(2)NaNO3　NaNO2　(3)＝
解析：(1)根据反应①可知，氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1，质量之比为23∶15。(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化产物为NaNO3，还原产物为NaNO2。(3)反应①中2 mol NaOH参加反应，转移1 mol电子，反应②中2 mol NaOH参加反应时，转移1 mol电子。
课时测评4　氮气和氮氧化物
（本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！）
题点一　氮气和氮的固定
1．有报道称“氮气能有效减少轮胎的噪音，延长轮胎使用寿命”，关于氮气的性质的说法中，错误的是(　　)
A．通常情况下，氮气性质很不活泼
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小（通常情况下）
D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂
答案：B
解析：N2在O2中不能燃烧，在放电或高温条件下N2被O2氧化为NO，B错误。
2．自然界中的氮循环部分过程如图所示，有关氮循环过程的说法中，正确的是(　　)
A．固氮过程中，N2可能做还原剂
B．硝化过程的反应物中，NH3属于盐
C．反硝化过程中，必须有O2的参与
D．氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中
答案：A
解析：A．由题图可知，固氮过程中，氮气转化为硝酸根离子、亚硝酸根离子时，氮元素的化合价升高被氧化，氮气为还原剂，故A正确；B．氨气属于气态氢化物，不属于盐，故B错误；C．由题图可知，反硝化过程中，硝酸根离子、亚硝酸根离子转化为氮气，氮元素的化合价降低被还原，应有还原剂参与，不可能有氧气参与，故C错误；D．由题图可知，氮元素可通过氨化过程从有机物转移到无机物中，故D错误；故选A。
3．（2024·涟源市期中）下列有关氮气的说法正确的是(　　)
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．医学常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性
C．H2与N2在一定条件下反应生成NH3，反应中N2体现还原性
D．电闪雷鸣的雨天，雨水中含有一定量硝酸，可能发生的反应有N2＋O22NO
答案：D
解析：A．氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间共用三对电子，破坏这种结合时需要很高的能量，所以化学性质不活泼，A错误；B．液氮汽化时需要吸收大量的热，使周围环境温度降低，与其化学性质不活泼无关，B错误；C．H2与N2在一定条件下反应生成NH3，氮元素的化合价由0价变为－3价，化合价降低是氧化剂，具有氧化性，C错误；D．N2和O2在放电条件下生成NO，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，D正确；故选D。
题点二　一氧化氮、二氧化氮的性质与用途
4．最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用，下列有关一氧化氮的叙述正确的是(　　)
A．一氧化氮是一种红棕色的气体
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的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：A．一氧化氮是一种无色的气体，故A错误；B．常温常压下，一氧化氮能与空气中的氧气直接化合生成二氧化氮，故B错误；C．在放电条件下，氮气和氧气直接化合得到一氧化氮，故C正确；D．一氧化氮微溶于水，能用排水法收集一氧化氮，故D错误。
5．为除去混入NO中少量的NO2，可将气体通过(　　)
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．水 D．无水硫酸铜
答案：C
解析：将气体通过Na2CO3或NaHCO3溶液都会生成CO2，引入新的杂质；无水硫酸铜与NO2不反应，不能除去NO中的NO2；NO2与H2O发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故水洗可除去NO中的NO2，故选C。
6．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是(　　)
A．氧气 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
答案：C
解析：设NO2为3 mol，涉及的反应有3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋CO2↑＋H2O、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2NO＋O2===2NO2，则3 mol NO2生成2 mol HNO3和1 mol NO，通入小苏打溶液后生成2 mol CO2和1 mol NO，通入足量过氧化钠后生成1 mol O2和1 mol NO，1 mol O2和1 mol NO反应后生成1 mol NO2，剩余0.5 mol O2，故最后收集到的气体为1 mol NO2和0.5 mol O2。故答案为C。
7．某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，气体颜色消失。再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是下列混合气体中的(　　)
A．H2、NO2、NO B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．NO2、CO2、Br2
答案：D
解析：某集气瓶中的气体呈红棕色，其中可能含有NO2和Br2中的至少一种；加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，说明气体中一定含有溴蒸气；同时气体颜色消失，再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明该无色气体中含有NO，NO遇空气中的O2发生反应产生红棕色的NO2气体，反应方程式为2NO＋O2===2NO2，由于NO2溶于水时生成HNO3和NO，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则该NO是NO2与水反应产生，因此原气体中一定含有Br2、NO2，根据各个选项的气体成分分析可知合理选项是D。
8．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是(　　)
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
答案：C
解析：将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV减
3 2
x
解得：x＝，V(N2)＝V－＝，故＝。
题点三　探究氮气及其氧化物的性质
9．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中碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D中。
10．某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋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。
①装置A中的试剂是　　　　　　。
②装置B的作用是　　　　　　。
③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)4Mg＋2NO24MgO＋N2
(2)①NaOH溶液　②收集N2　③badc
解析：(1)由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO24MgO＋N2。(2)①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以避免污染环境。②装置B的作用是利用排水法收集N2。③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）。
11．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是(　　)
A．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
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 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移
答案：D
解析：A．二氧化氮既是反应的氧化剂又是还原剂，硝酸为反应的氧化产物，一氧化氮是还原产物，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，故A、B错误；C．二氧化氮既是反应的氧化剂又是还原剂，水既不是反应的氧化剂也不是还原剂，故C错误；D．反应消耗3 mol二氧化氮，反应转移2 mol电子，则在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移，故D正确；故选D。
12．四支相同试管分别充满下列气体：
①NO2　②SO2和Cl2（体积比1∶1）　
③NO2和O2（体积比1∶1）
④NH3和O2（体积比1∶1），把四支试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们的大小顺序为(　　)
A．h2＞h1＞h3＞h4
B．h2＞h1＞h4＞h3
C．h2＞h3＞h4＞h1
D．h2＞h3＞h1＞h4
答案：A
解析：设四支试管均有8 mol气体。①NO2，试管中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，剩余气体为 mol；②SO2和Cl2（体积比1∶1），试管内反应是Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，剩余气体是0 mol；③NO2和O2（体积比1∶1），则试管内发生的反应是4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以剩余气体是3 mol；④NH3和O2（体积比1∶1），NH3完全溶于水，氧气溶解度较小，最后剩余气体是4 mol；故它们的大小顺序为h2＞h1＞h3＞h4；故选A。
13．近几年，我国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是目前人类面临的环境问题之一。有一种汽车尾气处理装置，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．反应中N2为氧化剂，NO为还原产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
答案：D
解析：NO、O2、CO反应产生N2，在反应中N元素化合价降低，得到电子被还原，所以NO是氧化剂，N2为还原产物，A错误；汽车尾气中含有CO、NO、N2和CO2，其中主要污染成分包括CO、NO，而N2是空气成分，不是污染物，B错误；NO和O2在室温下相遇会发生反应生成NO2，而不是必须在催化剂表面才能反应，C错误；根据电子守恒、原子守恒，可知上述转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2，D正确。
14．利用石灰乳和硝酸工业的尾气（含NO、NO2）反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：
(1)一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收（尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋），其目的是___________________________________________________________
________________________________________________________________________；
滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________________________________________
　　　　　　　　　　（填化学式）。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致___________________________________________
________________________________________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)NO＋NO2N2O3
(2)使尾气中的NO、NO2被充分吸收　Ca(OH)2
(3)排放气体中NO含量升高　产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
解析：(1)若NO与NO2反应生成新的氧化物，必然是NO中N的化合价升高被氧化，NO2中N的化合价降低被还原，生成的氧化物中N的化合价应该介于＋2价和＋4价之间，即为＋3价，据此写出反应方程式：NO＋NO2N2O3。(2)气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有Ca(OH)2微溶于水，所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。(3)当n(NO)＞n(NO2)时，NO过量；当n(NO)＜n(NO2)时，NO2过量，剩余NO2会与Ca(OH)2反应生成Ca(NO3)2。(4)依据电子得失守恒，NO生成NO时氮元素化合价降低，则反应中NO中氮元素的化合价升高，可能生成NO或NO2，但在水溶液中NO2会与水反应生成NO，所以最终产物为NO，据此写出离子方程式：3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O。
15．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在该反应中表现　　　　（填“氧化”或“还原”）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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)下　
(2)两气体混合后，颜色由红棕色变为无色　
(3)NO　氧化　
(4)NO2＋SO2===NO＋SO3
解析：(1)NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。(3)NO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。(共64张PPT)
第1课时　氮气和氮氧化物
　
第五章　第二节　氮及其化合物
1．认识氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定的意义。　
2．掌握N2的性质。　
3．掌握NO、NO2的性质及二者的相互转化。
4．掌握NO、NO2与O2混合溶于水的计算。
学习目标
任务一　氮气与氮的固定
新知构建
1．氮元素
(1)氮原子的结构特点
①位：在元素周期表中位于 。
②构：最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。
③性：一般通过 与其他原子相互结合构成物质。
(2)氮元素在自然界中的存在
①游离态：氮元素主要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蛋白质中、土壤和海洋里的硝酸盐和铵盐中。
第二周期第ⅤA族
共价键
交流研讨1
2．氮气的化学性质
根据氮原子核外电子排布和氮气分子的结构，推测氮气的化学活性。
提示：由于氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应。在高温、放电等条件下，氮气可以与氧气、氢气、镁等物质发生化合反应。
(1)还原性：__________________。
(2)氧化性
①N2与H2反应： _________________________ 。
②在点燃条件下与金属镁反应： _____________________ 。
3．氮的固定
(1)含义：将大气中 的氮转化为氮的 的过程。
(2)分类
游离态
化合物
4．自然界中氮的循环
交流研讨2
(1)大家在吃薯条等膨化食品时，会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品级的氮气而非空气，请说出该食品级氮气的作用。
提示：主要作用有三个方面：①延长食品的保质期；②可以抵御外界潮气的侵入；③保护食品不被压碎。
(2)通过同学间交流或查阅资料分析液氮用于医疗手术的原理是什么。
提示：液氮挥发，吸收热量，使温度迅速下降，通过极度冷冻将病区细菌迅速杀死，使得病区适宜进行医疗手术。
典例应用
1．下列关于N2的说法中错误的是
A．豆科植物的根瘤菌将N2转化为氮的化合物不属于氮的固定
B．N2＋O2 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体积的78%
D．在反应3Mg＋N2 Mg3N2中N2作氧化剂
√
A．豆科植物的根瘤菌将空气中的氮转化为化合态的氮，属于生物固氮，A错误；B．汽车中的火花塞在打火过程中能引发氮气和氧气反应生成NO，产生的NO会导致空气污染，B正确；C．氧气约占空气体积的21%，氮气约占空气体积的78%，C正确；D．在反应3Mg＋N2
Mg3N2中，氮由0价变为－3价，氮气是氧化剂，D正确；故选A。
2．氮在自然界中的循环如图所示。
(1)过程①称为　　　　　　，写出
工业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。
人工固氮
氧化
豆科植物根瘤菌
还原
返回
任务二　一氧化氮和二氧化氮
新知构建
1．物理性质
物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性
NO ______ 气体 — 有毒 ____溶于水
NO2 _______ 气体 有_______ 有毒 ____溶于水
无色
不
红棕色
刺激性
易
2.化学性质
【实验探究】
装置
操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象 ①打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象；
②振荡注射器，再观察现象
现象 无明显现象 ①无色气体变为红棕色；
②红棕色气体逐渐变为无色，注射器活塞向左移动
【实验结论】
(1)NO 溶于水；2NO＋O2=== ；
(2)3NO2＋H2O=== 。
不
2NO2
2HNO3＋NO
交流研讨1
(1)常温下能用排空气法收集一氧化氮吗？为什么？实验室中应该怎样收集一氧化氮？
提示：不能。因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。实验室中应该用排水法收集一氧化氮。
(2)农业上有一句俗语“雷雨发庄稼”。其中就涉及氮及其化合物的转化：在一定条件下，氮气最终转化为硝酸，然后HNO3与土壤中的矿物作用生成硝酸盐，为庄稼提供氮肥。请你结合本节知识，写出氮气转化为硝酸的化学方程式。
提示：N2＋O2 2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
交流研讨2
3．NO、NO2溶于水的相关计算
为了有效实现NO和NO2的相互转化，设
计如下实验：按图组装好实验装置(夹持
装置已省略)，并检查装置的气密性，实
验前用排水法收集100 mL NO。
打开止水夹，不断地缓慢推动注射器活塞，使O2进入烧瓶。试计算通入多少毫升O2才能使水充满烧瓶。
提示：①2NO＋O2===2NO2，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满烧瓶，故需通入75 mL O2。
归纳总结
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
2NO＋O2===2NO2　②
①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
典例应用
1．正误判断，错误的说明原因。
(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。
答案：正确　
(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。
答案：正确
(3)NO2与H2O反应生成HNO3，故NO2是酸性氧化物。
答案：错误，因为反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO为氧化还原反应，NO2中N元素化合价由＋4价歧化为＋5价和＋2价，而酸性氧化物是与H2O反应生成对应的酸且化合价不发生变化
2．下列关于NO和NO2的说法正确的是
A．一氧化氮是一种红棕色气体
B．NO2不能由N2和O2直接化合得到
C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集
D．NO在空气中可以长久地存在
√
A．一氧化氮是无色气体，故A错误；B．N2和O2在放电或高温条件下直接化合得到NO，故B正确；C．NO与氧气反应，NO不能用排空气法收集，NO2能与水反应，NO2不能用排水法收集，故C错误；D．NO与氧气反应生成NO2，NO不能在空气中长久地存在，故D错误；选B。
3．标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似是　　　　　　。
0.045 mol·L-1
假设该容器的容积为3 L，则二氧化氮的体积为3 L，则：
3NO2＋H2O===2HNO3　＋　NO
3×22.4 L 2 mol 1×22.4 L
3 L mol 1 L
反应前后气体的体积由3 L变为1 L，则所得溶液的体积为2 L；该溶液
的溶质为硝酸，所以硝酸的物质的量浓度为 ≈0.045 mol·L-1。
4．将盛有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，剩余气体的体积为4 mL，则充入的氧气的体积为　　　　　　　　。
15 mL或22 mL
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随堂达标演练
1．（2023·镇远县月考）下列反应属于氮的固定的是
A．用NH3制碳酸氢铵和硫酸铵 B．NO遇O2转化为NO2
C．硝酸工厂用NH3氧化制NO D．N2和H2在一定条件下反应生成NH3
√
A．NH3、碳酸氢铵和硫酸铵中的N都是化合态，不属于氮的固定，A错误；B．一氧化氮和二氧化氮都是化合态的氮，不属于氮的固定，B错误；C．氨气和一氧化氮都是化合态的氮，不属于氮的固定，C错误；D．氮气是游离态的氮，氮气和氢气反应生成的氨气是化合态的氮，属于氮的固定，D正确；故选D。
2．（2024·佳木斯市期末）下列关于氮气性质的说法中正确的是
A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO
B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂
C．合成氨反应中，N2发生氧化反应
D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合
√
A．氮气和氧气在放电或高温条件下生成一氧化氮，A错误；B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2得电子化合价降低作氧化剂，B错误；C．合成氨反应中，N2得电子化合价降低发生还原反应，C错误；D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合，断开该化学键需要较多能量，物质化学性质稳定，D正确；故选D。
3．NO2在火箭燃料中作氧化剂，下列有关二氧化氮的说法正确的是
A．NO2为红棕色且有刺激性气味的气体
B．NO2属于酸性氧化物
C．NO2经转化被植物吸收，属于氮的固定
D．常温下空气中N2与O2可以化合成NO2
√
A．NO2 为红棕色且有刺激性气味的气体，A正确；B．NO2与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，故不属于酸性氧化物，B错误；C．氮的固定是指N2转化为化合物，C错误；D．N2与O2可在放电或高温下反应生成NO，常温下在空气中 N2与 O2不可以化合成NO2，D错误；故答案选A。
4．现有NO2、O2的混合气体12 mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL（同温同压下），则原混合气体中氧气的体积是
A．1.3 mL B．2.4 mL
C．3 mL D．4 mL或1.2 mL
√
根据有关的反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。设原混合气体中O2的体积为V(O2)，剩余气体可能是O2，也可能是NO。①若剩余O2，则V剩＝V(O2)－ ×[12 mL－V(O2)]＝2 mL。解得V(O2)＝4 mL。②若剩余NO，则V剩＝ ×[12 mL－V(O2)－4V(O2)]＝2 mL。解得V(O2)＝1.2 mL。
5．氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为　　　　。
23∶15
根据反应①可知，氧化剂(NO2)和还原剂(NO)的物质的量之比是1∶1，质量之比为23∶15。
(2)在反应②中，氧化产物是　　　　，还原产物是　　　　(填化学式)。
(3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①　　　　②(填“＞”、“＝”或“＜”)。
NaNO3
在反应②中只有氮元素的化合价发生变化，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化产物为NaNO3，还原产物为NaNO2。
NaNO2
＝
反应①中2 mol NaOH参加反应，转移1 mol电子，反应②中2 mol NaOH参加反应时，转移1 mol电子。
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课时测评
题点一　氮气和氮的固定
1．有报道称“氮气能有效减少轮胎的噪音，延长轮胎使用寿命”，关于氮气的性质的说法中，错误的是
A．通常情况下，氮气性质很不活泼
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．在水中溶解度小(通常情况下)
D．跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂
√
N2在O2中不能燃烧，在放电或高温条件下N2被O2氧化为NO，B错误。
2．自然界中的氮循环部分过程如图所示，
有关氮循环过程的说法中，正确的是
A．固氮过程中，N2可能做还原剂
B．硝化过程的反应物中，NH3属于盐
C．反硝化过程中，必须有O2的参与
D．氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中
√
A．由题图可知，固氮过程中，氮气转
化为硝酸根离子、亚硝酸根离子时，氮
元素的化合价升高被氧化，氮气为还原
剂，故A正确；B．氨气属于气态氢化物，
不属于盐，故B错误；C．由题图可知，反硝化过程中，硝酸根离子、亚硝酸根离子转化为氮气，氮元素的化合价降低被还原，应有还原剂参与，不可能有氧气参与，故C错误；D．由题图可知，氮元素可通过氨化过程从有机物转移到无机物中，故D错误；故选A。
3．(2024·涟源市期中)下列有关氮气的说法正确的是
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼
B．医学常用液氮做冷冻剂，在冷冻麻醉条件下做手术，是利用氮气化学性质的不活泼性
C．H2与N2在一定条件下反应生成NH3，反应中N2体现还原性
D．电闪雷鸣的雨天，雨水中含有一定量硝酸，可能发生的反应有N2＋O2
2NO
√
A．氮气性质稳定的原因是两个氮原子之间共用三对电子，破坏这种结合时需要很高的能量，所以化学性质不活泼，A错误；B．液氮汽化时需要吸收大量的热，使周围环境温度降低，与其化学性质不活泼无关，B错误；C．H2与N2在一定条件下反应生成NH3，氮元素的化合价由0价变为－3价，化合价降低是氧化剂，具有氧化性，C错误；D．N2和O2在放电条件下生成NO，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，D正确；故选D。
题点二　一氧化氮、二氧化氮的性质与用途
4．最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用，下列有关一氧化氮的叙述正确的是
A．一氧化氮是一种红棕色的气体
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的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
√
A．一氧化氮是一种无色的气体，故A错误；B．常温常压下，一氧化氮能与空气中的氧气直接化合生成二氧化氮，故B错误；C．在放电条件下，氮气和氧气直接化合得到一氧化氮，故C正确；D．一氧化氮微溶于水，能用排水法收集一氧化氮，故D错误。
5．为除去混入NO中少量的NO2，可将气体通过
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．水 D．无水硫酸铜
√
将气体通过Na2CO3或NaHCO3溶液都会生成CO2，引入新的杂质；无水硫酸铜与NO2不反应，不能除去NO中的NO2；NO2与H2O发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故水洗可除去NO中的NO2，故选C。
6．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是
A．氧气 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
√
设NO2为3 mol，涉及的反应有3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋CO2↑＋H2O、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2NO＋O2===2NO2，则3 mol NO2生成2 mol HNO3和1 mol NO，通入小苏打溶液后生成2 mol CO2和1 mol NO，通入足量过氧化钠后生成1 mol O2和1 mol NO，1 mol O2和1 mol NO反应后生成1 mol NO2，剩余0.5 mol O2，故最后收集到的气体为1 mol NO2和0.5 mol O2。故答案为C。
7．某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，气体颜色消失。再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是下列混合气体中的
A．H2、NO2、NO B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．NO2、CO2、Br2
√
某集气瓶中的气体呈红棕色，其中可能含有NO2和Br2中的至少一种；加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，说明气体中一定含有溴蒸气；同时气体颜色消失，再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明该无色气体中含有NO，NO遇空气中的O2发生反应产生红棕色的NO2气体，反应方程式为2NO＋O2===2NO2，由于NO2溶于水时生成HNO3和NO，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则该NO是NO2与水反应产生，因此原气体中一定含有Br2、NO2，根据各个选项的气体成分分析可知合理选项是D。
8．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
√
将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV减
3 2
题点三　探究氮气及其氧化物的性质
9．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
√
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中碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D中。
10．某课外活动小组探究镁与NO2的反应。已知镁与CO2反应：2Mg＋CO2 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：__________________________。
由题意可知，Mg与NO2发生置换反应的化学方程式为4Mg＋2NO2
4MgO＋N2。
(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。
①装置A中的试剂是　　　　　　。
②装置B的作用是　　　　　。
③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
NaOH溶液
收集N2
badc
①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以避免污染环境。②装置B的作用是利用排水法收集N2。③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)。
11．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是
A．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
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 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移
√
A．二氧化氮既是反应的氧化剂又是还原剂，硝酸为反应的氧化产物，一氧化氮是还原产物，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1，故A、B错误；C．二氧化氮既是反应的氧化剂又是还原剂，水既不是反应的氧化剂也不是还原剂，故C错误；D．反应消耗3 mol二氧化氮，反应转移2 mol电子，则在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有4 mol电子发生转移，故D正确；故选D。
12．四支相同试管分别充满下列气体：
①NO2　②SO2和Cl2(体积比1∶1)　
③NO2和O2(体积比1∶1)
④NH3和O2(体积比1∶1)，把四支试管倒扣在水槽中，试管水面上升高度为h1、h2、h3、h4，它们的大小顺序为
A．h2＞h1＞h3＞h4
B．h2＞h1＞h4＞h3
C．h2＞h3＞h4＞h1
D．h2＞h3＞h1＞h4
√
设四支试管均有8 mol气体。①NO2，试管中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，剩余气体为 mol；②SO2和Cl2(体积比1∶1)，试管内反应是Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，剩余气体是0 mol；③NO2和O2(体积比1∶1)，则试管内发生的反应是4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以剩余气体是3 mol；④NH3和O2(体积比1∶1)，NH3完全溶于水，氧气溶解度较小，最后剩余气体是4 mol；故它们的大小顺序为h2＞h1＞h3＞h4；故选A。
13．近几年，我国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是目前人类面临的环境问题之一。有一种汽车尾气处理装置，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是
A．反应中N2为氧化剂，NO为还原产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化总反应为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2
√
NO、O2、CO反应产生N2，在反应中N元素化
合价降低，得到电子被还原，所以NO是氧化
剂，N2为还原产物，A错误；汽车尾气中含有
CO、NO、N2和CO2，其中主要污染成分包括
CO、NO，而N2是空气成分，不是污染物，B错误；NO和O2在室温下相遇会发生反应生成NO2，而不是必须在催化剂表面才能反应，C错误；根据电子守恒、原子守恒，可知上述转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2，D正确。
14．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：
(1)一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化
学方程式：__________________________。
若NO与NO2反应生成新的氧化物，必然是NO中N的化合价升高被氧化，NO2中N的化合价降低被还原，生成的氧化物中N的化合价应该介于＋2价和＋4价之间，即为＋3价，据此写出反应方程式：NO＋NO2
N2O3。
(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是________________________________；
滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是___________ (填化学式)。
使尾气中的NO、NO2被充分吸收　
Ca(OH)2
气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有Ca(OH)2微溶于水，所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致_________________________；
若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致______________________________。
排放气体中NO含量升高　
产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
当n(NO)＞n(NO2)时，NO过量；当n(NO)＜n(NO2)时，NO2过量，剩余NO2会与Ca(OH)2反应生成Ca(NO3)2。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为_______________________________。
15．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。
下
NO2呈红棕色，SO2为无色，故下瓶颜色深。
(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在该反应中表现　　　(填“氧化”或“还原”)性。
两气体混合后，颜色由红棕色变为无色
NO　
氧化
NO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)由图乙和图丙中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：________________________。
NO2＋SO2===NO＋SO3
由题给现象可知，NO2和SO2反应的化学方程式为NO2＋SO2===NO＋SO3。
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