2025备考氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮.DOCX
.
第二节氮及其化合物
基础课时3氮气与氮的固定一氧化氮和二氧化氮
课标要求1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性，熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件。了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素化合价的角度认识氮氧化物的性质与转化。
一、氮气与氮的固定
1.氮原子结构和氮元素的存在
(1)氮原子的结构
氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
(2)氮元素在自然界中的存在
2.氮气的性质和用途
(1)物理性质
颜色
密度
气味
溶解性
无
比空气小
无
难溶于水
(2)化学性质
①稳定性：氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难与其他物质发生化学反应。
②氮气的常见反应：在高温、放电等条件下，氮气也可以与镁、氧气、氢气等物质发生化合反应(写出化学方程式)。
a.N2与Mg反应：N2＋3Mgeq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2；
b.N2与O2反应：N2＋O2eq\o(=====,\s\up7(放电或高温))2NO；
c.N2与H2反应：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3。
(3)用途
①氮气常用作保护气，如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
②氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。
③液氮可用作制冷剂，应用于医学、科技等领域。
3.氮的固定
4.氮的循环
1.(2022·佳木斯第八中学高一期末)下列关于氮气性质的说法中正确的是()
A.点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO
B.点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂
C.合成氨反应中，N2发生氧化反应
D.氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合
答案D
解析A项，氮气在放电或高温条件下生成一氧化氮；B项，点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2得电子化合价降低作氧化剂；C项，合成氨反应中，N2得电子化合价降低发生还原反应；D项，氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合，键能大，不易断裂，物质化学性质稳定。
2.氮是各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，氮的循环为生物体提供氮元素。下列过程不属于氮的固定的是()
A.根瘤菌把氮气转化为氨
B.氮气和氢气在适宜条件下合成氨
C.镁在氮气中燃烧
D.工业上用氨和二氧化碳合成尿素
答案D
解析A项，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定，根瘤菌把氮气转化为氨，属于氮的固定；B项，氮气和氢气在适宜条件下合成氨，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；C项，镁在氮气中燃烧，生成氮化镁，氮由游离态转化为化合态，属于氮的固定；D项，工业上用氨和二氧化碳合成尿素，属于不同化合态的氮之间的转化，不属于氮的固定。
【题后归纳】
(1)氮的固定必须为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程，为氧化还原反应。
(2)氮气的性质可归纳为“一惰性、三反应”。氮气化学性质很稳定，通常状况下，很难与其他物质反应，但是在一定条件下，也能与镁、氧气、氢气等反应。
(3)氮元素是多价态元素，氮气中氮元素呈0价，处于中间价态，故氮气既有氧化性(与H2等反应)，又有还原性(与O2等反应)。
二、一氧化氮和二氧化氮
1.不同价态氮的氧化物
氮的氧化物种类很多，如下表：
N的化合价
＋1
＋2
＋3
＋4
＋5
对应氧化物
N2O
(笑气)
NO
N2O3
NO2、
N2O4
N2O5
其中属于酸性氧化物的是N2O3和N2O5，对应的酸分别是HNO2(亚硝酸)和HNO3。
2.一氧化氮、二氧化氮的物理性质
氧化物
颜色
状态
气味
水溶性
毒性
NO
无色
气态
无味
不溶
均有毒
NO2
红棕色
气态
刺激性气味
易溶
3.一氧化氮、二氧化氮的化学性质
[自主探究]
实验装置：
操作一：
在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。
操作二：
打开弹簧夹，快速吸入10mL空气，夹上弹簧夹，观察现象。
操作三：
振荡注射器，再观察现象。
[问题讨论]
(1)NO能否溶于水？是否与水反应？
提示NO不溶于水；不能与水反应。
(2)操作三中振荡注射器观察到什么现象？注射器会有什么气体剩余？
提示开始无色气体变红棕色，后来颜色逐渐变浅或消失，气体体积变小；NO2与水反应生成硝酸和NO；剩余气体中除含有氮气外，还含有NO。
(3)上述实验中发生了哪些化学反应？
提示实验中发生的反应为2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO