鲁科版高中化学必修一第3章第2节氮的循环(第1课时).docx
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高中化学学习材料
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第2节 氮的循环
第1课时 自然界中氮的循环、氮气、氮的氧化物
课堂合作探究
问题导学
一、NO、NO2的性质实验
活动与探究1
实验操作 实验现象 化学方程式
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思考与交流
1．在持续通入氧气的情况下能否使上述试管内液面不断上升，直至试管完全被液体充满？若能，需要通入多少体积的氧气？
2．若试管内开始时充满NO气体，要使NO尽可能被水吸收，需要通入多少体积的O2?
1．NO2和O2同时通入水中时，其反应是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
V(NO2)∶V(O2) ＝4∶1，恰好完全反应＞4∶1，NO2过量，剩余NO＜4∶1，O2过量，剩余O2 唐玲出品 2．NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
V(NO)∶V(O2) ＝4∶3，恰好完全反应＞4∶3，剩余NO＜4∶3，剩余O2
3．4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上看均相当于2个N2O5，即总反应式都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。这不仅是记忆上述1、2两式的方法，也为上述问题的解决提供了新的思路，即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：N(N)∶N(O) ＜2∶5，剩余O2＝2∶5，完全反应＞2∶5，剩余NO
二、氮的氧化物溶于水的计算
活动与探究2
如图所示，将盛满等体积的NO和NO2混合气体的试管倒置在水槽中，请回答：
(1)试管内的现象如何？
(2)液面上升的高度占试管容积的多少？ 唐玲出品 迁移与应用
将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量的水中，充分反应后剩余气体2 mL(气体均在相同状态下测定)求原气体中各气体的体积是多少？
1．氮氧化物溶于水的计算有以下三种类型：
(1)NO和NO2的混合气体溶于水时，其反应是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。可利用气体体积变化的差值进行计算。V剩＝V(NO)原＋13V(NO2)。
(2)NO2和O2同时通入水中时，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行计算。
(3)NO和O2同时通入水中时，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。
2．氮氧化物溶于水的产物分析：
氮的氧化物与O2混合通入水中，剩余气体只可能是NO或O2，不可能是NO2，因为过量的NO2会与水反应生成NO；所得溶液的溶质为HNO3。
当堂检测
1．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出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，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，产生红烟的原因是( )
A．高温下氮气遇空气生成NO2
B．CO2与NO反应生成CO和NO2
C．NO与空气生成NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2 唐玲出品 2．如下图所示，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，原来试管中盛装的气体不可能是( )
A．N2与NO2的混合气体
B．O2与NO2的混合气体
C．NO与NO2的混合气体
D．NO2一种气体
3．标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似为( )
A．1.0 mol·L－1
B．0.045 mol·L－1
C．0.020 mol·L－1
D．0.12 mol·L－1
4．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)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：
2NO2＋2NO＋4NaOH===4NaNO2＋2H2O①
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O②
在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。
在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成对大气无污染的物质。写出该反应的化学方程式______________________。
(3)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程式________________________。
答案:
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：试管中的红棕色气体逐渐变成无色气体，同时水会进入试管，最后水充满整个试管的2/3体积左右 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 无色气体先变为红棕色气体，后又变为无色气体，试管内液面继续上升 2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
思考与交流：1.解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
故NO2与O2以4∶1的体积比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。 唐玲出品 答案：能，NO2与O2以4∶1的体积比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。
2．解析：2NO＋O2===2NO2①
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO②
①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
故NO与O2以4∶3的体积比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。
答案：NO与O2以4∶3的体积比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。
活动与探究2：
解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 2
12 13
试管液面上升的高度为减少的体积原体积＝131＝13。
答案：(1)试管内的红棕色气体逐渐变成无色气体，试管内液面上升。
(2)13
迁移与应用：解析：剩余2 mL气体可能是O2或NO。
(1)若剩余气体为O2，根据化学方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
可知参加反应的NO2的体积为10 mL×45＝8 mL
参加反应的O2的体积为10 mL×15＝2 mL
原混合气体中NO2为8 mL，O2为4 mL。
(2)若剩余气体为NO，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知剩余NO2的体积为6 mL
根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可以计算出参加反应的O2的体积为6 mL×15＝1.2 mL，NO2的体积为6 mL×45＝4.8 mL，故原混合气体中NO2为10.8 mL，O2为1.2 mL。
答案：剩余气体为O2时，原混合气体中NO2为8 mL，O2为4 mL；剩余气体为NO时，原混合气体中NO2为10.8 mL，O2为1.2 mL。
【当堂检测】
1．C 解析：N2和O2不能直接反应生成NO2，A不正确；NO不能和CO2、H2O反应，B、D选项不正确；NO在空气中能被氧气氧化为NO2，NO2是红棕色气体。
2．A 解析：如果气体是N2与NO2的混合气体，则水不会充满整个试管，因为N2不溶于水；如果是NO2(或O2和NO2的混合气体)，发生反应：4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3，水会充满试管；如果是NO与NO2的混合气体，通入O2会发生反应4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，而使水充满试管。
3．B 解析：设容器的体积为V，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度为：c＝23V22.4 mol23V L＝122.4 mol·L－1。
4．答案：(1)NO2 NO 1∶1
(2)2NO＋2CO=====催化剂N2＋2CO2
(3)6NO2＋8NH3=====一定条件7N2＋12H2O
