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第1课时自然界中氮的循环氮气一氧化氮和二氧化氮,1了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。2了解氮气的物理性质，掌握氮气的化学性质。3了解一氧化氮、二氧化氮的物理性质，掌握二者的化学性质。4了解氮的固定的含义及主要形式。,1氮气的物理性质与化学性质。2一氧化氮和二氧化氮的物理性质与化学性质。,一、自然界中氮的循环,硝酸盐,氮的氧化物,NH4+、NO3-和NH3,氨,氮氧化物,二、氮气1物理性质,无色,无味,气体,难溶,2化学性质化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。但在一定条件下能与下列物质发生反应：(1)与氧气反应：_。(2)与氢气反应：_。(3)可逆反应。在_条件下，_向正反两个方向进行的反应属于可逆反应。,相同,同时,N2+3H22NH3,3氮的固定(1)定义：使空气中游离态的氮转化为_的方法。(2)固氮类型。,高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮,氮的固定,自然固氮,人工固氮,含氮化合物,(3)实例。N2+O22NO属于_固氮，N2+3H22NH3，属于_固氮，豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物的过程属于_固氮(填“人工”或“自然”)。,人工,自然,自然,三、一氧化氮和二氧化氮1物理性质,无色气体,红棕色气体,无味,刺激性气味,难溶,易溶,有毒,有毒,2相互转化(1)NONO2：_。(2)NO2NO：_(工业制HNO3的原理)。3影响(1)NO。是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。(2)NO2。能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用。,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO,1食品包装袋中充入氮气的原因是什么？提示：N2性质稳定，利用氮气做保护气可防止食品被空气中的氧气氧化，以达到长期保存的目的。2在NO2与H2O的反应中，NO2的作用是什么？提示：NO2与水反应中，N的化合价既升高生成硝酸又降低生成NO，所以NO2既是氧化剂又是还原剂。32NO+O2=2NO2属于氮的固定吗，为什么？提示：不属于。氮的固定是把游离态的氮(即氮气单质)转化为化合物的过程，所以上述反应不是氮的固定。,一、氮气及氧化物之间的转化与性质在春夏之际，常有雷雨现象，民间有谚语：“雷雨发庄稼”，即在雷雨过后，植物会生长得更旺盛。,1认识氮氧化合物的化学性质(1)“雷雨发庄稼”蕴含了什么样的化学原理？【思路分析】,(1)NO2与雨水反应最终转化成硝酸；(2)土壤中含有矿物质。,雷雨,闪电,N2和O2在该条件下反应，最终产物为NO2,氮肥,庄稼,提示：空气中的氮气和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，所以庄稼生长旺盛。,(2)上述过程中包含了哪些化学反应？【思路分析】在书写该过程的化学方程式时，为防止遗漏可以把该过程分为三个阶段：闪电发生时、雨水降落中、雨水落地后，然后写出每个阶段的化学方程式。,3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2,2一氧化氮和二氧化氮的性质(1)在实验室中如何收集NO和NO2气体？【精讲点拨】能与空气中的某种成分反应的气体不能用排空气法收集；用排液法收集气体时，该气体不能与溶液中的某种成分反应。,提示：NO不溶于水，但能与O2反应，2NO+O2=2NO2，故NO不能用排空气法收集，只能用排水法收集。NO2密度比空气大且不与空气发生反应，但能与水反应，3NO2+H2O=2HNO3+NO，故NO2不能用排水法收集，只能用向上排空气法收集。,(2)NO和CO均为无色无味的有毒气体，若两个集气瓶中分别盛有上述两种气体，如何较快的鉴别？【思路分析】这两种气体均无色无味有毒且均不溶于水，所以不能采用物理方法进行鉴别；在采用化学方法鉴别时应利用NO的特性接触空气立即变为红棕色。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，在通风橱中打开集气瓶塞，瓶口呈现红棕色的是NO。,1常温下呈现红棕色的物质(1)溴是惟一一种常温下呈液态的非金属单质，液态溴的颜色呈深红棕色。(2)NO2呈红棕色，该信息可做推断题的突破口。2氮的氧化物的毒性NO和NO2都有毒，是大气污染物。NO使人中毒的原理与CO相似，通过呼吸道被人体吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白。,【典题训练】如图是化学实验常用装置之一,若气体从右管进入，可用来收集的无色气体是()ANOBNO2CCODSO2【解题指南】解答该类题时应注意：(1)观察气体的进入方向，由此判断所收集气体的密度与空气密度的关系；(2)注意题干中的条件，如有无“无色气体”这样的限制条件。,【解析】选D。NO易与空气中的氧气反应，所以NO不能用排空气法收集；CO的密度与空气密度相差不大，通过排空气法难以收集到纯净的CO气体；若气体从右管进入可知该气体比空气的密度大且是无色气体，故只有SO2符合。,二、氮的氧化物与O2的混合物溶于水的相关计算NO和NO2是两种重要的氮的氧化物，是工业制取硝酸的中间产物。最大程度地吸收氮的氧化物可以充分利用原料，并减少污染物的排放。结合NO和NO2的性质探究以下问题。,1把一支充满NO2气体的试管倒置在水槽中充分反应后，水能否充满试管？【思路分析】由NO2与水反应方程式可知，水不可能充满整个试管，剩余1/3体积的NO。提示：不能。NO2与水反应的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO，由此可知最后水只能充满整个试管的2/3。,2若要使NO2与O2的混合气体完全溶于水生成硝酸，必须按什么样的体积比混合？【思路分析】3NO2+H2O=2HNO3+NO和2NO+O2=2NO2这两个反应是循环发生的，采用方程式加和的方法，加和后方程式右边不剩余任何气体，左边只剩余NO2和O2。提示：整理以下反应3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2由方程式2+得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，即当NO2和O2的体积比为41时可完全溶于水生成硝酸。,3向一支充有10mLNO的试管中通入多少O2才能使水充满整个试管？【思路分析】该题也应采用方程式加和的方法，使方程式加和后右边不剩余任何气体，左边只剩余NO和O2。提示：已知2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO由方程式3+2得：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，即当NO和O2的体积比为43时水可以充满试管，需通入75mLO2。,氮氧化合物溶于水的计算类型(1)NO2与O2的混合气体溶于水，如果V(NO2)V(O2)x，则有以下三种情况：,NO,无气体剩余,O2,(2)NO与O2的混合气体溶于水，如果V(NO)V(O2)x，则有以下三种情况：,NO,无气体剩余,O2,【典题训练】将盛有N2和NO2的混合气体的试管倒立于水中经过足够时间后，气体体积减少为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是_。,【解析】设N2和NO2的体积分别为a和b，且由题干知最终剩余的气体是N2和NO。根据反应列如下关系：3NO2+H2O=2HNO3+NObb/3由气体体积减少为原来的一半可知：b/3+a=(a+b)/2解得：ab=13答案：13,【互动探究】假设上述反应是在标准状况下进行的，反应后试管中的溶质不扩散，当反应完全结束后试管中剩余溶液中溶质的浓度是多少？提示：最终溶液中的溶质是HNO3，假设N2的体积是VL，则NO2的体积是3VL，在标准状况下，生成HNO3的物质的量是V/112mol；生成硝酸溶液的体积是试管体积的一半，即2VL，所以硝酸的浓度为,【变式备选】在常温常压下，a、b、c三支相同的试管中，分别装有等体积混合后的两种气体。a试管内是NO2和NO，b试管内是NO和O2，c试管内是NO2和O2。将三支试管倒立于装有足量水的水槽中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3，则高度关系是_。,【解析】水面上升高度越小，说明试管中剩余的气体越多。设试管中两种气体的物质的量均为4mol，则有，a中反应为3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以剩余气体为4molmolmol；b中反应为4NO+3O2+2H2O=4HNO3，剩余气体为1mol，c中反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，剩余气体为3mol，故高度关系为h1h3h2。答案：h1h3h2,一、选择题1(双选)下列属于氮的固定的是()AN2与H2在一定条件下反应生成NH3BNO与O2反应生成NO2CNH3经催化氧化生成NODN2固氮菌蛋白质【解析】选A、D。将空气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程统称为氮的固定，根据定义进行判断。,2硝酸工业尾气中含有高浓度的NO和NO2，它们都是大气的重要污染物。已知某厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为11，该厂采用NaOH溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为()A-3B+1C+3D+5,【解析】选C。尾气中NO、NO2的体积比为11，且氮元素的化合价分别为+2、+4价，若与NaOH溶液反应只有一种产物，根据化合价升降数一致的原则，产物中氮元素的化合价应为+3价。,3下列说法中错误的是()A通常情况下，氮气性质很不活泼B氮气跟氧气在一定条件下可发生反应C植物从土壤中吸收含氮养料属于自然固氮D豆科植物的根瘤菌将氮气变成含氮的化合物属于自然固氮【解析】选C。氮的固定是指将游离态的氮转化为含氮的化合物，植物从土壤中吸收的含氮养料属于含氮化合物，因此C项错误。,4发射“天宫”一号的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温无色气体(CO2、H2O、N2、NO)从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色的气体，产生红棕色的气体的原因是()ANO遇空气生成NO2B高温下N2遇空气生成NO2CCO2与N2反应生成CO和NO2DNO和H2O反应生成H2和NO2【解析】选A。从产生的气体中可以看出能变红棕色的情况就是NO遇空气生成NO2。,5在体积为VL的密闭容器中通入amolNO、bmolO2,反应容器内氮原子数和氧原子数之比为()ABCD【解析】选C。反应前amolNO中含N、O的原子数都是amol,bmolO2中含2bmol氧原子，根据质量守恒定律，氮原子和氧原子的个数比在反应前后不变，应等于故正确答案为C。,6无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过如图所示实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()ANH3、NO2、O2BNH3、NO、CO2CNH3、NO2、CO2DNO、CO2、N2,【解析】选B。解答本题的思路如下：,7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为()A10molL-1B0045molL-1C0020molL-1D012molL-1,【解析】选B。设烧瓶容积为V,装满NO2时，3NO2+H2O=2HNO3+NO，可知反应完毕后烧瓶中溶液体积为2V/3,而溶液中n(HNO3)=标准状况下Vm=224Lmol-1,c(HNO3)=0045molL-1,故选B。,二、非选择题8(1)如图所示，将一充满NO气体(标准状况)的试管倒扣于水槽中，然后通过导管缓慢地向其中通入纯氧气，整个过程中发生的现象是_。(2)将盛有12mLNO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积可能是_。A12mLB24mLC36mLD4mL,【解析】此题考查NO、NO2的性质及相关计算。(1)根据有关反应方程式2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，试管中可能出现的现象是试管中气体先变红棕色，然后红棕色退去，同时试管内液面上升，直至充满试管，然后液面下降。(2)设原混合气体中O2的体积为x若剩余的2mL无色气体是O24NO2+O2+2H2O=4HNO34112-xx-24(x-2)=12-xx=4,若剩余的2mL无色气体是NO3NO2+H2O=2HNO3+NO31624NO2+O2+2H2O=4HNO34112-x-6x4x=12-x-6解得x=12,答案：(1)试管中气体先变红棕色，然后红棕色退去，同时试管内液面上升，直至充满试管，然后液面下降(2)A、D,9汽车尾气中的NO，是造成大气污染的物质之一，但NO又是工业生产硝酸的中间产物，另外NO在人体的血管系统内又有传送信息的功能，有三位教授因此项研究成果而获得1998年诺贝尔奖。(1)汽车尾气中NO的来源是_。A汽油、柴油中含氮，是其燃烧产物B是空气中的N2与汽油、柴油的反应产物C是空气中的N2与O2在汽车气缸内的高温环境下的反应产物D是汽车高温尾气导致了空气中N2与O2的化合反应,(2)写出NO造成酸雨的两个化学反应方程式：_。(3)在汽车尾气排放管中安装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)，可将尾气中另一种有害气体CO跟NO反应转化为无毒气体，并促使汽油、柴油等物质充分燃烧及SO2的转化。写出CO与NO反应的化学方程式：_。(4)控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有_。A开发氢能源B使用电动车C使用含铅汽油D严禁车辆行驶,【解析】(1)N2与O2需要在汽车气缸内的高温、放电条件下才可以反应生成NO。(2)NO被氧化为NO2,NO2与水反应生成硝酸。(3)根据质量守恒定律结合题目信息可知，NO与CO反应后生成的对大气无污染的物质应为N2和CO2，据此写出反应方程式。(4)使用含铅汽油会加大汽车尾气污染，严禁车辆行驶显然不可行。,答案：(1)C(2)2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO(3)2CO2NO2CO2N2(4)A、B,10NO是一种剧毒气体，但近年来发现许多生物体组织中存在少量NO，它有扩张血管、提高免疫力、增强记忆的功能，因而成为当前生命科学的研究热点。(1)写出自然界形成NO的化学方程式：_。(2)地球外层空间存在着微量的臭氧和氧原子，臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳中有害的紫外线辐射，人为大气污染可破坏臭氧层，如超音速飞机排放物中的氮氧化物可在大气层中发生反应：,NO+O3=NO2+O2NO2+O=NO+O2上述反应中，NO是_剂，上述反应中，NO是_产物；整个过程中的总反应方程式为_，整个过程中NO所起的作用是_。(3)为了消除NO对环境的污染，根据氧化还原反应原理，可选用NH3使NO与之反应转化为两种无毒气体(其中之一是水蒸气)，该反应需要催化剂参加，其化学方程式为_。,【解析】(1)自然界中氮气和氧气在闪电作用下可生成一氧化氮；(2)反应和反应相加即得总反应方程式；(3)NH3使NO转化成的无毒气体应是氮气和水蒸气。答案：(1)N2+O22NO(2)还原还原O3+O=2O2催化剂(3)4NH3+6NO5N2+6H2O,
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