高中化学必修2 第五章 第二节 第一课时

第二节 氮及其化合物第一课时 氮的氧化物[明确学习目标] 1.了解氮气的性质及固氮方法。

2.认识一氧化氮、二氧化氮的性质，熟知氮的氧化物溶于水反应的化学方程式。

学生自主学习氮气与氮的固定1．氮气无色、无味、不溶于水，约占空气体积的45。

通常情况下，化学性质很稳定，与其他物质难以反应。

在放电或高温下，与氧气反应的化学方程式为□01N 2＋O 2=====放电或高温2NO 。

N 2与镁、氢气反应的方程式分别是：□02N 2＋3Mg=====点燃Mg 3N 2；□03N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3。

2．氮的固定(1)定义：使□04游离态的氮转化为□05氮的化合物的过程。

(2)类别一氧化氮与二氧化氮1．一氧化氮是□01无色、无味、不溶于水的有毒气体，与氧气反应的化学方程式为□022NO ＋O 2===2NO 2。

2．二氧化氮是□03红棕色、有□04刺激性气味的有毒气体，易液化，□05易溶于水，与水反应的化学方程式为□063NO2＋H2O===2HNO3＋NO，工业上利用这一原理生产□07硝酸。

[特别提醒](1)实验室里收集NO气体是用排水集气法而不能用排空气法。

(2)检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气)，气体由无色变为红棕色。

1．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：不能。

NO与空气的密度十分接近且易与空气中的O2反应，故不能用排空气法收集，一般用排水法收集；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。

2．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，既能除去NO2杂质，又不引入其他杂质，故可将混合气体通入盛有水的洗气瓶，然后重新收集气体。

课堂互动探究氮的氧化物与水反应的实验探究(1)操作方法将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中，并通过导管通入少量的氧气。

实验装置实验现象试管充满水需满足的条件红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水V(NO2)∶V(O2)＝4∶1无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O 2，试管内可充满水V(NO)∶V(O 2)＝4∶3(2)相关反应原理3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，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柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是()①可能是N2与NO2的混合气体②可能是NO2气体③可能是NO与NO2的混合气体④只可能是NO2一种气体A．①②B．②③C．③④D．①④[批注点拨][解析]是红棕色气体，那么一定有二氧化氮的存在，与水反应后生成一氧化氮，所以没有充满试管，继续通入氧气，最终充满试管，则①肯定错误；③中通入足量的氧气，NO也可以全部被吸收。

[答案] B[练1]在一定温度和压强下，将一容积为15 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛有水的水槽中。

当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为() A．3.75 mL B．7.5 mLC．8.75 mL D．10.5 mL答案 C解析15 mL NO2与水反应后生成 5 mL NO，根据反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，使5 mL NO完全被氧化需O2体积为5 mL×34＝3.75 mL。

据题意，通入的O2应过量5 mL，则共需通入O2 8.75 mL。

[练2]将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL 的无色气体，求原混合气体中NO 2和O 2各多少毫升？答案 剩余2 mL 气体可能是NO 或O 2，分两种情况讨论：(1)剩余的是NO ，可以看成先发生了反应：4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，剩余的NO 2又与水作用，最终有2 mL NO 产生。

由反应3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 得剩余的NO 2体积为2 mL ×3＝6 mL 。

则原有O 2体积为(10 mL －6 mL)×14＋1＝0.8 mL ，NO 2体积为10 mL －0.8 mL ＝9.2 mL 。

(2)剩余的是O 2，则有10 mL －2 mL ＝8 mL 是NO 2和O 2的混合气体，按反应：4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3进行计算。

所以NO 2的体积为8 mL ×41＋4＝6.4mL ，O 2体积为10 mL －6.4 mL ＝3.6 mL 。

[知识拓展] 氮的氧化物与水反应的计算规律(1)NO 2单独溶于水(按反应3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 计算) 剩余气体是NO ，V (NO)＝13V (NO 2)。

(2)NO 2与O 2的混合气体溶于水(按反应4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3计算)V (NO 2)V (O 2)⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧<4∶1 O 2过量，剩余O 2，V ＝V (O 2)－14V (NO 2)＝4∶1 恰好完全反应，无剩余气体>4∶1 NO 2过量，剩余NO ，V ＝13[V (NO 2)－4V (O 2)](3)NO 与O 2的混合气体溶于水(按反应4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3计算)V (NO )V (O 2)⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧<43 O 2过量，剩余O 2，V ＝V (O 2)－34V (NO )＝43恰好完全反应，无剩余气体>43 NO 过量，剩余NO ， V ＝V (NO )－43V (O 2)本课归纳总结1.一氧化氮是无色、无味、不溶于水的有毒气体，易与空气中的氧气反应生成二氧化氮，即2NO＋O2===2NO2。

2．二氧化氮是红棕色有刺激性气味的有毒气体，易溶于水生成HNO3和NO，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

3．氮的氧化物溶于水的总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

学习效果检测1．湿润的淀粉碘化钾试纸接触某气体而显蓝色，该气体可能是下列气体中的()①Cl2②NO2③H2S④SO2⑤溴蒸气⑥HClA．①③④B．①②⑤C．①②⑥D．②④⑥答案 B解析显蓝色表明接触过程中发生氧化还原反应生成了单质I2。

其反应如下：①Cl2＋2KI===I2＋2KCl，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3将KI氧化成I2，⑤Br2＋2KI===I2＋2KBr。

2．将盛有30 mL NO和NO2混合气体的试管倒置于放满水的水槽中，最后试管中气体的体积是20 mL，则原混合气体中NO的体积是()A．24 mL B．15 mL C．18 mL D．12 mL答案 B解析NO2与水反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，设原混合气体中NO与NO2的体积分别为x、y，则据题意，剩余气体体积20 mL是原NO气体与上述反应生成的NO气体的总体积，列方程即可得NO和NO2体积都是15 mL。

3．在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应的物质和发生氧化反应的物质的物质的量之比为()A．3∶1 B．1∶3 C．1∶2 D．2∶1答案 C解析3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,3 mol NO2中，有2 mol氮原子的价态升高，1 mol氮原子的价态降低，所以发生还原反应的NO2与发生氧化反应的NO2的物质的量之比为1∶2。

4．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④答案 C解析该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。

反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。

5．一氧化氮是大气污染物之一。

目前，有一种治理方法是在400 ℃左右、有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原为氮气和水。

请写出该反应的化学方程式：__________________________________。

催化剂答案6NO＋4NH3=====5N2＋6H2O400 ℃6．利用如图所示装置收集以下7种气体(图中烧瓶的位置不得变化)。

①H2②Cl2③CH4④HCl⑤NH3⑥NO⑦SO2(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气收集的气体有________(写序号)。

(2)若烧瓶充满水，可收集的气体有________，这时气体由________口进入。

(3)若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有________。

(4)若在烧瓶内装入浓硫酸使气体干燥，则可用此装置来干燥的气体有________，这时气体由________口进入。

答案(1)②④⑦(2)①③⑥A(3)①③⑤(4)①②③④⑥⑦ B。