高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第1课时教案设计

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新知探究(一) 氮气与氮的固定[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．氮元素的存在
(1)游离态：在自然界中氮元素主要以游离态N2的形式存在于空气中。
(2)化合态：部分氮元素以化合态形式存在于动植物的体内蛋白质中和土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
2．氮气的性质
(1)物理性质：氮气是一种无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)化学性质
分别写出上面标出序号的反应的化学方程式：
①N2＋3Mgeq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2；
②N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3；
③N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电或高温))2NO。
3．氮的固定
(1)定义：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(2)分类
下列变化过程中属于自然固氮的是_②③；属于人工固氮的是①④。
①3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2；
②根瘤菌将氮气转化成氨；
③N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电或高温))2NO；
④N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3；
⑤2NO＋O2===2NO2。
[落实新知能]
(1)氮元素在自然界中主要以N2的形式存在于大气中，在空气中占体积分数约为0.78，N2的相对分子质量与空气接近，故N2的密度与空气接近，实验室只能用排水法收集。
(2)N2化学性质不活泼，在一般条件下不与氧气反应，经常作为食品包装袋的填充剂隔绝空气，避免食品被氧化变质。在一定条件下能与部分活泼金属、非金属反应，表现出氧化性或还原性。
(3)氮的固定是指氮元素由游离态变为化合态，如NH3转化为NO就不是氮的固定。
[演练新学考]
1．关于氮气的性质说法中，错误的是( )
A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B．通常情况下，氮气性质很不活泼
C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮
D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
解析：选C 通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，才能与氧气反应。
2．下列有关氮气用途的说法不正确的是( )
A．作焊接金属的保护气
B．制硝酸和化肥的原料
C．食品袋中充氮气来防腐
D．与氧气反应制NO从而制硝酸
解析：选D 氮气的化学性质不活泼，能防止金属在高温下被空气中的氧气氧化，A项正确；氮气可用于合成氨，氨可作制硝酸和化肥的原料，B项正确；食品袋中充氮气可减缓食品被氧化而变质的速率，C项正确；氮气与氧气的反应很难进行，不宜用氮气与氧气反应制NO从而制备硝酸，D项错误。
3．下列叙述中与氮的固定无关的是( )
A．工业合成氨
B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物
C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质
D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
解析：选B 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫氮的固定，B选项中，NH3→HNO3属于含氮化合物之间的转化，所以不是氮的固定。
4．下列关于自然界中氮的循环(如图)的说法不正确的是( )
A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
解析：选A 人工固氮是N2转化为NH3的过程，氮元素化合价由0价降低至－3价，被还原，故A项错误。工业合成氨是典型的人工固氮方法，故B项正确。根据图知，通过生物体可以将铵盐和硝酸盐与蛋白质相互转化，实现了含氮的无机物和有机物的转化，故C项正确。生物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元素的参与，故D项正确。
新知探究(二) 氮的氧化物[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．一氧化氮的性质
NO为eq \a\vs4\al(无)色的有毒气体，eq \a\vs4\al(不)溶于水，具有还原性，易被氧气氧化，反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2。故只能用排水法收集。
2．二氧化氮的性质
NO2为红棕色、有刺激性气味的eq \a\vs4\al(有)毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，溶于水时与水发生歧化反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故只能用向上排空气法收集，这也是工业生产硝酸的反应原理。
[落实新知能]
1．正确理解NO和NO2所属物质的类别
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。
2．谚语“雷雨发庄稼”涉及的主要反应
N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO,2NO＋O2===2NO2，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
3．水吸收NO2制硝酸的原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2(或4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3)
4．NO和NO2的尾气处理
(1)NO与酸碱都不反应，进行尾气处理时一般用充袋法，或通入氧气的同时用碱液吸收。
(2)NO2与碱溶液能直接反应，可用碱液直接吸收：
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
[演练新学考]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)氮元素可形成五种价态的氧化物，其中＋4价的有NO2和N2O4两种( )
(2)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同，但它们都是有毒的气体( )
(3)实验室只能用排水法收集NO，用向上排空气法收集NO2( )
(4)NO具有较强的还原性，在空气中极易被氧化( )
(5)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中，无色气体变为红棕色( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√
2．在NO2与水的反应中，水的作用是( )
A．是还原剂
B．既是氧化剂又是还原剂
C．是氧化剂
D．既不是氧化剂又不是还原剂
答案：D
3．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过( )
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．H2O D．浓硫酸
解析：选C 通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；H2SO4不和NO2反应；由反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。
4．下列关于NO和NO2的叙述正确的是( )
A．NO是一种红棕色气体
B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO2可用排水法收集
解析：选C NO是无色的气体，A错误。常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2，B错误。NO2能与水反应，故不能用排水法收集，D错误。
新知探究(三) 氮的氧化物溶于水的计算[选考层级]
[难度增一点]
[典例1] 按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：
①试管内气体呈棕色 ②试管内气体呈无色 ③试管内液面不变 ④试管内液面上升 ⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO，其中正确的是( )
A．①③ B．②④⑤
C．②④⑥ D．②③⑤
[解析] 由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为eq \f(4,3) mL，试管内液面上升。
[答案] C
[典例2] 在一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的eq \f(1,8)，则原混合气体中NO2和O2的体积之比可能是( )
①8∶1 ②7∶3 ③7∶1 ④4∶1
A．①② B．①③
C．②③ D．②④
[解析] 反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设原气体体积为8 L，则剩余气体为1 L。
①若剩余的1 L气体为O2。则V(NO2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,5)×7))L，V(O2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,5)×7＋1))L。二者体积比为7∶3。
②若剩余的1 L气体为NO，而上述反应后剩余3 L NO2，则V(NO2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3＋\f(4,5)×5)) L，V(O2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,5)×5))L。二者体积比为7∶1。
[答案] C
[知能深一点]
氮氧化物的计算类型
1．相关反应原理
①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②2NO＋O2===2NO2
由方程式①×2＋②得：
③4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
由方程式①×2＋②×3得：
④4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
2．计算类型
(1)NO2(或NO2与NO的混合气体)气体溶于水(反应①)
利用气体体积差法进行计算，
V剩＝V(NO)原＋eq \f(1,3)V(NO2)。
(2)NO2与O2的混合气体溶于水(反应③)
(3)NO与O2的混合气体溶于水(反应④)
[选考难一点]
1．将盛有N2和NO2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为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
解析：选C 将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV减
3 2
x eq \f(V,2)
解得：x＝eq \f(3V,4)，V(N2)＝V－eq \f(3V,4)＝eq \f(V,4)，故eq \f(VN2,VNO2)＝eq \f(1,3)。
2．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的( )
A.eq \f(1,4) B.eq \f(3,4)
C.eq \f(1,8) D.eq \f(3,8)
解析：选C NO、O2、H2O之间的反应，先判断是否过量，若过量，找出剩余的气体，计算其体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。设NO和O2均为1体积，由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算，NO和O2等体积混合，剩余O2eq \f(1,4)体积，为原混合气体的eq \f(1,8)。
3. 如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，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，则两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．5∶7
C．7∶5 D．4∶3
解析：选A 两试管容积相等，则V(NO2)＝V(NO)，n(NO2)＝n(NO)，则生成的HNO3物质的量相等，溶液的体积也相同，故两个试管内溶液中溶质的物质的量浓度相等。
4．将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5 mL无色气体B。试回答：
(1)A气体是________，B气体是________。
(2)A气体的体积是________。
解析：(1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2。
(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4 3
a mL eq \f(3a,4) mL
依题意：a－eq \f(3a,4)＝5，a＝20。
答案：(1)NO O2 (2)20 mL
5．如图所示，向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。
试回答下列问题。
(1)写出观察到的现象(可不写满，也可补充)：
①_______________________________________________________________________。
②_______________________________________________________________________。
③_______________________________________________________________________。
(2)最终试管中剩余的气体是______________，其体积为________。
解析：(1)NO遇O2迅速反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，然后NO2与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，导致试管中的液面上升，最终剩余的气体是无色的NO。
(2)将(1)中两个反应合并可得：
4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3
4 3
V(NO) 1.5 mL
解得V(NO)＝2.0 mL，故最终试管内剩余NO气体，其体积为1.0 mL。
答案：(1)①试管内的无色气体变为红棕色 ②试管内液面上升 ③试管内剩余无色气体
(2)NO 1.0 mL
eq \a\vs4\al([课时跟踪训练])
A级—学业水平考试达标练
1．下列过程不属于固氮的是( )
A．雷电时生成氮的氧化物
B．工业上用氢气与氮气合成氨
C．植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐
D．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐
解析：选C 固氮是指将游离态氮转化为氮的化合物。雷电时N2＋O2===2NO，N2转化为NO，故A属于固氮；氮气转化为氨，故B属于固氮；没有发生化学反应，故C不属于固氮；氮气转化为硝酸盐，故D属于固氮。
2.如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同，打开活塞，使NO与O2充分反应，最终容器内混合气体密度比原来( )
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定
解析：选C 反应前后混合气体的质量和体积不变，所以密度不变。
3．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是( )
A．氮的氧化物都是酸性氧化物
B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性
C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物
D．NO和NO2均有毒
解析：选D NO、NO2等不是酸性氧化物；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性；NO2与H2O反应生成HNO3时N的价态发生了变化，故NO2不是酸性氧化物。
4．下列关于N2的说法错误的是( )
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时作保护气
B．反应N2＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C．N2的质量约占空气总质量的eq \f(4,5)
D．在反应3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2中，N2作氧化剂
解析：选C N2在空气中的体积含量约为eq \f(4,5)，C项错误。
5．电闪雷鸣的雨天，空气中的N2会发生一系列反应，生成氮的化合物。雷雨时，一般不可能生成的氮的化合物是( )
①NH3 ②NO ③NO2 ④N2O3 ⑤N2O5 ⑥HNO3
A．②④⑥ B．②③⑤⑥
C．①④⑤ D．①③⑤
解析：选C 放电时，空气中的N2和O2会化合生成NO，NO很容易与O2反应生成NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，一般不能生成NH3、N2O3和N2O5。
6. 氮气是大气中含量最多的气体，下列有关氮气的说法正确的是( )
①氮元素的非金属性较强，所以氮气是一种活泼的非金属单质
②常温下，N2既能与O2反应，又能与H2反应
③通过灼热的镁粉除去N2中的O2
④“雷雨发庄稼”是指雷雨时可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定
⑤3 ml H2与1 ml N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．②④⑤ D．④⑤
解析：选D 氮元素是非金属性较强的元素，N2的结构式为N≡N，两个氮原子通过三个共价键结合，键能大，难断裂，所以N2是一种不活泼的非金属单质，故①错误。N2既能与O2反应又能与H2反应，但不是常温下：N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO，N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，故②错误。N2与O2均能与灼热的镁粉发生反应：2Mg＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2MgO，N2＋3Mgeq \(=====,\s\up7(△))Mg3N2，所以不能通过灼热的镁粉除去N2中的O2，故③错误。雷雨时，空气中的N2能在放电的条件下转化为NO，进而通过一系列反应转化为HNO3，可增加土壤中氮肥的含量，此变化属于氮的固定，故④正确。N2与H2合成NH3属于可逆反应，1 ml N2与3 ml H2反应的过程中，由于N2不可能完全转化，不可能生成2 ml NH3，所以转移电子的物质的量小于6 ml，故⑤正确。
7．四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是( )
解析：选B 根据化学方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，剩余气体是反应前的eq \f(1,3)，故B项正确。
8．实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：
下列说法正确的是( )
A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B．若去掉装置C，对产品纯度无影响
C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D
D．E中碱石灰的作用是吸收尾气
解析：选C A错，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸。B错，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响。C对，实验时，应先加热C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热D。D错，装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
9．以下是氮循环的一部分：
(1)通常状况下，NO2的颜色是________。
(2)反应①的化学方程式是_________________________________________________。
(3)NO2易溶于水，并和水发生化学反应。该反应中，氧化剂是________。
(4)化合物A的化学式是________。
(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO＋2COeq \(=====,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2。当生成2 ml N2时，被还原的NO为________ ml。
解析：(1)NO2的颜色是红棕色。(2)反应①是N2和O2在放电条件下的反应，化学方程式是N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO。(3)NO2易溶于水，发生的反应是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应中NO2的氮元素化合价既有降低又有升高，NO2既是氧化剂又是还原剂。(4)由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知A的化学式是HNO3。(5)从2NO＋2COeq \(=====,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2看出NO和N2的比为2∶1，则生成2 ml N2时反应的NO为4 ml。
答案：(1)红棕色 (2)N2＋O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO (3)NO2
(4)HNO3 (5)4
10．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：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ①，
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O ②。
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)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：(1)NO2 NO 1∶1
(2)8NH3＋6NO2eq \(=====,\s\up7(一定条件))7N2＋12H2O
B级—选考等级考试增分练
1．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。下列关于海洋氮循环的说法正确的是( )
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋中排放含NOeq \\al(－,3)的废水会影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量
解析：选D A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，NOeq \\al(－,3)增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NHeq \\al(＋,4)的含量，正确。
2.如图所示，将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留eq \f(m,2)体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为( )
A．3∶2 B．2∶3
C．8∶3 D．3∶8
解析：选C 该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知eq \f(m,2)体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4 3
eq \f(m,2) n
4∶eq \f(m,2)＝3∶n，解得m∶n＝8∶3。
3．将充有m mL NO和n mL NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若已知mA.eq \f(4n－1,2) mL B.eq \f(n－m,3) mL
C.eq \f(3m＋n,3) mL D．3(n－m)mL
解析：选B NO不与水反应，NO2与水发生反应：3NO2＋H2O ===2HNO3＋NO，n mL NO2参加反应可生成eq \f(n,3) mL NO，所以试管中有NOeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m＋\f(n,3)))mL，通入m mL O2会发生反应：4NO＋3O2 ＋2H2O===4HNO3。若O2剩余，则剩余O2的体积为m mL－eq \f(3,4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m＋\f(n,3)))mL＝eq \f(m－n,4) mL，已知m4．汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是( )
A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化的总反应为2NO＋O2＋4COeq \(=====,\s\up7(催化剂))4CO2＋N2
解析：选D 反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总反应式为2NO＋O2＋4COeq \(=====,\s\up7(催化剂))4CO2＋N2。
5．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图。
已知：
4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO3)2＋Ca(NO2)2＋2H2O
NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
(1)用化学方程式表示工业生产硝酸产生NO尾气的原因________________________。
(2)上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是______________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致___________________________________________；
若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致________________________________________。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为______________________________________________。
解析：(1)工业生产硝酸是用水吸收NO2，产生NO尾气，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(2)尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋，这样就能增大NO、NO2与Ca(OH)2的接触面积，使尾气中的NO、NO2被充分吸收。滤渣可循环用于吸收尾气，可推出滤渣为未反应的Ca(OH)2。(3)当n(NO)与n(NO2)为1∶1时，二者被石灰乳吸收的反应方程式为NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O，NO不能单独被石灰乳吸收；NO2被石灰乳吸收的反应方程式为4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O。根据已知反应可知，当NO的物质的量比NO2多时，会造成NO不能被完全吸收而在尾气中含量增多；当NO2的物质的量比NO多时，过量的NO2将继续与石灰乳反应生成Ca(NO3)2，使所得产品不纯。(4)Ca(NO2)2中N的化合价为＋3，生成的NO中N的化合价为＋2，根据氧化还原反应规律，可推知有＋5价的N生成，应为 NOeq \\al(－,3)，根据得失电子守恒配出NOeq \\al(－,3)和NO的化学计量数，再根据电荷守恒，确定反应物还有H＋。
答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)使尾气中的NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
(3)排放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4)3NOeq \\al(－,2)＋2H＋===NOeq \\al(－,3)＋2NO↑＋H2O
6．某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条燃烧”，由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知浓硝酸受热分解、金属和浓硝酸反应的方程式分别为4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O、Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。
Ⅰ.实验装置如图1所示。
实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论________(填“正确”或“错误”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.实验装置如图2所示。
(1)硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________。
(2)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论________(填“正确”或“错误”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅲ.为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题，请重新设计一个简单的实验方案，并简述实验原理和主要操作______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.由浓硝酸受热分解的产物可知，由实验开始后木条上的火星逐渐熄灭得出“NO2不能支持木条燃烧”的结论是错误的，因为带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的。
Ⅱ.(1)根据硝酸铜固体受热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，可知该反应的化学方程式为2Cu(NO3)2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑。
(2)由于硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃。因此“NO2能支持木条燃烧”的结论正确。
Ⅲ.验证NO2能否支持燃烧，需要制取NO2气体，因此，选用金属铜和浓硝酸反应制取NO2气体，而且要将NO2气体净化。
答案：Ⅰ.错误 带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生的大量水蒸气造成的
Ⅱ.(1)2Cu(NO3)2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑
(2)正确 硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃
Ⅲ.用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体，并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥，再将带火星的木条伸入NO2中观察现象
1.了解自然界中的氮循环。
2.了解N2的结构及性质。
3.掌握NO、NO2的性质。
x＝eq \f(VNO2,VO2)
0x＝eq \f(4,1)
x>eq \f(4,1)
反应情况
O2过量，剩余气体为O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO2过量又发生反应①，只剩余NO
x＝eq \f(VNO,VO2)
0x＝eq \f(4,3)
x>eq \f(4,3)
反应情况
O2过量，剩余O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO过量，剩余NO