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第二节　第1课时　氮气和氮氧化物
【课程目标】　
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；掌握NO、NO2的性质及二者的相互转化。
3．掌握NO、NO2与O2混合溶于水的计算。
夯基提能·一遍过
知识点一　氮气与氮的固定
1．氮元素
(1)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)结构特点
一般通过共用电子对与其他原子相互结合。
2．氮气
【知识衔接】　氮气化学性质稳定的原因
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。
氮气在高温、放电等条件下，氮气能够与氧气、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：________________________。
【师说·助学】　写出镁条在空气中燃烧发生反应的化学方程式。
3．氮的固定
4．自然界中氮的循环
即学即练
1．判断正误
(1)N2和O2在放电的条件下会直接生成NO2(　　)
(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)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮(　　)
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三个作用：________________________________________________。
(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为__________________________________________________________________。
3．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________(填“氧化”或“还原”)性。
(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________(填“氧化”或“还原”)性。
知识点二　一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质
氧化物 颜色 状态 气味 水溶性
NO ______色 气体 － ______溶
NO2 ______色 气体 ________气味 ______溶
2.化学性质
(1)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 ①打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 ②振荡注射器
现象 无明显现象 ①无色气体变为________色 ②红棕色气体逐渐变为________色，注射器活塞向________移动
(2)实验结论及解释
①NO不溶于水，也不与水反应，但能与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2，化学方程式：________________________________。
②NO2能与水反应生成无色的NO，化学方程式：________________________________。
【师说·助学】　如果要将注射器中的NO充分转化为硝酸，可以采取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？
即学即练
1．下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　)
A．NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸，所以属于酸性氧化物
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在空气中可以长久的存在
2．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
3．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： ________________________________________________________________________。
素养落实·重拓展　
题型 NO、NO2溶于水的相关计算——加合式法
氮的氧化物与氧气、水反应的相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
2NO＋O2===2NO2　②
①×2＋②得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
①×2＋②×3得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
例 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可能是________。
状元随笔　(1)无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体溶于水，若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(2)对于连续发生的化学反应，可用化学方程式叠加的方法而得到加合式，解决问题更简便。
【变式演练】———————————你学会了吗？
1．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________。
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，实验前用烧瓶通过排水法收集满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：使水刚好充满烧瓶需通入O2的体积。
第二节　氮及其化合物
第1课时　氮气和氮氧化物
夯基提能·一遍过
知识点一
2．(1)N2＋O22NO　(2)①N2＋3H22NH3　②N2＋3MgMg3N2
[师说·助学]　提示：2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C。
即学即练
1．答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．答案：(1)延长食品的保质期；抵御外界潮气的侵入；保护食品不被压碎
(2)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
3．答案：(1)人工固氮　N2＋3H22NH3　氧化
(2)豆科植物根瘤菌　N2＋O22NO　还原
知识点二
1．无　不　红棕　有刺激性　易
2．(1)①红棕　②无　左　(2)①2NO＋O2===2NO2　
②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
[师说·助学]　提示：采取的措施是继续通入过量的空气。上述实验对工业上生产硝酸的启示是在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸。
即学即练
1．解析：NO2是红棕色气体，与水反应生成硝酸和NO，NO2不属于酸性氧化物，故A错误；N2和O2在放电条件下直接化合得到NO，故B正确；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；NO与氧气反应生成NO2，NO不能在空气中长久的存在，故D错误。
答案：B
2．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。
答案：C
3．答案：N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
素养落实·重拓展
例　解析：有关的反应为①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
设原混合气体中O2的体积为V(O2)，
若剩余O2，根据反应①得V(O2)＝2 mL＋×(12 mL－2 mL)＝4 mL。
若剩余NO，参与反应②的V(NO2)＝3V(NO)＝3×2 mL＝6 mL；参与反应①的NO2和O2总体积为12 mL－6 mL＝6 mL，V(O2)＝×6 mL＝1.2 mL。
答案：4 mL或1.2 mL
变式演练
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。
答案：0.045 mol·L-1
2．解析：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时水可以充满试管，故需通入V(O2)＝100 mL×＝75 mL。
答案：75 mL

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