考点3 氮及氮的氧化物.docxVIP

考点2氮气及氮的氧化物

【核心考点梳理】

一、氮气的结构与物理性质

1．氮元素及其存在

(1)原子结构：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族

氮气分子是由两个氮原子通过共用三对电子结合而成的，氮气分子的电子式：∶N??N∶，结构式为N≡N。

破坏氮气分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮气分子很稳定。但在高温或放电等特殊条件下，也能与一些金属或非金属单质发生反应，生成含氮化合物。

(2)自然界中的存在形态

①游离态：以氮分子的形式存在于空气中。

②化合态：存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。

(3)物理性质

色态

气味

密度

溶解性

毒性

无色气体

无味

比空气

的略小

难溶

无毒

2．氮的固定：将空气中游离态的氮转化成含氮化合物，简称固氮。

自然固氮

生物固氮：自然界中的一些微生物种群将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90%

高能固氮：通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10%

2.高能固氮的实例——“雷雨发庄稼”

(1)利用化学方程式解释“雷雨发庄稼”的原理：

N2＋O2eq\o(=====,\s\up10(放电))2NO、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。

【核心归纳】氮气的结构与性质

【典型例题】例1．氮气能大量存在于空气中的根本原因是()

A．氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应

B．氮气比空气轻且不溶于水

C．氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定

D．氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应

【答案】C

【解析】N2性质稳定，但放电、高温等条件下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出还原性或氧化性；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因；N2能大量存在于空气中的根本原因是氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定。

例2．下列关于氮气的说法中错误的是()

A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气

B．N2＋O2eq\o(=====,\s\up10(高温))2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一

C．N2在空气中约占的质量比为eq\f(4,5)

D．在反应3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up10(高温))Mg3N2中，N2作氧化剂

【答案】C

【解析】N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。

例3．下列反应属于氮的固定的是()

①N2和H2在一定条件下合成NH3

②NO2和H2O反应生成HNO3和NO

③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2

④NO被空气氧化为NO2

A．①② B．②③

C．①③ D．①④

【答案】C

【解析】氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮。

二、一氧化氮和二氧化氮的性质

1．物理性质：

颜色

状态

气味

毒性

水溶性

NO

无色

气态

无味

有毒

微溶

NO2

红棕色

气态

刺激性气味

有毒

易溶

2．危害：大气中NO和NO2达到一定浓度时都会对人体造成伤害，引发“光化学烟雾”事故，能引发上呼吸道及肺部疾病。

3．应用：一氧化氮在调节心脑血管、神经和免疫系统等方面有着十分重要的生物学作用和医学前景，受到人们的普遍重视。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化剂，在工业上可以用来制造硝酸。

【核心归纳】1．相互转化的反应原理

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①

2NO＋O2===2NO2 ②

由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③

由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④

2．计算类型

(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。

(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③。

x＝eq\f(V?NO2?,V?O2?)

0＜x＜eq\f(4,1)

x＝eq\f(4,1)

x＞eq\f(4,1)

反应情况

O2过量并剩余

恰好完全反应

NO2过量又发生反应①，剩余NO

(3)NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④。

x＝eq\f(V?NO?,V?O2?)

0＜x＜eq\f(4,3)

x＝eq\f(4,3)

x＞eq\f(4,3)

反应情况

O2过量并剩余

恰好完全反应

NO过量并剩余

3.利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水

方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3和4NO＋3