考點(diǎn)6氮的固定（核心考點(diǎn)歸納）-2021-2022學(xué)年高一化學(xué)核心考點(diǎn)歸納與測(cè)試（2020）（原卷版）

考點(diǎn)6氮的固定【核心考點(diǎn)梳理】一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)1．氮元素及其存在(1)原子結(jié)構(gòu)：氮元素位于元素周期表的第_二_周期第VA族氮?dú)夥肿邮怯蓛蓚€(gè)氮原子通過共用三對(duì)電子結(jié)合而成的，氮?dú)夥肿拥碾娮邮剑骸肗??N∶，結(jié)構(gòu)式為N≡N。破壞氮?dú)夥肿又械又g的共價(jià)鍵需要很大的能量，所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定。但在高溫或放電等特殊條件下，也能與一些金屬或非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成含氮化合物。氮元素在自然界中的存在形態(tài)①游離態(tài)：以氮分子的形式存在于空氣中。②化合態(tài)：存在于動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中，土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。2．氮?dú)馕锢硇再|(zhì)色態(tài)氣味密度溶解性毒性無色氣體無味比空氣的略小難溶無毒3．氮的固定(1)概念：使空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物。(2)分類：氮的固定eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(高能固氮,生物固氮))\a\vs4\al(→占10%,→占90%),人工固氮\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(合成氨,仿生固氮))))自然固氮生物固氮：自然界中的一些微生物種群將空氣中的氮?dú)馔ㄟ^生物化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為含氮化合物，約占自然固氮的90%高能固氮：通過閃電、火山爆發(fā)等途徑產(chǎn)生含氮化合物，約占自然固氮的10%高能固氮的實(shí)例——“雷雨發(fā)莊稼”(1)利用化學(xué)方程式解釋“雷雨發(fā)莊稼”的原理：N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放電))2NO、2NO＋O2=2NO2、3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料。【核心歸納】氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)【典型例題】例1．氮?dú)饽艽罅看嬖谟诳諝庵械母驹蚴?)A．氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)B．氮?dú)獗瓤諝廨p且不溶于水C．氮?dú)夥肿又袃蓚€(gè)氮原子結(jié)合很牢固，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定D．氮?dú)饧葻o氧化性，也無還原性，不與其他物質(zhì)反應(yīng)例2．下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中錯(cuò)誤的是()A．通常情況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時(shí)作保護(hù)氣B．N2＋O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要因素之一C．N2在空氣中約占的質(zhì)量比為eq\f(4,5)D．在反應(yīng)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up10(高溫))Mg3N2中，N2作氧化劑例3．下列反應(yīng)屬于氮的固定的是()①N2和H2在一定條件下合成NH3②NO2和H2O反應(yīng)生成HNO3和NO③Mg在N2中燃燒生成Mg3N2④NO被空氣氧化為NO2A．①② B．②③C．①③ D．①④二、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)1．不同價(jià)態(tài)的氮的氧化物氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5對(duì)應(yīng)氮的化合價(jià)＋1＋2＋3＋4＋4＋5N2O俗稱笑氣，具有麻醉作用2．NO和NO2(1)物理性質(zhì)NONO2顏色無色紅棕色狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)氣味無味刺激性氣味毒性有毒有毒水溶性難溶易溶(2)相互轉(zhuǎn)化①NO→NO2：2NO＋O2=2NO2NO接觸空氣就會(huì)變紅棕色②NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。③2NO2N2O4存在NO2時(shí)就存在N2O43．危害及處理：①光化學(xué)煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。②酸雨：NOx排入大氣中，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面。③破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。④NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。(4)常見的NOx尾氣處理方法①堿液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx處理。②催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。4．應(yīng)用：一氧化氮在調(diào)節(jié)心腦血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等方面有著十分重要的生物學(xué)作用和醫(yī)學(xué)前景，受到人們的普遍重視。二氧化氮在火箭燃料中用作氧化劑，在工業(yè)上可以用來制造硝酸?！竞诵臍w納】1．相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO＋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 ④2．計(jì)算類型(1)NO2氣體：NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①，剩余氣體為NO。(2)NO2和O2的混合氣體：NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③。x＝eq\f(VNO2,VO2)0＜x＜eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x＞eq\f(4,1)反應(yīng)情況O2過量并剩余恰好完全反應(yīng)NO2過量又發(fā)生反應(yīng)①，剩余NO(3)NO和O2的混合氣體：NO和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④。x＝eq\f(VNO,VO2)0＜x＜eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x＞eq\f(4,3)反應(yīng)情況O2過量并剩余恰好完全反應(yīng)NO過量并剩余二氧化氮被水吸收的實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論試管內(nèi)氣體顏色慢慢變?yōu)闊o色，水面不斷上升，最后靜止在距試管底部約1/3處NO2不能全部被水吸收，有無色氣體NO生成把充滿NO2的試管倒立水中，再通入O2水面不斷上升，最后試管內(nèi)無色氣體約為原NO2體積的1/3，通入適量O2后液面繼續(xù)上升，最后試管全部充滿液體NO2溶于水生成的NO全部與O2反應(yīng)被水吸收水面不斷上升，最后試管全部充滿液體NO2可被NaOH溶液全部吸收3.利用原子個(gè)數(shù)比分析氮氧化物與氧氣的混合氣體溶于水方程式：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”從組成上均相當(dāng)于“N2O5”的組成，也就是N、O的原子個(gè)數(shù)比符合2∶5時(shí)，氮的氧化物和氧氣均無剩余，這兩種情況均可利用混合氣體中N、O的原子個(gè)數(shù)比來分析：N(N)∶N(O)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＜2∶5，O2剩余,＝2∶5，恰好完全反應(yīng),＞2∶5，NO剩余))【典型例題】例1．如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管完全被水充滿。原來試管中盛裝的()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是O2與NO2的混合氣體C．不可能是NO與NO2的混合氣體D．只能是NO2一種氣體例2．在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中，充分反應(yīng)后剩余2mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④【考點(diǎn)達(dá)標(biāo)隨堂練】1．（2021·福建寧德市·高一期末）油炸蝦條、薯片等容易擠碎的食品，一般用充氣袋包裝。充氣袋中適宜填充的氣體是()A． B． C． D．2．（2021·甘肅白銀市·高一期末）下列關(guān)于NO的說法一定正確的是()A．NO是一種紅棕色且難溶于水的氣體B．NO易與人體血紅蛋白結(jié)合，使人中毒C．NO只有氧化性，無還原性D．等物質(zhì)的量的NO和CO所含電子數(shù)相等3．下列用途中應(yīng)用了氮?dú)獾姆€(wěn)定性的是：（）A．以氮?dú)鉃樵现恢圃煜跛?B．合成氨氣后，制氮肥C．金屬焊接時(shí)的保護(hù)氣 D．鎂可以和氮?dú)夥磻?yīng)4．（2020·湖北武漢·高一期中）汽車尾氣中的含氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?CxHy)、碳等，直接排放容易形成“霧霾”。因此，不少汽車都安裝尾氣凈化裝置(凈化處理過程如圖)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．尾氣形成“霧霾”與汽油(屬于碳?xì)浠衔?未充分燃燒有關(guān)B．尾氣處理過程中，氮氧化物(NOx)被還原C．PtRh催化劑在處理尾氣的反應(yīng)前后質(zhì)量未變化，說明它并沒有參與化學(xué)反應(yīng)D．使用新能源電動(dòng)汽車能有效控制霧霾5．三容器內(nèi)分別裝有相同壓強(qiáng)下的NO、NO2、O2，設(shè)三容器容積依次為V1、V2、V3，若將三氣體混合于一個(gè)容積為V1+V2+V3的容器中后，倒立于水槽中，最終容器內(nèi)充滿水。則V1、V2、V3之比不可能是（）A．3∶7∶4 B．5∶7∶6 C．7∶3∶6 D．1∶1∶16．某化學(xué)反應(yīng)在催化劑條件下的轉(zhuǎn)化過程的微觀示意圖如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是

A．該反應(yīng)中，氧化性：NO＞CO2B．該反應(yīng)可表示為2NO+2CON2+2CO2C．該反應(yīng)中，被氧化與被還原的元素的質(zhì)量之比為7：6D．每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LN2，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4NA7．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將50mlNO2和O2的混合氣體通入水中，最終得到10ml無色氣體，則NO2和O2的體積之比可能是()A．4：1 B．4：3 C．16：9 D．16：198．下列關(guān)于物質(zhì)的制備、性質(zhì)、收集說法正確的是（）A．汽車尾氣中有NOx，主要是汽車打火時(shí)氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)引起的B．可以用圖1所示裝置收集到干燥的NO氣體C．根據(jù)圖2裝置收集到的氣體為無色能夠驗(yàn)證銅和稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物中氣態(tài)物質(zhì)只有NOD．可以用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙鑒別紅棕色氣體NO2和溴蒸氣9．三支體積相等的試管分別充滿相同狀態(tài)下氣體：①氨氣；②體積比為4：l的NO2和O2氣體；③NO2氣體；將他們分別倒立于盛有足量水的水槽中，液面恒定后(假設(shè)試管內(nèi)液體不擴(kuò)散)，則下列結(jié)論正確的是()A．①和③試管內(nèi)溶液體積不等，溶質(zhì)物質(zhì)的量濃度也不相等B．因?yàn)樗鼈兌伎扇苡谒?，所以液面都上升到試管頂部C．三支試管中，試管②中溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度最小D．試管②和試管③中溶液的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度一定相等10．已知NO2、NO的混合氣體可與NaOH溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，將224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)NO和NO2的混合氣體溶于20mLNaOH溶液中，恰好完全反應(yīng)并無氣體逸出。則NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為()A．1mol/L B．0.5mol/L C．0.25mol/L D．0.2mol/L11．氮元素是生命的基礎(chǔ)。自然界中氨的循環(huán)過程如下圖所示，請(qǐng)分析此圖并回答問題：(1)大氣中的氮以___________(填化學(xué)式)形式存在，圖中共表示了___________種固氮的途徑。(2)由圖可知，動(dòng)植物體內(nèi)的氮主要存在于蛋白質(zhì)中，當(dāng)動(dòng)植物尸體發(fā)生了腐敗時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種含氮的氣體，其電子式為___________。(3)土壤中的硝酸鹽會(huì)被細(xì)菌分解。有一種脫氧硫桿菌能夠利用土壤中的硫化物來分解硝酸鹽，其主要化學(xué)原理如下：，配平上述反應(yīng)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。___________(4)某同學(xué)寫出下面三個(gè)不同價(jià)態(tài)的氮的化合物相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系(未配平)：a．NO+HNO3→N2O3+H2Ob．NH3+NO→HNO2+H2Oc．N2O4+H2O→HNO3+HNO2其中你認(rèn)為一定不可能實(shí)現(xiàn)的是___________(填編號(hào))。12．氣候條件獨(dú)特、空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良的新疆阿勒泰市已成為我國第8個(gè)國家大氣背景監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝的監(jiān)測(cè)設(shè)備可監(jiān)測(cè)日常二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等污染物。NO分子因污染空氣而臭名昭著，近年來，發(fā)現(xiàn)少量的NO在生物體內(nèi)許多組織中存在，它有擴(kuò)張血管、免疫、增強(qiáng)記憶的功能，成為當(dāng)前生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)，NO亦被稱為“明星分子”。請(qǐng)回答下列問題：（1）NO對(duì)環(huán)境和人體的危害在于____（填序號(hào)）。A破壞臭氧層B高溫下能使一些金屬氧化C造成酸雨D與人體血紅蛋白結(jié)合（2）在含的酶的活化中心，亞硝酸根離子（）可轉(zhuǎn)化為NO，寫出和亞硝酸根離子在酸性水溶液中反應(yīng)的離子方程式：_______。（3）NO破壞臭氧層的機(jī)理可簡(jiǎn)單表示為、，這兩個(gè)反應(yīng)反復(fù)循環(huán)，下列敘述正確的是_____（填序號(hào)）。ANO在破壞臭氧層過程中起催化作用BNO在破壞臭氧層過程中作反應(yīng)物C破壞臭氧層的過程可用化學(xué)方程式表示為D破壞臭氧層的過程可用化學(xué)方程式表示為13．利用石灰乳和硝酸工業(yè)的尾氣(含NO、NO2)反應(yīng)，既能凈化尾氣，又能獲得應(yīng)用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如下：(1)一定條件下，NO與NO2可以生成一種新的氧化物，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底部進(jìn)入，石灰乳從吸收塔頂部噴淋)，其目的是________________________________________________________________________________________________