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第 03 讲 氮气、一氧化氮、二氧化氮
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模块一 氮气
知识精讲
一、氮元素的“位——构——性”
元素位置 原子结构 元素性质
第三周期 不容易得失电子，一般通过共用电子对与其他原子结合
第VA族 主要化合价：_______________________
【答案】-3、0、+2、+4、+5
二、氮元素的存在形式
三、自然界中氮的循环四、氮气的物理性质和化学性质
物理性质 氮气是一种无色无味的气体，难溶于水，密度与空气相近。
化学性质
【答案】N + O ===== 2NO N + 3H 2NH N + 3Mg ===== MgN
2 2 2 2 3 2 3 2
思考与交流：镁条在空气中燃烧，固体产物有几种？
【答案】三种。MgN、MgO、C（镁条可以在CO 中燃烧）
3 2 2
五、氮的固定
1．概念：把空气中游离态的氮转变为氮的化合物的过程。
2．分类：
（1）自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物，或豆科植物根瘤菌将
氮气转化为氨。
（2）人工固氮：如工业合成氨。
经典例题
氮气的性质
【例1】下列关于氮气的叙述，正确的是（ ）A．氮气性质稳定，即使在高温下也很难跟其他物质发生反应
B．氮气比空气轻，且不溶于水
C．氮气无氧化性，也无还原性，不跟其他物质反应
D．氮气可与许多物质发生化学反应，所以氮气的化学性质活泼
【答案】B
氮的循环
【例2】氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表
示，下列关于海洋中氮循环的说法不正确的是（ ）
A．海洋中的氮循环属于固氮作用的是②
B．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
C．②中的含氮物质转化属于氮的固定化作用
D．向海洋排放含 的废水会影响海洋中 的含量
【答案】B
氮的固定
【例3】下列不属于氮的固定的变化是________；属于人工固氮的是_______。（填序号）
①豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为氨 ②氮气和氧气在放电条件下生成NO
③工业上用氨和二氧化碳合成尿素 ④分离液态空气制氮气
⑤工业合成氨
【答案】 ③④；⑤
【变3】自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题，
如图为N 分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图。下列叙述正确的是（ ）
2
A．N→NH ，NH →NO均属于氮的固定
2 3 3
B．在催化剂a作用下，N 发生了氧化反应
2
C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂D．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量
【答案】D
模块二 一氧化氮、二氧化氮
知识精讲
一、NO、NO 的性质
2
NO NO
2
物理性质 无色、有毒气体、不溶于水 ________色、有刺激性气味、有毒气体、易溶于水
常温下易与O 反应： ①与水反应，制硝酸：_____________________________
化学性质 2
_________________________ ②自身化合：2NO NO
2 2 4
【答案】红棕 2NO + O === 2NO 3NO + H O === 2HNO + NO
2 2 2 2 3
思考与交流
（1）NO、NO 是酸性氧化物吗？
2
（2）如何收集NO、NO 气体？
2
（3）氮氧化物可造成什么环境污染问题？
【答案】（1）不是。NO 和NO 才是酸性氧化物。
2 3 2 5
（2）NO用排水法，NO 用向上排空气法
2
（3）酸雨、光化学烟雾
资料卡片——光化学烟雾
汽车、工厂等污染源排入大气的氮氧化物与碳氢化合物（一次污染物），经紫外线照射发生光化学反
应生成以臭氧为主的二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物，称为光
化学烟雾。光化学烟雾危害人体健康和植物生长。
资料卡片——NO、NO 的氧化性
2NO氧化性较弱：6NO + 4NH ======= 5N + 6H O 、2NO + 2CO ====== N + 2CO （汽车尾气处
3 2 2 2 2
理）
NO 氧化性较强：NO + SO === NO + SO
2 2 2 3
实验探究——NO 溶于水
2
实验操作 实验现象 实验结论
在一支50 mL的注射器里充入20
mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶
管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 无明显现象 NO不溶于水
打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气 无色气体变为红棕色，注 NO与O 反应生成红棕色的
2
后夹上弹簧夹 射器活塞向左移动 NO
2
红棕色气体变为无色，注
振荡注射器 NO 溶于水生成无色的NO
射器活塞继续向左移动 2
思考与交流
（1）将充满NO 的试管倒置在装满水的水槽里，会有什么现象？最终试管里剩余气体占试管体积的几
2
分之几？
（2）将一充满 NO 的试管倒置于水槽中，同时不断地缓慢通入O ，最终液体充满整个试管，该过程
2 2
的总反应式可表示为：_________________________________。
（3）将一充满 NO 气体的试管倒置于水槽中，同时不断地缓慢通入O ，最终液体充满整个试管，该
2
过程的总反应式可表示为：_________________________________。
（4）有一个倒置于水槽且装满水的容器，依次通入一定体积的NO、NO、O，充分反应后容器中仍
2 2
充满溶液，若NO与O 的物质的量之比为2:3，求NO 与NO的物质的量之比。
2 2
【答案】（1）红棕色逐渐褪去，水槽里的水倒吸入试管中，最终气体占1/3
（2）4NO + O + 2H O === 4HNO
2 2 2 3
（3）4NO + 3O + 2H O === 4HNO
2 2 3
（4）3:1（根据氧化还原得失电子守恒计算）
经典例题一氧化氮和二氧化氮的性质
【例4】某无色混合气体中可能含有Cl 、O 、SO 、NO、NO 中的两种或多种气体。现将此混合气体通过
2 2 2 2
品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断
中正确的是（ ）
A．肯定有SO 、O 和NO B．肯定没有Cl、O 和NO
2 2 2 2 2
C．可能有Cl 和O D．肯定只有NO
2 2
【答案】B
【变4-1】无色的混合气体甲，可能含NO、CO、NO 、N 中的几种，将一定量的甲气体经过如图实验的
2 2 2
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（ ）
A．NO 、N B．NO、CO
2 2 2
C．NO 、CO D．NO、CO、N
2 2 2 2
【答案】B
【变4-2】把少量NO 体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，
2
最后收集到的气体是（ ）
A．氧气 B．二氧化氮 C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
【答案】C
二氧化氮的性质探究实验
【例5】某化学学习小组为探究NO 和SO 的反应，特进行如下实验（如下图所示）。
2 2
图1 图2 图3
（1）图1两集气瓶中________（填“上”或“下”）瓶颜色深。
（2）图2中反应的现象是_______________________________。
（3）图3中“有红棕色气体产生”说明NO 和SO 反应的产物中有____，NO 在该反应中显_______性。
2 2 2
（4）由图2和图3中的现象写出NO 和SO 反应的化学方程式：__________。
2 2
【答案】（1）下
（2） 两气体混合后，颜色消失
（3）NO 氧化
（4）NO + SO === NO + SO
2 2 3
【例6】某课外活动小组欲探究镁与NO 的反应。已知镁与CO 的反应为2Mg+CO 2MgO+C
2 2 2（1）该小组类比Mg与CO 的反应对Mg与NO 的反应进行猜测，写出Mg与NO 反应的化学方程式：
2 2 2
____________________________。
（2）该小组设计如下实验验证上述猜测，实验装置（用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸）如图所示。
资料信息：2NO +2NaOH===NaNO +NaNO +H O
2 2 3 2
①装置A中的试剂是____________。
②干燥管和装置B的作用分别是___________________、_________________。
③正确的实验操作步骤是______。
a．通入NO
2
b．打开弹簧夹
c．点燃酒精灯
d．当硬质玻璃管充满红棕色气体后，关闭弹簧夹
【答案】（1）
（2）①NaOH溶液 ②吸收NO 避免污染环境 收集N ③badc
2 2
二氧化氮与水的反应
【例7】四支试管中分别充满NO、SO 、NO 、Cl 中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放
2 2 2
置后的现象如图所示。其中原试管充满NO 的是（ ）
2
A B C D
【答案】B
【变7-1】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，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复
后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的不可能是（ ）
A．NO与NO 的混合气体 B．O 与NO 的混合气体
2 2 2
C．N 与NO 的混合气体 D．NO 一种气体
2 2 2【答案】 C
【变7-2】相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO 和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管
2
缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则
两个试管内溶质物质的量浓度之比为（ ）
A．1∶1 B．5∶7 C．7∶5 D．4∶3
【答案】A
【例8】如图所示：在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO 和NO的混合气体(标准
2
状况)，将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后，试管A中余下气体的体积为0.5a mL。
（1）将A倒插入B槽中发生反应的化学方程式为_______________________________________，该反应中
氧化剂与还原剂的质量比为________，原混合气体中NO 和NO的物质的量之比为________。
2
（2）通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是
_____________________________________________________________________。
（3）当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为
________ mol·L−1(设溶液的体积仍为500 mL)。
【答案】11.（1）3NO +H O===2HNO+NO 1∶2 3∶1
2 2 3
（2）无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满。继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充
满无色气体
（3）
【变8-1】有一充有20 mL NO 和O 混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有10 mL
2 2
无色气体，则原混合气体中NO 与O 体积比为（气体体积均在相同状况下测得）（ ）
2 2
A．2∶3 B．3∶2 C．3∶1 D．2∶5
【答案】A
【变8-2】有一个倒置于水槽且装满水的容器，依次通入一定体积的NO 、NO、O ，充分反应后容器中仍
2 2
充满溶液，则通入的NO 、NO、O 的体积比可能是____________。
2 2①1:1:1 ②4:3:2 ③4:16:13 ④4:3:4
【答案】①③
【变8-3】将V mL NO和NO 的混合气体通过水吸收后，得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O
2 2
通入水中充分吸收后，得到5 mL无色气体B，下列说法不正确的是( )
A．A气体是NO，B气体是O
2
B．A气体的体积是20 mL
C．V的取值范围是20 mL＜V＜60 mL
D．将盛有体积比为4:1 NO 和O 的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应后，烧瓶中所得溶液的物质的
2 2
量浓度为 mol/L
【答案】D
【详解】
A．因NO不与水反应，NO 能与水反应：3NO +H O=2HNO +NO，所以无色气体A为NO；无色气体A与
2 2 2 3
等体积的O 混合通过水后发生反应：4NO+3O +2H O=4HNO ，可知O 过量，则无色气体B为O，A正确；
2 2 2 3 2 2
B．由于过量的氧气为5 mL，而开始反应时NO与O 的体积相等，根据反应4NO+3O +2H O=4HNO ，剩
2 2 2 3
余O 体积占反应的O 总体积的 ，可知NO的体积为V(NO)=V(O )= =20 mL ，B正确；
2 2 2
C．由B可知：NO 与水反应产生的NO和原来的NO共20 mL，若NO气体全部来源于原气体，则V=20
2
mL；若NO气体全部是由NO 与水反应产生，根据反应3NO +H O=2HNO +NO可知V=3×20 mL=60 mL，
2 2 2 3
所以V mL气体的取值范围是20 mL＜V＜60 mL，C正确；
D．将盛有体积比为4:1 NO 和O 的混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应，发生反应为
2 2
4NO +O +2H O=4HNO ，恰好完全转化为硝酸，但由于未指明气体所处的外界条件，不能确定气体摩尔体
2 2 2 3
积，就不能计算气体的物质的量及其形成的硝酸溶液的浓度，D错误；
故合理选项是D。
氮氧化合物的尾气处理问题
【例9】汽车尾气(含CO、N、CO、SO 、NO 等)是城市空气的污染源之一；
2 2 2 x
（1）汽车尾气对环境的危害主要有温室效应、雾霾、___________ 、___________等。
（2）在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”，可将尾气中的CO和NO转化为参与大气循环的气体和无
毒的气体，该反应的化学方程式为___________；但使用“催化转化器”的缺点是一定程度提高了空气的酸度，
其原因是___________。
（3）在一定条件下，NH 可将NO 转化为无污染的物质。写出NH 与NO 在一定条件下反应的化学方程
3 x 3 2
式：___________。（4）NO 储存还原技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NO 的排放。如图所示NO 的储存和还原
x x x
在不同时段交替进行。
通过BaO和Ba(NO ) 的相互转化实现NO 的储存和还原。储存时，部分NO发生反应的化学方程式为
3 2 x
___________；储存NO 的物质是___________。 还原性尾气CO与Ba(NO ) 反应生成N 的化学方程式是
x 3 2 2
___________。
【答案】酸雨 光化学烟雾 2NO+2CO N+2CO 促使SO 转化为SO 形成酸雨
2 2 2 3
6NO +8NH 7N+12H O 2NO+O =2NO BaO 5CO + Ba(NO ) N + BaO +
2 3 2 2 2 2 3 2 2
5CO
2
提分作业
【练1】下列关于N 的叙述错误的是（ ）
2
A．N 既可作氧化剂又可作还原剂
2
B．雷雨天，空气中的N 和O 可反应生成NO
2 2
C．氮的固定是将N 转化成含氮化合物的过程
2
D．氮气的化学性质比较活泼，通常情况下可以与很多物质发生反应
【答案】D
【练2】如图所示的转化关系中，不能一步实现的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
【答案】D
【练3】雷雨天N 会发生一系列的反应，电闪雷鸣的雨天，一般不可能生成的是（ ）
2
A．NH B．HNO C．NO D．NO
3 3 2
【答案】A【练4】下列反应中，起到氮的固定作用的是（ ）
A．N 和H 在一定条件下反应生成NH
2 2 3
B．NO与O 反应生成NO
2 2
C．NH 经催化氧化生成NO
3
D．由NH 制碳酸铵和硫酸铵
3
【答案】A
【练5】水与下列物质反应时，水表现出还原性的是（ ）
A．Na B．NaO C．F D．NO
2 2 2 2
【答案】C
【练6】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：
下列说法不正确的是（ ）
A．该转化过程中有3种元素的化合价发生变化
B．NO 和O 必须在催化剂表面才能反应
2
C．该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO 和N
2 2
D．该催化转化的总反应方程式为：2NO+O +4CO 4CO+N
2 2 2
【答案】B
【练7】将盛有60mLN 、NO 混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小
2 2
为30mL，则原气体中N、NO 的体积分别是（ ）
2 2
A．15mL 45mI B．45mL 15ml C．20mL 40mL D．40ml 20ml
【答案】A
【练8】在同温同压下，将充有等体积混合而成的四组气体：①NO +O ；②NO +NO；③HCl+N ；
2 2 2 2
④SO +O ，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中，如图所示，待试管内液面稳定后，剩余气体
2 2
体积依次V、V、V、V，则剩余气体体积最多的是（ ）
1 2 3 4A．V B．V C．V D．V
1 2 3 4
【答案】B
【练9】将盛有12mlNO 和O 的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余 2ml无色气体，则原
2 2
混合气体中O 的体积是___________
2
【答案】1.2ml或4ml
【练10】研究NO 等大气污染气体的处理具有重要意义。
2
（1）NO 可用水吸收，相应的化学反应方程式为______________________________________。
2
（2）治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车的排气管上装一个人催化转化装置，使 NO和CO
反应，生成CO 和N 。反应的方程式是：____________________________________
2 2
_______________________。
（3）催化剂存在下，NH 可用来消除NO的污染，生成两种对环境无害的物质，写出反应的化学方程式：
3
______________________________________；该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为
_____________。
（4）假设NO和NO 物质的量之比恰好为1∶1，则两者的混合物相当于一种酸酐，写出由烧碱溶液吸收
2
这种酸酐的化学方程式______________________________________________________。
【答案】（1）3NO + H O === 2HNO + NO；（2）2NO + 2CO === 2CO + N ；
2 2 3 2 2
（3）4NH + 6NO 5N + 6H O； 2∶3；
3 2 2
（4）NO + NO + 2NaOH === 2NaNO + H O（或N O + 2NaOH === 2NaNO + H O）
2 2 2 2 3 2 2
【练11】氮氧化合物和二氧化硫是引起雾霾重要物质，工业用多种方法来治理。某种综合处理含NH 废
水和工业废气(主要含NO、CO、CO、SO 、N)的流程如图：
2 2 2
已知：NO＋NO ＋2NaOH＝2NaNO ＋HO、2NO ＋2NaOH＝NaNO ＋NaNO ＋HO
2 2 2 2 3 2 2
(1)NO是_______色的气体，_______(填“易”或“难”)溶于水；NO在空气中很容易被氧化成NO ，NO 能与
2 2
水发生化学反应，写出NO 与水反应的化学方程式为___________________。
2(2)SO 造成的一种常见的环境污染为_______。
2
(3)固体1的主要成分有Ca(OH) 、_______、_______(填化学式)。
2
(4)用NaNO 溶液处理含NH 废水反应的离子方程式为_________________________。
2
(5)捕获剂捕获的气体主要是_______(填化学式)。
(6)流程中生成的NaNO 因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。已知NaNO 能发生如下反应：
2 2
2NaNO ＋4HI＝2NO↑＋I＋2NaI＋2HO，I 可以使淀粉溶液变蓝。根据上述反应，选择生活中常见的物
2 2 2 2
质和有关试剂进行实验，以鉴别NaNO 和NaCl固体。需选用的物质是_______(填序号)。
2
①水 ②淀粉碘化钾试纸 ③淀粉 ④白酒 ⑤白醋
【答案】（1）无 难 3NO ＋HO＝2HNO＋NO
2 2 3
（2）酸雨 （3）CaCO CaSO （4）NH ＋ ＝N↑＋2HO
3 3 2 2
（5）CO （6）①②⑤
