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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 氮气及氮的氧化物
1.结合真实情境中的应用实例，了解氮的固定及其类型，认识其在生产中的意义。
2.结合真实情境并通过实验探究，了解氮气的主要性质，认识合成氨在氮的循环及农
业生产中的重要意义。
3.通过实验探究，了解氮的氧化物的主要性质，结合真实情境认识氮的氧化物在生产
中的应用和对生态环境的影响。
一、氮气
1.氮元素的存在
（1）氮原子的结构
原子结构示意图：_ ________。 原子一般通过____________与其他原子结合。
（2）自然界中，氮元素主要以氮气的形式存在于空气中。
共用电子对
2.氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
______ 气体 ______ 密度与空气接近 ____溶于水
3.氮气的化学性质
氮气的化学性质________（填“活泼”或“不活泼”），很难跟其他物质反应，但在一定
条件下，可以跟、、 等发生反应。
（1）与 反应：_ __________________；
（2）与 反应：_ ___________________；
（3）与 反应：_ ________________________。
无色
无味
难
不活泼
二、氮的固定
1.定义：__________________________________________叫作氮的固定。
2.分类
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程
三、一氧化氮和二氧化氮
1.物理性质
物质 颜色 状态 气味 水溶性
______ 气体 ______ ____溶于水
________ 气体 _____________ ____溶于水
无色
无味
不
红棕色
刺激性
气味
易
2.化学性质
（1）实验探究
实验装 置 ______________________________________________________________________________________________________ 实验操 作
现象 ____________ ____________________，振荡
后________________
无明显现象
无色气体变为红棕色
红棕色变为无色
（2）结论：在一定条件下，与 可以相互转化，反应的化学方程式为：
__________________；
___________________________。
3.毒性
和 都有毒。
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1） 将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定。( )
√
（2） “雷雨发庄稼”是由于放电条件有利于游离态的氮转化为化合态。( )
√
（3） 是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物。( )
×
（4） 氮气可在氧气中燃烧，生成一氧化氮。( )
×
（5） 可由和 直接化合得到。( )
×
（6） 和 均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集。( )
×
2.农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”，该过程发生了哪些化学反应？
[答案] ，， 。
3.实验室收集 时，能否使用排空气法？说明理由。
[答案] 不能。 的密度和空气的密度相差不大，故不能用排空气法。
4.简述氮气分子的结构。为什么氮气很稳定？
[答案] 氮气分子是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子之间以共价三键
结合，使每个原子都达到稳定结构；要断开该化学键需要很高的能量，所以氮气的化
学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应。
任务1 氮的固定
氮在自然界中的循环如图所示：
1.氮在自然界中的主要存在形式有哪些？
[答案] 大部分以氮气的形式存在，少部分以化合物的形式（如硝酸盐、铵盐、蛋白质
等）存在。
2.由制备化肥 ，是否起到固氮作用？
[答案] 否；由定义知，氮的固定是将游离态的氮转化成化合态。
3.有哪些固定氮的途径？
[答案] 固氮的途径主要有自然固氮和人工固氮，自然固氮有高能固氮（雷电作用）、
生物固氮（豆科植物）。
氮的循环
例1 下列关于氮气性质的叙述中，错误的是( ) 。
A
A.任何物质在氮气中都不能燃烧
B.氮气既具有氧化性，又具有还原性
C.将空气中的氮气转化成氮的化合物属于氮的固定
D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮
[解析] 活泼金属钠、镁、铝可以在 中燃烧。
例2 下列说法不正确的是( ) 。
D
A.工业上用氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B.发生闪电时，大气中的氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定
C.氮元素在自然界有游离态和化合态
D.氮气在化学反应中只能作氧化剂
[解析] 氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程，工业上用氢气和氮气合成氨属
于人工固氮，A项正确；发生闪电时，大气中的氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定，
B项正确；氮元素在自然界有游离态（氮气）和化合态（铵态氮和硝态氮等），C项正
确；氮气在化学反应中既能作氧化剂，又能作还原剂，如氮气与氧气反应中，氮气作
还原剂，D项错误。
任务2 一氧化氮和二氧化氮的性质
近年来，科学家发现有少量的 存在于生物体内的许多组织中，它因有扩张血管、
免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点。 对环境有一定危害，但
对生命又有很大的作用，这对你有何启示？你了解的氮的氧化物有几种？
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
[答案] 不能。因为发生反应： 。实验室中应该用排水集气法收集
一氧化氮。
2.把一支充满 气体的试管倒置在水槽中，充分反应后有什么现象
[答案] 由反应可知，当与 充分反应后,试管内的
气体由红棕色变为无色,且剩余气体占试管体积的 。
3.为了有效实现和 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 。
（1） 打开止水夹,推动注射器活塞,使 进入烧瓶。关上止水夹,首先观察到烧瓶中的
现象是什么 写出产生此现象的化学方程式。
[答案] 首先观察到的现象是烧瓶中的气体由无色变为红棕色,反应的化学方程式为
。
（2） 轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象是什么 利用化学方程式解释产生这种现象
的原因。
[答案] 摇动烧瓶,使得与水发生反应 ,所以烧瓶中的红
棕色气体又变为无色,且烧瓶内压强减小,烧杯中的水倒吸到烧瓶内,导致烧瓶中液面上升。
（3） 假设烧瓶内充有,那么通入多少毫升 才能使水充满烧瓶
[答案] ①, ,由化学方程式
得：,即当和的体积之比为 时，
水可以充满烧瓶,故需通入 。
一、一氧化氮和二氧化氮的区别与联系
物质 一氧化氮 二氧化氮
生成
物理性质 无色无味的气体，难溶 于水 红棕色、有刺激性气味的气体，易液化，易
溶于水
收集方法 排水法 向上排空气法
化学性质
二、氮的氧化物溶于水的计算规律
1.相关反应原理
①
②
由化学方程式 得：
③
由化学方程式 得：
④
2.氮的氧化物溶于水的三种类型
（1）气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为 。
（2）和的混合气体：和 的混合气体溶于水时涉及反应③：
反应情况 恰好完全反应
（3）和的混合气体：和 的混合气体溶于水时涉及反应④：
反应情况 恰好完全反应
3.利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水的反应
化学方程式和 中的“
”和“”从组成上均相当于“”的组成，也就是、 原子个数比
符合时，氮的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中、 原子
个数比来分析：
例3 下列关于和 的说法正确的是( ) 。
A
A.在一定条件下可相互转化 B.常温下都是无色气体
C.均可用排空气法收集 D.均可由和 反应直接制备
[解析] 和 在一定条件下可以相互转化，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，
二氧化氮和水反应生成一氧化氮，A项正确；二氧化氮是红棕色气体，一氧化氮是无
色气体，B项错误；在室温下能够与 发生反应，因此不能用排空气法收集，C项
错误；和直接化合得到，与反应产生，因此不可由和 直接
化合得到，D项错误。
例4 一定条件下，将和按 的体积比充满干燥烧瓶（两种气体换算到标
准状况下的总体积为 ），把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶
液不向外扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( ) 。
C
A. B. C. D.
[解析] 烧瓶的体积为，则的体积为 。根据反应
，又因和的体积之比为 ，最终液体充满整个
烧瓶，溶液的体积为，原的物质的量为，
完全转化为，所以硝酸的物质的量浓度为 。
1.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( ) 。
D
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.向海洋排放含的废水，会影响海洋中
的含量
[解析] 海洋中的氮循环起始于 ，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 的化合价降低，被还原，而
是常见的氧化剂，不需要有 参与，C项错误；根据转化关系图可知，若向海洋排
放含的废水，会使增多，反硝化作用增强，海洋中 增多，从而影响海洋中
的含量，D项正确。
2.下列关于和 的叙述正确的是( ) 。
C
A.都能溶于水且与水反应生成相应的酸 B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C.一定条件下都能发生氧化还原反应 D.常温下都可以被氧气氧化
[解析] 不溶于水，不能与水反应产生相应的酸，A项错误。 不能与碱反应，不
属于酸性氧化物；和反应产生、，反应前后 元素化合价发生
了变化，因此也不是酸性氧化物，B项错误。与水、 与氧气都可以发生氧
化还原反应，C项正确。在常温下能够与反应产生，但与 在常温下不
能发生反应，D项错误。
3.下列有关 的说法正确的是( ) 。
D
A.能与水反应生成硝酸，在反应中 只是还原剂
B.除去中混有的，可将混合气体通过水，将 溶解
C.与溴蒸气的鉴别可用溶液，溶于溶液得无色溶液的是 ，得橙色
溶液的为溴蒸气
D.在与水的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为
[解析] 与水反应生成和， 既是氧化剂又是还原剂，A项错误；除去
中混有的，将混合气体通过水，溶解的同时又生成新的杂质，且 又能
与反应，B项错误；、溴蒸气分别与 溶液反应均得无色溶液，所以用
溶液无法鉴别 与溴蒸气，C项错误。
4.在一定条件下，将和的混合气体通入足量水中，充分反应后剩余
气体（同温同压下），则原混合气体中 的体积为( ) 。
B
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
[解析] 若过量，发生反应，剩余的 气体为氧
气，，②正确；若气体过量，过量的 会
与发生反应，则反应后剩余 ，根据物质反应
转化关系可知，相当于剩余，还有 气体发生反应
，根据化学方程式中物质反应关系可知，发生该反应的
的体积为，则原混合气体中含有 的体积为
，④正确。综上所述可知，混合气体中 的体积可
能为或 。
5.氮氧化物会严重污染大气，所以必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用 溶液
可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
（1） 在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为_____。
[解析] 在反应①中，中元素化合价升高，作还原剂，中 元素化合价降低，
作氧化剂，根据化学方程式可知，参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
（2） 下列措施能提高尾气中和 去除率的是____（填字母）。
BC
A.增大通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量 溶液
（3） 吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到 晶体，该晶体中的主要杂质是
_______（填化学式，下同）；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是____。
（4） 的氧化吸收：用溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中 的去除率。在酸
性溶液中，氧化生成和 ，反应的离子方程式为_______________
__________________________。5.2 课时1 氮气及氮的氧化物
【学习目标】 1.结合真实情境中的应用实例,了解氮的固定及其类型,认识其在生产中的意义。 2.结合真实情境并通过实验探究,了解氮气的主要性质,认识合成氨在氮的循环及农业生产中的重要意义。 3.通过实验探究,了解氮的氧化物的主要性质,结合真实情境认识氮的氧化物在生产中的应用和对生态环境的影响。
【自主预习】
一、氮气
1.氮元素的存在
(1)氮原子的结构
原子结构示意图:　　　　　　　　　　。N原子一般通过　　　　　　　与其他原子结合。
(2)自然界中,氮元素主要以氮气的形式存在于空气中。
2.氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
　　　　 气体 　　　　 密度与空气接近 　　　溶于水
3.氮气的化学性质
氮气的化学性质　　　　　(填“活泼”或“不活泼”),很难跟其他物质反应,但在一定条件下,N2可以跟Mg、O2、H2等发生反应。
(1)N2与Mg反应:　　　　　　　　　　　　;
(2)N2与O2反应:　　　　　　　　　　　;
(3)N2与H2反应:　　　　　　　。
二、氮的固定
1.定义:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　叫作氮的固定。
2.分类
三、一氧化氮和二氧化氮
1.物理性质
物质 颜色 状态 气味 水溶性
NO 　　　　 气体 　　　　 　　　溶于水
NO2 　　　　　 气体 　　　　　 　　　　 　　　溶于水
2.化学性质
(1)实验探究
实验 装置
实验 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 打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象,然后再振荡注射器
现象 　　　　　　　 　　　　　　　　　,振荡后　　　　　　　
(2)结论:在一定条件下,NO与NO2可以相互转化,反应的化学方程式为:
①NO→NO2:　　　　　　　　　　　;
②NO2→NO:　　　　　　　　　　　　　　　。
3.毒性
NO和NO2都有毒。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定。 (　　)
(2)“雷雨发庄稼”是由于放电条件有利于游离态的氮转化为化合态。 (　　)
(3)NO2是红棕色气体,易溶于水,属于酸性氧化物。 (　　)
(4)氮气可在氧气中燃烧,生成一氧化氮。 (　　)
(5)NO2可由N2和O2直接化合得到。 (　　)
(6)NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集。 (　　)
2.农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”,该过程发生了哪些化学反应
3.实验室收集N2时,能否使用排空气法 说明理由。
4.简述氮气分子的结构。为什么氮气很稳定
【合作探究】
　氮的固定
　　氮在自然界中的循环如图所示:
1.氮在自然界中的主要存在形式有哪些
2.由NH3制备化肥NH4HCO3,是否起到固氮作用
3.有哪些固定氮的途径
氮的循环
下列关于氮气性质的叙述中,错误的是(　　)。
A.任何物质在氮气中都不能燃烧
B.氮气既具有氧化性,又具有还原性
C.将空气中的氮气转化成氮的化合物属于氮的固定
D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮
下列说法不正确的是(　　)。
A.工业上用氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B.发生闪电时,大气中的氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定
C.氮元素在自然界有游离态和化合态
D.氮气在化学反应中只能作氧化剂
　一氧化氮和二氧化氮的性质
　　近年来,科学家发现有少量的NO存在于生物体内的许多组织中,它因有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,而成为当前生命科学的研究热点。NO对环境有一定危害,但对生命又有很大的作用,这对你有何启示 你了解的氮的氧化物有几种
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
2.把一支充满NO2气体的试管倒置在水槽中,充分反应后有什么现象
3.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NO。
(1)打开止水夹,推动注射器活塞,使O2进入烧瓶。关上止水夹,首先观察到烧瓶中的现象是什么 写出产生此现象的化学方程式。
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象是什么 利用化学方程式解释产生这种现象的原因。
(3)假设烧瓶内充有100 mL NO,那么通入多少毫升O2才能使水充满烧瓶
一、一氧化氮和二氧化氮的区别与联系
物质 一氧化氮 二氧化氮
生成 N2+O22NO 2NO+O22NO2
物理性质 无色无味的气体,难溶于水 红棕色、有刺激性气味的气体,易液化,易溶于水
收集方法 排水法 向上排空气法
化学性质 2NO+O22NO2 3NO2+H2O2HNO3+NO 2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O
二、氮的氧化物溶于水的计算规律
1.相关反应原理
3NO2+H2O2HNO3+NO　①
2NO+O22NO2　②
由化学方程式①×2+②得:
4NO2+O2+2H2O4HNO3　③
由化学方程式①×2+②×3得:
4NO+3O2+2H2O4HNO3　④
2.氮的氧化物溶于水的三种类型
(1)NO2:NO2气体溶于水时仅涉及反应①,剩余气体为NO。
(2)NO2和O2的混合气体:NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③:
x= 04
反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO2过量又发生反应①,剩余NO
(3)NO和O2的混合气体:NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④:
x= 0
反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO过量并剩余
3.利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水的反应
化学方程式4NO2+O2+2H2O4HNO3和4NO+3O2+2H2O4HNO3中的“4NO2+O2”和“4NO+3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成,也就是N、O原子个数比符合2∶5时,氮的氧化物和氧气均无剩余,这两种情况均可利用混合气体中N、O原子个数比来分析:
下列关于NO 和NO2的说法正确的是(　　)。
A.在一定条件下可相互转化
B.常温下都是无色气体
C.均可用排空气法收集
D.均可由N2和O2反应直接制备
一定条件下,将O2(g)和NO2(g)按1∶4的体积比充满干燥烧瓶(两种气体换算到标准状况下的总体积为V L),把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不向外扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为(　　)。
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
【随堂检测】
1.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N的废水,会影响海洋中N的含量
2.下列关于NO2和NO的叙述正确的是(　　)。
A.都能溶于水且与水反应生成相应的酸
B.都是酸性氧化物,都能与强碱溶液反应
C.一定条件下都能发生氧化还原反应
D.常温下都可以被氧气氧化
3.下列有关NO2的说法正确的是(　　)。
A.NO2能与水反应生成硝酸,在反应中NO2只是还原剂
B.除去O2中混有的NO2,可将混合气体通过水,将NO2溶解
C.NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液,溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2,得橙色溶液的为溴蒸气
D.在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2
4.在一定条件下,将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中NO2的体积为(　　)。
①4 mL　②8 mL　③10 mL　④10.8 mL
A.①③　　　 B.②④
C.①④ D.②③
5.氮氧化物会严重污染大气,所以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,反应的化学方程式如下:
①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
②2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
(1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　　　　。
(2)下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的是　　　　　　　(填字母)。
A.增大通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是　　　　　　　(填化学式,下同);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是　　　　　　　。
(4)NO的氧化吸收:用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
参考答案
自主预习·悟新知
一、1.(1)　共用电子对　(2)氮气分子　蛋白质　硝酸盐和铵盐
2.无色　无味　难
3.不活泼　(1)N2+3MgMg3N2　(2)N2+O22NO　(3)N2+3H22NH3
二、1.将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程
2.游离　化合　自然　人工
三、1.无色　无味　不　红棕色　刺激性气味　易
2.(1)无明显现象　无色气体变为红棕色　红棕色变为无色
(2)①2NO+O22NO2
②3NO2+H2O2HNO3+NO
效果检测
1.(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2.N2+O22NO,2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO。
3.不能。N2的密度和空气的密度相差不大,故不能用排空气法。
4.氮气分子是由氮原子构成的双原子分子,两个氮原子之间以共价三键(N≡N)结合,使每个原子都达到稳定结构;要断开该化学键需要很高的能量,所以氮气的化学性质很稳定,通常情况下很难与其他物质发生化学反应。
合作探究·提素养
任务1　氮的固定
问题生成
1.大部分以氮气的形式存在,少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在。
2.否;由定义知,氮的固定是将游离态的氮转化成化合态。
3.固氮的途径主要有自然固氮和人工固氮,自然固氮有高能固氮(雷电作用)、生物固氮(豆科植物)。
典型例题
例1　A
解析　活泼金属钠、镁、铝可以在N2中燃烧。
例2　D
解析　氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程,工业上用氢气和氮气合成氨属于人工固氮,A项正确;发生闪电时,大气中的氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定,B项正确;氮元素在自然界有游离态(氮气)和化合态(铵态氮和硝态氮等),C项正确;氮气在化学反应中既能作氧化剂,又能作还原剂,如氮气与氧气反应中,氮气作还原剂,D项错误。
任务2　一氧化氮和二氧化氮的性质
问题生成
1.不能。因为发生反应:2NO+O22NO2。实验室中应该用排水集气法收集一氧化氮。
2.由反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知,当NO2与H2O充分反应后,试管内的气体由红棕色变为无色,且剩余气体占试管体积的1/3。
3.(1)首先观察到的现象是烧瓶中的气体由无色变为红棕色,反应的化学方程式为2NO+O22NO2。
(2)摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以烧瓶中的红棕色气体又变为无色,且烧瓶内压强减小,烧杯中的水倒吸到烧瓶内,导致烧瓶中液面上升。
(3)2NO+O22NO2①,3NO2+H2O2HNO3+NO ②,由化学方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O4HNO3,即当NO和O2的体积之比为4∶3时,水可以充满烧瓶,故需通入75 mL O2。
典型例题
例3　A
解析　NO和NO2在一定条件下可以相互转化,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成一氧化氮,A项正确;二氧化氮是红棕色气体,一氧化氮是无色气体,B项错误;NO在室温下能够与O2发生反应,因此不能用排空气法收集,C项错误;N2和O2直接化合得到NO,NO与O2反应产生NO2,因此NO2不可由N2和O2直接化合得到,D项错误。
例4　C　
解析　烧瓶的体积为V L,则NO2的体积为V L。根据反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,又因O2和NO2的体积之比为1∶4,最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为V L,原NO2的物质的量为V L÷22.4 L·mol-1=V mol,NO2完全转化为HNO3,所以硝酸的物质的量浓度为V mol÷V L= mol·L-1。
随堂检测·精评价
1.D　解析　海洋中的氮循环起始于N2N,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的化合价降低,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N的废水,会使N增多,反硝化作用增强,海洋中N2增多,从而影响海洋中N的含量,D项正确。
2.C　解析　NO不溶于水,不能与水反应产生相应的酸,A项错误。NO不能与碱反应,不属于酸性氧化物;NO2和NaOH反应产生NaNO3、NaNO2,反应前后N元素化合价发生了变化,因此NO2也不是酸性氧化物,B项错误。NO2与水、NO与氧气都可以发生氧化还原反应,C项正确。在常温下NO能够与O2反应产生NO2,但NO2与O2在常温下不能发生反应,D项错误。
3.D　解析　NO2与水反应生成HNO3和NO,NO2既是氧化剂又是还原剂,A项错误;除去O2中混有的NO2,将混合气体通过水,NO2溶解的同时又生成新的杂质NO,且NO又能与O2反应,B项错误;NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液反应均得无色溶液,所以用NaOH溶液无法鉴别NO2与溴蒸气,C项错误。
4.B　解析　若O2过量,发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,剩余的2 mL气体为氧气,V(NO2)=×(12 mL-2 mL)=8 mL,②正确;若NO2气体过量,过量的NO2会与H2O发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则反应后剩余2 mL NO,根据物质反应转化关系可知,相当于剩余6 mL NO2,还有6 mL气体发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,根据化学方程式中物质反应关系可知,发生该反应的NO2的体积为×6 mL=4.8 mL,则原混合气体中含有NO2的体积为6 mL+4.8 mL=10.8 mL,④正确。综上所述可知,12 mL混合气体中NO2的体积可能为8 mL或10.8 mL。
5.(1)1∶1　(2)BC
(3)NaNO3　NO
(4)3HClO+2NO+H2O3Cl-+2N+5H+
解析　(1)在反应①中,NO中N元素化合价升高,作还原剂,NO2中N元素化合价降低,作氧化剂,根据化学方程式可知,参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1。

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