第14讲 氮及其化合物
目标要求 1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识氮及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
1．氮的固定
2．氮气
(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质
写出有关化学方程式： 点燃
①3Mg＋N2=====Mg3N2； ②N2＋3H2
高温、高压
催化剂2NH3；
放电或高温
③N2＋O2=====2NO。 3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2的比较
性质 NO NO2 色、态、味 溶解性 毒性 与水反应 与氧气反应 对环境的影响
深度思考
无色、无味气体 难溶于水 有毒，大气污染物之一 不反应 NO＋O2===2NO2 红棕色、有刺激性气味气体 有毒，大气污染物之一 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 不反应 NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 (1)结合N2、NO、NO2的化学性质，用方程式解释“雷雨发庄稼”的科学道理。 放电
答案 ①N2＋O2=====2NO ②2NO＋O2===2NO2 ③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者，写出所用试剂和区别的现象。 方案一：试剂________________，现象________________________________________。 方案二：试剂________________，现象________________________________________。 方案三：试剂________________，现象________________________________________。 答案 方案一：AgNO3溶液 NO2中AgNO3溶液无明显变化，溴蒸气中产生浅黄色沉淀 方案二：CCl4(或汽油) NO2中CCl4(或汽油)仍为无色，溴蒸气中CCl4(或汽油)的颜色加深 方案三：蒸馏水 NO2中蒸馏水不变色，溴蒸气中水的颜色加深(其他合理的答案均正确) 解析 NO2和Br2在性质上有不少相似性，例如：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。因此不能用淀粉-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法或试剂鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③水洗法。 4．氮氧化物对环境的污染及防治 (1)常见的污染类型
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 (2)常见的NOx尾气处理方法 ①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是
n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 问题思考
(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：____________________________ ________________________________________________________________________。 催化剂
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如，4NH3＋6NO=====△5N2＋6H2O，
写出氨气转化NO2的化学方程式：____________________________________________ ________________________________________________________________________， 氧化产物与还原产物的质量之比为________。 (3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。 ②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是__________________________________________________________________。 催化剂
答案 (1)2CO＋2NO=====N2＋2CO2 催化剂
(2)8NH3＋6NO2=====△7N2＋12H2O 4∶3 (3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应( ) (2)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气( )
(3)NO中的NO2杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去( ) (4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都稳定存在( ) (5)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2( )
(6)NO既可以用排水法收集，又可以用排空气法收集( ) (7)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂( ) (8)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
题组一 氮及其氧化物的性质和应用 1．下列有关氮气的说法正确的是( )
A．氮气是由氮原子构成的双原子分子，所以化学性质不活泼 B．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
C．电闪雷鸣的雨天，雨水中会含有一定量的硝酸，其中发生的反应之一是N2＋2O2===2NO2 D．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物 答案 D
解析 A项，氮原子最外层5个电子，氮与氮形成三对共用电子对，达8电子的稳定结构；B项，氮气与氢气反应生成氨气是可逆反应；C项，氮气与氧气在放电的条件下生成一氧化氮；D项，NO和氧气能反应生成NO2；NO2和水反应生成NO。
2.下图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内物质的密度为( )
A．等于1.369 g·L B．等于2.054 g·L
C．在1.369 g·L和2.054 g·L之间 D．大于2.054 g·L 答案 D
解析 一氧化氮与氧气恰好发生反应生成了二氧化氮， 2NO ＋ O2 === 2NO2 2 1 2 22．4 mL 11.2 mL 22.4 mL
反应后生成了22.4 mL二氧化氮，假设二氧化氮的体积不变，则容器中气体的密度为 22.4×10 L
46 g·mol×－1
22.4 L·mol－1
ρ(NO2)＝≈2.054 g·L，因存在转化平衡：2NO2－3
22.4×10L
－1
－3
－1－1
－1
－1－1
N2O4，则混
合气体的体积小于22.4 mL，所以容器中气体的密度应大于2.054 g·L。 题组二 NOx与水或碱反应的理解应用
3．(NOx与H2O反应计算)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充
－1
满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3 答案 A
解析 NO2、NO装满试管，则体积相同，根据阿伏加德罗定律：n(NO2)＝n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液物质的量浓度之比为1∶1。
4．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收，或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O,8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是( ) A．NaNO2、N2 C．NO、HNO3 答案 A
5．(2020·洛阳模拟)同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。将3支试管均倒置于盛水的水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列的关系正确的是( ) A．V1＞V2＞V3 C．V2＞V3＞V1 答案 B
解析 设各种气体的体积都为1体积。①根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即剩余NO的体积V1＝11
(1＋)体积。②根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，即剩余O2的体积V2＝(1－)体积。③剩余N2的
34体积V3＝1体积，即B项符合题意。
氮氧化物溶于水的问题分析
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。
B．V1＞V3＞V2 D．V3＞V1＞V2 B．HNO2、N2 D．N2、N2
2021高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第14讲氮及其化合物学案
