2018届一轮复习人教版氮及其氧化物学案 5页

第四单元　非金属及其化合物 第五课时　氮及其氧化物 复习目标：‎ ‎1．掌握氮元素单质及其氧化物的主要性质和应用。‎ ‎2．了解氮元素单质及其氧化物对环境质量的影响。‎ 考点一氮气的结构及其性质 自主梳理 ‎1．氮的原子结构 氮元素位于元素周期表中第二周期第ⅤA族，原子结构示意图为，最外层有5个电子，在化学反应中能获得3个电子而表现出－3价，其单质N2因N≡N键键能大，难以断裂，故N2化学性质稳定。‎ ‎2．氮气的性质 ‎(1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。‎ ‎(2)化学性质：‎ N2的电子式为，结构式为N≡N。‎ ‎①氮气与氧气反应的化学方程式为N2＋O22NO，N2表现氧化性。导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮。‎ ‎②氮气与氢气反应的化学方程式为N2＋3H22NH3，N2表现氧化性。(工业合成氨反应原理)‎ ‎③氮气与金属镁反应的化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2，N2表现还原性。‎ ‎3．氮的固定 ‎(1)概念：将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。‎ ‎(2)类型：‎ ‎①人工固氮：如工业合成氨：N2＋3H22NH3；‎ ‎②自然固氮：如雷雨天产生NO：N2＋O22NO；‎ ‎③生物固氮：如豆科植物的根瘤菌能够将空气中的氮转化为含氮化合物而促进自身生长。‎ ‎④化学模拟生物固氮：利用化学方法模拟固氮酶的作用，在温和条件下将氮转变为氨。‎ ‎4．氮气的应用 ‎①焊接金属时作保护气；‎ ‎②液氮可作冷冻剂；‎ ‎③重要的化工原料，用来制取化肥、炸药等。‎ ‎【深度思考】氮元素的非金属性很强，但N2的化学性质特别稳定，其原因是什么？‎ ‎【答案】N2的结构式为N≡N，N原子间以三键结合，键稳定，难破坏，所以N2的化学性质非常稳定。‎ 例1、有关自然界中氮的循环的下列说法不正确的是(　　)‎ A．雷电可以将大气中的氮转化为硝酸盐 B．夏天腐烂的蔬菜有毒是因为产生了亚硝酸盐 C．动物体内的蛋白质降解时直接变成氮气进入大气 D．合成氨是最主要的人工固氮方式 ‎【答案】C ‎【解析】雷雨时，N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐进入土壤；动物体内的蛋白质降解为氨基酸，代谢最终产物为尿素，C错误。‎ ‎【发散类比1】下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是(　　)‎ ‎①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3 ④N2→NO　⑤N2→NH3‎ A．①　　　 B．②⑤ C．④ D．③④‎ ‎【答案】C ‎【解析】该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都升高，但反应①N2→NO2不能一步反应完成；而反应③NO2→HNO3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，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必须加入氧化剂且一步反应就能完成。‎ 考点二氮的氧化物 自主梳理 ‎1．氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5；NO2与N2O4可相互转化2NO2N2O4。‎ ‎2．NO与NO2性质的比较 性质 NO NO2‎ 颜色状态气味 无色无味气体 红棕色有刺激性气味的气体 溶解性 难溶于水 与水反应 毒性 有毒(跟血红蛋白结合)‎ 有毒 与水反应 不反应 ‎3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气反应 ‎2NO＋O2===2NO2‎ 不反应 收集方法 排水法 向上排空气法 与人体、环境 的关系 ‎①与血红蛋白结合，使人中毒 ‎②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 ‎【深度思考】判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)制取二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气。(　　)‎ ‎(2)标准状况下，6.72 L NO2与水充分反应转移的电子数目为0.1NA。(　　)‎ ‎(3)NO2与水反应的离子方程式：3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO。(　　)‎ ‎(4)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在。(　　)‎ ‎(5)用NaOH溶液吸收NO2的离子方程式是：2OH－＋2NO2===NO＋NO＋H2O。(　　)‎ ‎(6)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。(　　)‎ ‎【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×‎ 例2、NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。‎ ‎(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_______________________。‎ ‎(2)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放，当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：_________________________。‎ ‎【答案】(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)2NO＋2CON2＋2CO2‎ ‎【发散类比2】随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2‎ C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2‎ ‎【答案】D ‎【解析】A项，反应中NO、O2均为氧化剂，N2为还原产物；B项，N2不是污染成分；C项，NO与O2常温下就可以发生反应。‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1.氮氧化物对环境的影响 ‎(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，产生的一种有毒的烟雾。‎ ‎(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。‎ 反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。‎ ‎(3)破坏臭氧层：科学研究表明，进入高空平流层的氮氧化物，可以加快臭氧层中臭氧的分解速率，从而像氟氯烃类物质一样破坏臭氧层，形成臭氧空洞：2O33O2。导致地面紫外线辐射量增加。‎ ‎2.消除氮氧化物对环境污染的方法 ‎（1）碱液吸收法 ‎2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 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)。一般适合工业尾气中NOx的处理。‎ ‎（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。‎ 例3、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．只能是O2与NO2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。最后试管充满水的条件是NO2或NO2和NO混合或NO2和O2混合。‎ ‎【发散类比3】工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。‎ ‎(1)NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比1∶1，写出该反应的化学方程式：‎ ‎______________________________________。‎ ‎(2)NO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 ‎________。‎ ‎【答案】(1)2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)NaNO2‎ ‎【归纳总结】‎ ‎(1)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中的两者或三者的混合气体，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)。‎ ‎(2)NOx与NaOH溶液反应问题分析 ‎①NO2能被NaOH溶液吸收生成2种盐。‎ ‎②NO不能被NaOH溶液吸收。‎ ‎③n(NO2)∶n(NO)≥1时能完全被NaOH溶液吸收。‎