2025年高中化学新教材同步必修第二册 第5章　第2节　第1课时　氮气和氮氧化物.docx

第二节氮及其化合物

第1课时氮气和氮氧化物

[核心素养发展目标]1.通过对氮元素“位—构—性”的分析，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。

一、氮气与氮的固定

1.氮元素

(1)

一般通过共用电子对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

2.氮气

思考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，氮气可以与镁、氢气、氧气等物质发生化合反应。

写出氮气与下列物质发生反应的化学方程式：

①金属镁：N2+3MgMg3N2，氮气表现氧化性；

②氢气：N2+3H22NH3，氮气表现氧化性；

③氧气：N2+O22NO，氮气表现还原性。

思考2写出镁条在空气中燃烧发生反应的化学方程式。

提示2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2、2Mg+CO22MgO+C。

3.氮的固定

概念:

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()

答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×

2.(2024·江苏无锡高一期中)氮气属于地球大气的主要成分，它是地球生命循环——氮循环的重要组成部分，下列关于氮气的说法错误的是()

A.氮气不燃烧，也无法支持燃烧，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.氮气可用于食品保鲜

答案A

解析氮气可支持镁的燃烧，故选A。

3.(2024·北京高一期中)下列过程属于自然固氮的是()

A.用N2和H2合成NH3

B.闪电时大气中氮气和氧气化合生成一氧化氮

C.由氨气制硝酸

D.从空气中分离出液态氮气

答案B

解析用N2和H2合成NH3，属于人工固氮，A错误；闪电时大气中氮气和氧气化合生成一氧化氮，属于自然固氮，B正确；由氨气制硝酸、从空气中分离出液态氮气不属于固氮，C、D错误。

二、一氧化氮和二氧化氮

1.NO和NO2的物理性质

氧化物

颜色

状态

气味

水溶性

NO

无色

气体

-

不溶

NO2

红棕色

气体

有刺激性气味

易溶

2.NO和NO2的化学性质

(1)实验探究

装置

操作

在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL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10mL空气后夹上弹簧夹；

②振荡注射器

现象

无明显现象

①无色气体变为红棕色；

②红棕色气体逐渐变为无色，注射器活塞向左移动

(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：2NO+O2===2NO2。

②NO2能与水反应生成无色的NO，化学方程式：3NO2+H2O===2HNO3+NO。

思考1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，写出产生此现象的化学方程式：。?

提示气体由无色变为红棕色2NO+O2===2NO2

(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是什么？

提示烧瓶中的红棕色气体又变为无色，且烧瓶内压强减小，烧杯中的水倒吸进入烧瓶，导致烧瓶中液面上升。摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2+H2O===2HNO3+NO。

(3)对于反应：3NO2+H2O===2HNO3+NO，用双线桥法标出电子转移的方向和数目：，在反应中若有6molNO2参与反应时，有mol电子发生转移。?

提示4

3.NO、NO2溶于水的相关计算

思考2有一只充有20mLNO2和NO混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)。?

答案2∶3

解析设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：

3NO2+H2O===2HNO3+NO气体体积减少

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