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第二节　氮及其化合物
第1课时　氮及其氧化物
第五章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课 标 定 位
1.结合应用实例了解氮气的性质、氮的循环与氮的固定;通过实验探究,了解一氧化氮和二氧化氮的主要性质。
2.结合实例认识氮及其化合物的多样性。
素 养 阐 释
1.能从物质类别和价态转化角度认识氮及其氧化物的性质,进一步建构化合物学习思维模型,形成证据推理与模型认知的学科核心素养。
2.能构建氮及其氧化物的转化关系,巩固元素化合物学习思路,形成变化观念的学科核心素养。
自主预习·新知导学
一、氮气与氮的固定
1.氮气的化学性质。
写出氮气分别与①镁、②氧气、③氢气反应的化学方程式,并说明氮气表现的性质。
【自主思考1】 为什么氮气与其他物质发生反应时通常需要高温、放电等条件
提示:因为氮气分子中存在N≡N,断裂该键需要较多的能量。
【自主思考2】 工业合成氨反应有何实际意义
提示:合成氨反应为农作物的生长提供了必需的氮元素,提高了粮食产量,解决了人类的饥饿问题;同时为其他化工产品的生产提供了重要原料。
2.氮的固定。
二、一氧化氮和二氧化氮
1.物理性质。
2.化学性质。
(1)NO和NO2均为有毒气体。
(2)常温下,一氧化氮易与氧气化合,反应的化学方程式为2NO+O2══2NO2,反应中一氧化氮表现了还原性。
(3)二氧化氮与水反应的化学方程式为3NO2+H2O══2HNO3+NO,反应中二氧化氮表现的性质是氧化性和还原性。
【自主思考3】 根据一氧化氮和二氧化氮的性质推断,它们应分别采用什么方法收集
提示:一氧化氮应采用排水法收集;二氧化氮应采用向上排空气法收集。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)N2在高温条件下与O2发生反应生成NO2。(　　)
(2)NO和NO2的颜色、气味、在水中的溶解性不同,但它们都是有毒的气体。(　　)
(4)NO2与H2O反应时,NO2是氧化剂,H2O是还原剂。(　　)
(5)闪电时氮气与氧气化合生成NO,属于自然固氮。(　　)
(6)将氨转化为固态铵盐的过程属于人工固氮。(　　)
(7)氮气化学性质很稳定,所以镁着火时,可用氮气灭火。(　　)
×
√
×
√
×
×
2.下列关于NO的叙述正确的是(　　)。
A.NO是一种红棕色的气体
B.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合
C.含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D.NO易溶于水,不能用排水法收集
答案:C
合作探究·释疑解惑
探究任务1
探究氮气、一氧化氮和二氧化氮的性质
【问题引领】
氮氧化物之间的转化关系:
1.民间有谚语:“雷雨发庄稼”,即在雷雨过后,庄稼生长得更旺盛。其中蕴含了什么化学原理 请写出相关的化学方程式。
提示:空气中的氮气与氧气在放电的条件下生成NO,NO最终转化生成硝酸,硝酸随雨水落入土壤,与其中的矿物质等发生反应生成硝酸盐,为土壤补充了氮肥,所以庄稼长得更旺盛。相关的化学方程式为N2+O2 2NO, 2NO+O2══2NO2,3NO2+H2O══2HNO3+NO。
2.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
提示:NO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NO;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NO2。
3.如何除去NO气体中混有的少量NO2气体杂质
提示:根据NO2与H2O反应能生成NO,可将混合气体通入盛有水的洗气瓶,除去NO2杂质,再通过盛无水CaCl2的干燥管收集NO气体。
4.NO和CO均为无色、无臭的有毒气体,若两个集气瓶中分别盛有上述两种气体,如何较快地鉴别
提示:通常情况下,CO不与氧气反应,而NO能够与氧气反应生成红棕色的NO2。所以,在通风橱中推开集气瓶上的玻璃片,瓶口呈现红棕色的是NO。
【归纳提升】
一氧化氮和二氧化氮的区别与联系:
【典型例题】
【例题1】 如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),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,可以观察到试管内水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的气体是(　　)。
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.可能是O2与NO的混合气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.只能是NO2一种气体
答案:C
解析:根据题意①3NO2+H2O══2HNO3+NO,②2NO+O2══2NO2。将①②反应合并可得4NO2+O2+2H2O══4HNO3。试管中原气体的组成可能是NO2或NO2与NO的混合气体或NO2与O2的混合气体。
【变式训练1】 下列关于氮的氧化物的说法中正确的是(　　)。
A.氮的氧化物都是酸性氧化物,都是大气污染物
B.氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性
C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物
D.不能用排空气法收集NO
答案:D
解析:氮的氧化物均会对大气产生污染,NO、NO2不是酸性氧化物,A项错误;N2O5中氮元素为最高价,只有氧化性,B项错误;酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物,HNO3对应的酸性氧化物是N2O5,NO2不是酸性氧化物,C项错误;NO能与氧气反应,不能用排空气法收集,D项正确。
【问题引领】
探究任务2
氮的氧化物溶于水的计算
1.请写出NO2气体溶于水的反应,分析产生的NO气体与通入的NO2气体的体积关系。
提示:3NO2+H2O══2HNO3+NO,产生的NO与通入的NO2的体积之比为1∶3。
2.若把NO2与O2的混合气体通入水中会发生什么反应 剩余气体是什么
提示:3NO2+H2O══2HNO3+NO,2NO+O2══2NO2,剩余气体可能是O2,也可能是NO。
3.若把NO与O2混合后通入水中会发生什么反应 剩余气体是什么
提示:2NO+O2══2NO2,3NO2+H2O══2HNO3+NO,剩余气体可能是O2,也可能是NO。
【归纳提升】
1.相关反应原理。
3NO2+H2O══2HNO3+NO ①
2NO+O2══2NO2 ②
由化学方程式①×2+②得:
4NO2+O2+2H2O══4HNO3 ③
由化学方程式①×2+②×3得:
4NO+3O2+2H2O══4HNO3 ④
2.氮的氧化物溶于水的三种类型。
(1)NO2气体溶于水。
NO2气体溶于水时仅涉及反应①,剩余气体为NO。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水。
NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③:
(3)NO和O2同时通入水中。
NO、O2同时通入水中时涉及反应④:
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合通入水中时,O2得电子,且得失电子数必须相等,这是电子守恒法解答此类题目的依据。
3.利用原子个数比分析氮的氧化物与氧气的混合气体溶于水的有关计算。
化学方程式:4NO2+O2+2H2O══4HNO3和4NO+3O2+2H2O══4HNO3中的“4NO2+O2”和“4NO+3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成,也就是N、O的原子个数比符合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的原子个数比来分析。
【典型例题】
【例题2】 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与H2O反应,剩余气体为生成的NO与不反应的N2。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 1 2
x
【变式训练2】 1.在一定条件下,将6体积的NO2和一定体积的NO置于试管中,并将试管倒置于水中,当通入4.5体积的O2充分反应后,剩余1.5体积气体,则原NO体积可能为(　　)。
A.2体积 B.3体积
C.4体积 D.5体积
答案:A
解析:剩余的1.5体积气体可能是一氧化氮,也有可能是氧气。若剩余的气体是一氧化氮,则氧气全部反应,二氧化氮完全反应用掉了1.5体积氧气,剩余3体积应该被一氧化氮消耗,所以一氧化氮体积为4体积+1.5体积=5.5体积。若剩余的为氧气,则过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积,所以一氧化氮的体积是2体积。
2.将a mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后,得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2通入水中充分吸收后,得到5 mL无色气体B。请回答下列问题。
(1)A气体是　　　　　,B气体是　　　　　。
(2)A气体的体积是　　　　　mL。
(3)a的取值范围是　　　　　　　　。
答案:(1)NO　O2
(2)20
(3)20解析:(1)NO、NO2混合气体与水反应后只能得到无色气体NO,即A为NO。NO与等体积O2同时通入水中,根据4NO+3O2+2H2O══4HNO3知,剩余气体为O2。
(2)设A气体的体积为x,则
(3)按极限取值法,若a mL全为NO,则a=20;
若a mL全为NO2,则a=60,故其取值范围:20课 堂 小 结

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