高中化學(新教材)《氮氣與氮的氧化物》導(dǎo)學案+課時作業(yè)

1、第3節(jié)氮的循環(huán)第1課時氮氣與氮的氧化物核心素養(yǎng)發(fā)展重點學業(yè)要求能應(yīng)用物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì) 轉(zhuǎn)化關(guān)系，分析和探討某 些化學過程對人類健康、 社會可持續(xù)發(fā)展可能帶 來的雙重影響，并對這些 影響從多個方面進行評 估，從向更加科學、合理 地選擇和應(yīng)用物質(zhì)及其 變化。.能依據(jù)元素化合價列舉、描述、辨識含氮元素的典型物質(zhì)N2、NO、NO2重要的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)及其實驗現(xiàn)象，能用化學方程式正確表示典型物質(zhì)的 主要性質(zhì)。.能從元素化合價的角度，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理預(yù) 測N2、NO、NO2的性質(zhì)及物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，設(shè)計實驗 進行初步驗證，并能分析解釋有關(guān)實驗現(xiàn)象。.能分別根據(jù)N2、NO、NO2的性質(zhì)分析生產(chǎn)、生活以 及

2、環(huán)境中的某些問題和對社會發(fā)展的價值及對環(huán)境的 影響。自主學習1.自然界中氮的循環(huán)(1)自然循環(huán)(2)人類活動的影響化肥廠：01.N2-NH3f氮肥、硝酸等含氮化合物?；剂系娜紵?、森林和農(nóng)作物的枝葉燃燒產(chǎn)生的02氮氧化物。(3)氮在自然界中的存在形態(tài)有鹵態(tài)和化合態(tài)。2.氮氣(1)氮氣的物理性質(zhì)通常狀況下，氮氣是B4無色、無味、無毒的氣體；密度比空氣的稍?。浑y溶 于水。(2)氮氣的化學性質(zhì)氮氣分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，通常狀況下，氮氣的化學性質(zhì) 05不活潑、但在一定條 件下能與某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。寫出下列反應(yīng)的方程式： e放電與。2 反應(yīng)：06 N2+ O2=2NO O高溫、高壓與H2反應(yīng)：07N2+3H

3、2催化劑-2NH3。(3)氮的固定定義:將空氣中08游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫做氮的固岸,簡稱固氮。氮的固定的分類通過閃電將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氧國自然固氮 化合物氮的固定10生物固氮 如豆科植物的根瘤菌固氮11人工固氮12合成氨 仿生固氮3.NO和NO2的性質(zhì)比較NONO,旦劣色，里里溶 雨紅除色圓有刺瓶性氣水的二體味、皿曼灌水的體水電)應(yīng)與反 與反化學性質(zhì)W：H & + Hj( J2-tN( A不反應(yīng)工業(yè)上利刖這一器理制雙Jl.xopT9|2NOt fh 2ML有毒.結(jié)合血紅生門的徒力比CO硬I幫還強課堂探究一、氮氣及氮在自然界中的循環(huán).會種地的農(nóng)民說種大豆不用上氮肥，你認為有道理

4、嗎?提示：有道理；因為豆科植物的根瘤菌能把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物給植物提供氮肥。.白熾燈泡中為什么要充入N2?提示：N2穩(wěn)定，高溫下不與鴇絲反應(yīng)，能延長燈泡的壽命。.由氮氣（N2）轉(zhuǎn)化為含氮的化合物叫做氮的固定；由含氮的化合物轉(zhuǎn)化為新的 含氮的化合物，不是氮的固定。.鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物除 MgO外，還有Mg3N2。知識拓展合成氨反應(yīng)的特點是無論H2（或N2）是否過量，N2（或H2）都反應(yīng)不完全，因此這類反應(yīng)用代替=，叫可逆反應(yīng)，該反應(yīng)不能進行到底。.氮氣及其化合物在自然界中大量存在，下列有關(guān)說法錯誤的是（）A.氮氣的密度比空氣的小，且難溶于水B.含氮化合物普遍存在于植物及動物體內(nèi)C.汽

5、車排放的尾氣中不含氮的化合物D.森林或農(nóng)作物的枝葉燃燒會產(chǎn)生氮氧化物答案 C解析氮氣的相對分子質(zhì)量為28,空氣的平均相對分子質(zhì)量為29,故氮氣的 密度比空氣的小，且氮氣難溶于水， A項正確。植物與動物體內(nèi)均含蛋白質(zhì)，B項正確。汽車排放的尾氣中含一定量的氮氧化合物，C項錯誤。植物中因為含蛋白質(zhì)等，故燃燒時會產(chǎn)生氮氧化物，D項正確。.下列關(guān)于自然界中氮循環(huán)（如圖）的說法不正確的是（）A.氮元素均被氧化B.工業(yè)合成氨屬于人工固氮C.含氮無機物和含氮有機物可相互轉(zhuǎn)化D.碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環(huán)答案 A解析 在雷電彳用下N2與O2反應(yīng)生成NO,氮元素被氧化，工業(yè)合成氨屬于人工固氮，合成氨過程中氮

6、元素被還原， A項錯誤，B項正確；由圖可看出含氮無機物和含氮有機物可以相互轉(zhuǎn)化，C項正確；合成蛋白質(zhì)的過程中就有碳、 氫、氧元素的參與，D項正確。二、NO、NO2的性質(zhì)中國有句諺語叫“雷雨肥莊稼”，你能用化學知識解釋為什么嗎？提示：空氣中的N2和O2在雷電作用下生成 NO, NO與02生成NO2, NO2與H20生成HNO3, HNO3隨雨水落到土壤中，與土壤中的礦物質(zhì)結(jié)合成硝酸鹽， 為莊稼提供氮肥。.N0易與02反應(yīng)、難溶于水、不與水反應(yīng)，因此收集 NO用排水法，不可 用排空氣法。N02易與水反應(yīng)，但很難被 02氧化，因此收集N02用向上排空氣 法，不可用排水法。.N0與02反應(yīng)生成N02,

7、 N02與H20反應(yīng)生成HN03。這兩個反應(yīng)都是工 業(yè)制HN03的反應(yīng)原理。.實驗室利用NO與02反應(yīng)的現(xiàn)象變化來檢驗 NO的生成和存在；禾I用N02與H2O反應(yīng)的現(xiàn)象來檢驗NO2,同時也用此反應(yīng)來除去 NO中的NO2雜質(zhì)。.NO、NO2都不是酸性氧化物。知識拓展氮氧化物與氧氣和水反應(yīng)的計算方法氮氧化物與02混合通入水中時，剩余氣體只能是 NO或02,不可能是NO2, 因過量的N02會與水反應(yīng)生成NO,且形成溶液中的溶質(zhì)為HNO3。有關(guān)混合氣 體(NO2、NO、02等)與水反應(yīng)的計算屬重點計算題型，現(xiàn)分類說明解題方法。(1)關(guān)系式法NO2、NO(或N2)的混合氣體通入水中，一般考慮3NO2+H

8、2O=2HNO3+NO,1可利用氣體體積變化差值進行計算， V剩=丫原的。或N2) + -V(NO2)o3(2)循環(huán)反應(yīng)疊加法NO2、O2的混合氣體通入水中，由 3NO2 + H2O=2HNO3+NO和2NO + O2=2NO2可得總反應(yīng)：4NO2+O2+2H2O=4HNO3,由此可知：=4 ： 1,恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余V(NO2) : V(O2) 4： 1, NO2過量，剩余氣體為NONO、O2的混合氣體通入水中，根據(jù)總反應(yīng) 4NO+ 3O2 + 2H2O=4HNO3 可得出：=4： 3,恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余V(NO) : V(O2) 4 ： 3,剩余氣體為 NOh3hi解析 水面上

9、升高度越小，說明試管中剩余的氣體越多。設(shè)試管中兩種氣體的物質(zhì)的量均為4 mol,則a中反應(yīng)為3NO2 + H2O=2HNO3+NO,所以剩余氣體為 4 mol+ 4 mol = 16 mol; b 中反應(yīng)為 4NO+3O2 + 2H2O=4HNO3,剩余氣 33體1 mol; C中反應(yīng)為4NO2+O2+2H2O=4HNO3,剩余氣體3 mol;故高度關(guān)系為 h2h3hi 0應(yīng)用實踐.下列關(guān)于氮被生物體吸收的敘述錯誤的是（） A.氮在大氣中的含量最高，可被某些生物體吸收利用B.豆科植物的根瘤困可將氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物而被植物利用C.動物只能通過進食植物獲得氮元素D.死亡后的生物體被微生物分解，氮

10、元素又回到土壤和水體中，再次被植物 吸收答案 C解析動物靠進食肉類也能獲得氮元素，C項錯誤。.同溫同壓下將等體積的NO2和N2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于 水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體的體積約為原總體積的（）1121A.6 B.3 C.3 D.2答案 C解析 假定N2和NO2的體積均為V L,設(shè)V L的NO2和水反應(yīng)生成NO的體積為x L,3NO2+ H2O=2HNO3+ NO31V Lx L解得x=*則剩余氣體的體積約為v+V=4v,剩余氣體的體積約為原總體2- 3 -史3刀 的 積10.標準狀況下將盛滿NO2的大試管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，試管 內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度約為（）

11、A.0.045 mol L1 B. 0.036 mol L1C.0.033 mol L 1 D . 0.018 mol L1答案 A2解析 設(shè)試管的體積為V L,由3NO2+H2O=2HNO3+NO知，n（HNO3） =鼻32 Vv23*22.4 mol 1X mol, V （HNO3）= -V L, c（HN03）= = mol l_ 1=0.04522.43222.43V Lmol L_1 o11.如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試 管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水 面繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管被水充滿，對原試管中盛裝

12、的氣體的說法正 確的是（）A.可能是N2與NO2的混合氣體B.可能是N2O氣體C.可能是NO與NO2的混合氣體D.只可能是NO2 一種氣體答案 C解析 試管中盛裝的氣體呈紅棕色，那么一定有二氧化氮存在。根據(jù)題述現(xiàn)象可知，原試管中盛裝的氣體的成分情況可能為 NO2、NO2和02（少量）、NO2和NO等，本題選Co.把少量N02氣體通入過量小蘇打溶液中，再使逸出的氣體通過裝有足量的 過氧化鈉顆粒的干燥管，最后收集到的氣體是 （）A.氧氣B.二氧化氮C.二氧化氮和氧氣D .二氧化氮和一氧化氮答案 C解析 少量NO2氣體通入過量小蘇打溶液中，逸出的氣體為 NO、CO2,二 者物質(zhì)的量之比為1 ： 2,

13、同時還有少量水蒸氣逸出，再使逸出的氣體通過裝有足 量過氧化鈉顆粒的干燥管，CO2與過氧化鈉反應(yīng)生成的 02與NO反應(yīng)生成NO2, 02有剩余，同時逸出的少量水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)生成02,所以最后收集到的氣體是N02和02。.如圖所示，向盛有3.0 mL NO的試管中緩緩?fù)ㄈ?.5 mL 02（所有氣體體積 均在標準狀況下測定）。試回答下列問題：寫出觀察到的現(xiàn)象（可不寫滿，也可補充）：最終試管中剩余的氣體是,具體積為。答案（1）試管內(nèi)的無色氣體變?yōu)榧t棕色試管內(nèi)液面上升試管內(nèi)剩余無色氣體（2）N0 1.0 mL解析 (1)NO遇O2迅速反應(yīng)生成NO2： 2NO + O2=2NO2,然后NO2與水反

14、 應(yīng)：3NO2 + H2O=2HNO3+NO,導(dǎo)致試管中的液面上升，最終剩余的氣體是無 色的NO。(2)將(1)中兩個反應(yīng)合并可得：4NO+2H2O + 3O2=4HNO343V(NO) 1.5 mL解得V(NO)=2.0 mL,故最終試管內(nèi)剩余 NO氣體，具體積為1.0 mL。遷移創(chuàng)新14.工業(yè)制HNO3的過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的化 學方程式為 NO + NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNQ + NaNO3+H2O, NO不能被NaOH溶液吸收。若同溫同壓下 NO2與NO的體積之 比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是()A.1 ： 1 B. 1 ： 3 C. 2 ： 1 D. 3 ： 1答案 B解析 根據(jù) NO+NO