《3.2.1 自然界中氮的循环 氮气 一氧化氮和二氧化氮.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.2.1 自然界中氮的循环 氮气 一氧化氮和二氧化氮.ppt（41页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2节 氮的循环探究诱思1.1.结合结合NONO和和 NONO2 2的性质，试分析实验室制取两种气体时应该的性质，试分析实验室制取两种气体时应该分别如何收集？分别如何收集？提示：提示：NONO能够与氧气反应，应该用排水法收集；能够与氧气反应，应该用排水法收集；NONO2 2能够与能够与水反应，且密度比空气大，应该用向上排空气法收集。水反应，且密度比空气大，应该用向上排空气法收集。2.NO2.NO和和COCO均为无色无味的有毒气体，若两个集气瓶中分别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，如何较快地鉴别？盛有上述两种气体，如何较快地鉴别？提示：提示：通常状况下，通常状况下，C
2、OCO不与氧气反应，而不与氧气反应，而NONO能够与氧气反能够与氧气反应生成红棕色的应生成红棕色的NONO2 2。所以，在通风橱中打开集气瓶塞，瓶。所以，在通风橱中打开集气瓶塞，瓶口出现红棕色的是口出现红棕色的是NONO。3 3试根据氮及其化合物间的相互转化分析俗语试根据氮及其化合物间的相互转化分析俗语“雷雨发庄雷雨发庄稼稼”的化学原理。的化学原理。提示：提示：在空气中发生如下化学反应：在空气中发生如下化学反应：N N2 2+O+O2 2 2NO 2NO、2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2、3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO，生成的硝酸，生
3、成的硝酸随雨水降到地表，与地面的矿物质发生反应，形成被植物随雨水降到地表，与地面的矿物质发生反应，形成被植物吸收的硝酸盐，促进植物的生长。吸收的硝酸盐，促进植物的生长。放电放电=【例题例题】无色的混合气体甲，可能含无色的混合气体甲，可能含NONO、COCO2 2、NONO2 2、N N2 2中的中的几种，将一定量的甲气体经过下图实验的处理，结果得到几种，将一定量的甲气体经过下图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为A.NOA.NO2 2、N N2 2 B.NO B.NO、COCO2 2C.NOC.NO2 2、COCO2 2
4、D.NO D.NO、COCO2 2、N N2 2【解答解答】选选B B。混合气体为无色，一定不含混合气体为无色，一定不含NONO2 2，通过足量的过氧化钠时，通过足量的过氧化钠时，气体显红棕色，说明气体中一定含有气体显红棕色，说明气体中一定含有NONO和和COCO2 2，COCO2 2与过氧化与过氧化钠生成的钠生成的O O2 2与与NONO反应生成红棕色的反应生成红棕色的NONO2 2，最后通入水槽中时，最后通入水槽中时气体全部被吸收，说明甲气体中无气体全部被吸收，说明甲气体中无N N2 2。1.1.无色气体接触空气后变为红棕色，则无色气体一定为无色气体接触空气后变为红棕色，则无色气体一定为N
5、ONO，可以作为，可以作为NONO的判断依据。的判断依据。2.NO2.NO2 2与与O O2 2的混合气体若与水反应后无气体剩余，发生的反的混合气体若与水反应后无气体剩余，发生的反应应3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO、2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2可以总写为可以总写为4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3。氮的氧化物与氮的氧化物与O O2 2的混合物溶于水的相关计算。的混合物溶于水的相关计算。NONO和和NONO2 2是两种重要的氮的氧化物，是工业制取硝酸的中间产物。是两种重要的氮的氧化物，是
6、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。结合的排放。结合NONO和和NONO2 2的性质探究以下问题。的性质探究以下问题。探究探究：1.1.把一支充满把一支充满NONO2 2气体的试管倒置在水槽中充分反应后，水能否气体的试管倒置在水槽中充分反应后，水能否充满试管？充满试管？提示：提示：NONO2 2与水反应的化学方程式为与水反应的化学方程式为3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO，由此可知最后水只能充满整个试管的由此可知最后水只能充满整个试管的2/32/3。整
7、合探究2.2.把一支充满把一支充满NONO2 2和和O O2 2的试管倒置在水槽中充分反应后，若的试管倒置在水槽中充分反应后，若水充满试管，水充满试管，NONO2 2和和O O2 2的量应满足什么关系？的量应满足什么关系？提示：提示：根据反应：根据反应：3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO,2NO+O+NO,2NO+O2 2=2NO2NO2 2可得可得4NO4NO2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4HNO=4HNO3 3；即当；即当NONO2 2与与O O2 2体积比为体积比为4141时水可充满试管。时水可充满试管。3.3.如果向一支充满如果向一支充满
8、NONO的试管中充的试管中充O O2 2，应满足什么条件水才能，应满足什么条件水才能充满试管？充满试管？提示：提示：结合反应结合反应2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2,3NO,3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NONO知知4NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3。所以当。所以当NONO和和O O2 2体积比为体积比为4343时水可充满试管。时水可充满试管。4.4.试根据上述讨论完成下表：试根据上述讨论完成下表：1 1关于氮气的性质的说法中正确的是关于氮气的性质的说法中正确的是()()A A通常情况下，氮气性质很活泼通常
9、情况下，氮气性质很活泼B B可在氧气中燃烧，生成可在氧气中燃烧，生成NONOC C通常情况下，在水中溶解度较大通常情况下，在水中溶解度较大D D跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂跟氢气在一定条件下发生反应，氮气是氧化剂【解析解析】选选D D。氮气分子中含有。氮气分子中含有NNNN键，通常情况下氮气的键，通常情况下氮气的化学性质稳定；在高压放电的情况下会与氧气反应；难溶化学性质稳定；在高压放电的情况下会与氧气反应；难溶于水。于水。达标训练2.2.（20112011年乌鲁木齐高一检测）起固定氮作用的化学反应年乌鲁木齐高一检测）起固定氮作用的化学反应是是()()A.A.由由NHNH3 3制碳酸
10、氢铵和硫酸铵制碳酸氢铵和硫酸铵B.NOB.NO遇遇O O2 2转化为转化为NONO2 2C.C.硝酸工厂用硝酸工厂用NHNH3 3氧化制氧化制NONOD.ND.N2 2与与H H2 2在一定条件下反应生成在一定条件下反应生成NHNH3 3【解析解析】选选D D。氮的固定是指使空气中游离态的氮转化为含。氮的固定是指使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。符合此定义的只有氮化合物的过程。符合此定义的只有D D选项。选项。3.3.（20112011年银川高一检测）最新的研究表明：一氧化氮吸年银川高一检测）最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善入治疗法可快速改善SARSSARS中重症患者的缺氧
11、状况，缓解病中重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARSSARS病毒有直接抑制作病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是()()A.A.一氧化氮是一种红棕色的气体一氧化氮是一种红棕色的气体B.B.常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C.C.含等质量氧原子的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等含等质量氧原子的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等D.D.一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集【解析解析】选选C C。一氧化氮是无
12、色、难溶于水的气体，可以用排水法收集，一氧化氮是无色、难溶于水的气体，可以用排水法收集，一氧化氮能够和氧气发生化合反应生成红棕色的二氧化氮，一氧化氮能够和氧气发生化合反应生成红棕色的二氧化氮，因此因此A A、B B、D D三个选项均错误；假设氧原子的质量为三个选项均错误；假设氧原子的质量为16 g16 g，那么一氧化氮和一氧化碳的物质的量均为那么一氧化氮和一氧化碳的物质的量均为1 mol1 mol，因此，因此C C选项正确。选项正确。4.4.下列对下列对NONO、NONO2 2的描述正确的是的描述正确的是()()A.NOA.NO是红棕色气体，易溶于水，是酸性氧化物是红棕色气体，易溶于水，是酸性
13、氧化物B.NOB.NO2 2可用排水法收集，且可由可用排水法收集，且可由N N2 2和和O O2 2化合而得到化合而得到C.NOC.NO、NONO2 2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟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雾的大气污染物D.NOD.NO、NONO2 2互为同素异形体，且互为同素异形体，且NONO是汽车尾气的有害成分之一是汽车尾气的有害成分之一【解析解析】选选C C。NONO是无色难溶于水的气体，是无色难溶于水的气体，NONO不与碱反应，不是酸性氧化不与碱反应，不是酸性氧化物，故物，故A A项错误；项错误；NONO2 2与水反应：与水反应：3N
14、O3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO，N N2 2和和O O2 2反应生成反应生成NONO，故，故B B项错误；项错误；NONO和和O O2 2发生反应：发生反应：2NO+O2NO+O2 2 =2NO=2NO2 2，NONO2 2与与H H2 2O O反应生成反应生成NONO，故，故C C项正确；项正确；NONO与与NONO2 2都不都不是单质，故不可能是同素异形体，是单质，故不可能是同素异形体，D D项错误。项错误。5 5某同学收集了一集气瓶红棕色气体，用玻璃片盖好，然某同学收集了一集气瓶红棕色气体，用玻璃片盖好，然后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻
15、轻移开玻后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内，气体又变为红棕色。璃片使少量空气进入瓶内，气体又变为红棕色。（1 1）集气瓶内红棕色气体是：）集气瓶内红棕色气体是：_。（2 2）气体颜色变化的原因是：）气体颜色变化的原因是：_；有关的化学方程式是：有关的化学方程式是：_。（3 3）在收集该红棕色气体时用）在收集该红棕色气体时用_。【解析解析】在中学阶段常见的红棕色气体有在中学阶段常见的红棕色气体有NONO2 2和溴（和溴（BrBr2 2）蒸）蒸气，能产生题干所述现象的是气，能产生题干所述现象的是NONO2 2，由于，由于NONO2 2的密度比空气大，的密度比空
16、气大，应用向上排空气法收集。应用向上排空气法收集。答案答案:(1)NO(1)NO2 2 (2)NO(2)NO2 2与与H H2 2O O反应生成无色反应生成无色NONO，NONO遇空气中的遇空气中的O O2 2，与之发生反应生成红棕色的，与之发生反应生成红棕色的NONO2 23NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO、2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2 (3)(3)向上排空气法向上排空气法一、选择题（本题包括一、选择题（本题包括6 6小题）小题）1.1.如图是化学实验常用装置之一如图是化学实验常用装置之一,若气体从右管进入，可用若气体从右管进入，可
17、用来收集的无色气体是来收集的无色气体是()()A ANO B.NONO B.NO2 2 C.CO D.CO C.CO D.CO2 2【解析解析】选选D D。据图可知该气体的密度比空气的密度大且是。据图可知该气体的密度比空气的密度大且是无色气体，故只有无色气体，故只有COCO2 2符合。符合。课后巩固2.2.在体积在体积V V L L的密闭容器中通入的密闭容器中通入a a mol NO mol NO，b b mol O mol O2 2后，反后，反应容器内氮原子和氧原子个数比为应容器内氮原子和氧原子个数比为()()【解析解析】选选C C。反应前后氮原子守恒，氧原子守恒，氮原子。反应前后氮原子守恒
18、，氧原子守恒，氮原子为为a a mol mol，氧原子为（，氧原子为（a a+2+2b b）molmol。【举一反三举一反三】同温同压下相同体积的两个容器同温同压下相同体积的两个容器a a和和b,ab,a中中为为NONO，b b中为中为N N2 2和和O O2 2。（1 1）a a与与b b中分子数是否相等？中分子数是否相等？（2 2）a a与与b b中气体质量是否相等？中气体质量是否相等？提示：提示：（1 1）由阿伏加德罗定律知）由阿伏加德罗定律知a a与与b b分子数相等。分子数相等。（2 2）因）因b b中中N N2 2和和O O2 2的个数比不确定，所以的个数比不确定，所以a a与与b
19、 b中气体的质量中气体的质量可能相等，也可能不相等。可能相等，也可能不相等。3 3（20112011年咸阳高一检测）发射卫星的运载火箭，其推进年咸阳高一检测）发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是出。引燃后产生的高温气体主要是COCO2 2、H H2 2O O、N N2 2、NONO，这些，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟。气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟。产生红烟的原因是产生红烟的原因是()()A A高温下高温下N N2 2遇空气生成遇
20、空气生成NONO2 2B BNONO遇空气生成遇空气生成NONO2 2C CCOCO2 2与与NONO反应生成反应生成COCO与与NONO2 2D D生成生成H H2 2和和NONO2 2【解析解析】选选B B。题中所述四种气体均不是红棕色的气体，能。题中所述四种气体均不是红棕色的气体，能够出现红棕色是因为够出现红棕色是因为NONO在空气中被氧化成了在空气中被氧化成了NONO2 2。4 4在在NONO2 2和和H H2 2O O的反应中，的反应中，NONO2 2()()A A是氧化剂是氧化剂B B是还原剂是还原剂C C既是氧化剂又是还原剂既是氧化剂又是还原剂D D既不是氧化剂又不是还原剂既不是
21、氧化剂又不是还原剂【解析解析】选选C C。通过分析通过分析NONO2 2和和H H2 2O O反应的化学方程式反应的化学方程式3NO3NO2 2+H+H2 2O=O=2HNO2HNO3 3+NO+NO中氮元素化合价的变化，发现氮元素的化合价既降中氮元素化合价的变化，发现氮元素的化合价既降低又升高，因此低又升高，因此NONO2 2既是氧化剂又是还原剂。既是氧化剂又是还原剂。5.5.在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是作用的过程如图所示。下列说法正确的是()()A ANONO是该过程的中间产物是该过程的
22、中间产物B BNONO和和O O2 2必须在催化剂表面才能反应必须在催化剂表面才能反应C C汽车尾气的主要污染成分包括汽车尾气的主要污染成分包括COCO2 2和和NONOD D催化转化总反应为：催化转化总反应为：2NO+O2NO+O2 2+4CO 4CO+4CO 4CO2 2+N+N2 2催化剂催化剂=【解析解析】选选D D。NONO2 2是该过程的中间产物；是该过程的中间产物；NONO和和O O2 2的反应不需要催化剂；汽的反应不需要催化剂；汽车尾气的主要污染成分包括车尾气的主要污染成分包括COCO和和NONO。6 6（20112011年郑州高一检测）在一定温度和压强下，将装有年郑州高一检测
23、）在一定温度和压强下，将装有N N2 2和和NONO2 2混合气体的试管倒立在水中，经足够长的时间后，混合气体的试管倒立在水中，经足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中试管内气体的体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比为氮气与二氧化氮的体积比为()()A A11 B11 B12 C12 C13 D13 D3131【解析解析】选选C C。假设试管中假设试管中V V(N(N2 2)=x L)=x L，V V(NO(NO2 2)=y L)=y L；根据化学方程式；根据化学方程式3NO3NO2 2H H2 2O=2HNOO=2HNO3 3NO NO 以
24、及题意可列出下列方程以及题意可列出下列方程(x+y/3)/(x+y)=1/2(x+y/3)/(x+y)=1/2，解方程得到，解方程得到xyxy=13=13。二、非选择题（本题包括二、非选择题（本题包括2 2小题）小题）7.7.（20112011年福州高一检测）氮氧化物进入大气后，不仅会年福州高一检测）氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还能形成光化学烟雾，因此必须对含有形成硝酸型酸雨，还能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。氮氧化物的废气进行处理。（1 1）用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的）用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：化学
25、方程式如下：2NO2NO2 2+2NO+4NaOH=4NaNO+2NO+4NaOH=4NaNO2 2+2H+2H2 2O ,O ,2NO2NO2 2+2NaOH=NaNO+2NaOH=NaNO2 2+NaNO+NaNO3 3+H+H2 2O O ，在反应在反应中，氧化剂是中，氧化剂是_，还原剂是，还原剂是_。在反应。在反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。（2 2）汽车尾气中含有）汽车尾气中含有COCO和和NONO，消除这两种物质对大气的污，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N
26、N2 2和和COCO2 2，该反应的化学方程式为，该反应的化学方程式为_。（3 3）在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染）在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：程式：_。【解析解析】（1 1）在反应）在反应中中NONO2 2中的氮元素化合价降低，作中的氮元素化合价降低，作氧化剂，氧化剂，NONO中氮元素化合价升高，作还原剂；在反应中氮元素化合价升高，作还原剂；在反应中中氧化剂和还原剂都是氧化剂和还原剂都是NONO2 2，它们的物质的量之比为，它们的物质的量之比为1111。
27、（2 2）根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一）根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。化碳。（3 3）根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和）根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。答案：答案：（1 1）NONO2 2 NO 11 NO 11（2 2）2NO+2CO N2NO+2CO N2 2+2CO+2CO2 2（3 3）6NO6NO2 2+8NH+8NH3 3 7N 7N2 2+
28、12H+12H2 2O O一定条件一定条件=催化剂催化剂=8.8.将将10 10 mLmL充满充满NONO2 2和和O O2 2的混合气体的试管倒置在水槽中，反应的混合气体的试管倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余停止后试管内剩余2 2 mLmL的无色气体，求原混合气体中的无色气体，求原混合气体中NONO2 2和和O O2 2各多少毫升。各多少毫升。【解析解析】（1 1）若剩余的是）若剩余的是NONO，可以看成先发生了反应，可以看成先发生了反应4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3。剩余的。剩余的NONO2 2又与水作用，最终有又与水作用，最终有2 2
29、mLmL NO NO产生。由反应产生。由反应3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO得剩余的得剩余的NONO2 2体积为体积为2 mL2 mL3=6 3=6 mLmL。则原有。则原有O O2 2的体积为（的体积为（10 mL-6 10 mL-6 mLmL）=0.8 mL,NO =0.8 mL,NO2 2体积为体积为10 mL-0.8 10 mL-0.8 mLmL=9.2=9.2 mLmL。（2 2）若剩余的是）若剩余的是O O2 2，则有，则有10 mL-2 10 mL-2 mLmL=8=8 mLmL NO NO2 2和和O O2 2的混合的混合气体按气体按4
30、NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3进行。所以进行。所以NONO2 2的体积为的体积为8 8 mLmL =6.4 =6.4 mLmL，O O2 2的体积为的体积为10 mL-6.4 10 mL-6.4 mLmL=3.6=3.6 mLmL。答案：答案：（1 1）若剩余的是）若剩余的是NONO，则，则NONO2 2和和O O2 2的体积分别为的体积分别为9.2 9.2 mLmL和和0.8 0.8 mLmL。（2 2）若剩余的是）若剩余的是O O2 2，则，则NONO2 2和和O O2 2的体积分别为的体积分别为6.4 6.4 mLmL和和3.6mL3.6m
31、L。【规律方法规律方法】氮的氧化物与氮的氧化物与O O2 2、H H2 2O O反应的分析方法反应的分析方法（1 1）“4NO4NO2 2+O+O2 2”和和“4NO+3O4NO+3O2 2”从组成上均相当于从组成上均相当于“2N2N2 2O O5 5”的的组成，也就是两种情况均可利用混合气体中的组成，也就是两种情况均可利用混合气体中的N N、O O原子原子个数比进行分析个数比进行分析:（2 2）若是）若是NONO、NONO2 2、O O2 2三种气体溶于水时，可先由反应三种气体溶于水时，可先由反应3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO求出生成的求出生成的NONO的体积，再加上原气的体积，再加上原气体中的体中的NONO的体积即为的体积即为NONO的总体积，再按的总体积，再按4NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O=O=4HNO4HNO3 3进行计算。进行计算。课后作业