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第五章
化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素
第二節(jié) 氮及其化合物
【學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、通過分析氮的原子結(jié)構(gòu)，推斷含氮物質(zhì)可能的化學(xué)特性，理解結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。
2、通過實(shí)驗(yàn)探究，了解一氧化氮與氧氣的反應(yīng)，二氧化氮與水的反應(yīng)等性質(zhì)，感受化學(xué)變化的奇妙。
核心素養(yǎng)
1、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：了解自然界中的氮循環(huán)。
2、宏觀辨識(shí)與微觀探析：了解氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)，掌握一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)。
雷雨發(fā)莊稼？
認(rèn)真閱讀課本第11-12頁完成學(xué)案
自主高效
氮元素及其存在
原子結(jié)構(gòu)：氮元素位于元素周期表的第 周期第 族，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ，氮原子最外層5個(gè)電子，既不容易 ，也不容易 ，一般通過 與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)，常見化合價(jià)為 。
自然界中的存在形態(tài)：
①游離態(tài)：以 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 中，土壤、海洋里 的和 中。
答案：
2．氮?dú)獾男再|(zhì)
（1）物理性質(zhì)： 色、 味、 溶于水，密度與空氣 ，約占空氣體積的 。
（2）化學(xué)性質(zhì)：氮分子內(nèi)兩個(gè)氮原子間以 結(jié)合，斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量
①通常情況下：氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì) ，難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
②放電、高溫條件下，能與鎂、氧氣、氫氣等物質(zhì)發(fā)生化合反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為
、 、
（3）用途：a.保護(hù)氣b.液氮作深度冷凍劑c.合成氨等
答案：
1、化學(xué)性質(zhì)
高溫或放電等條件下也能與氫氣、氧氣和活潑金屬反應(yīng)
（1）氧化性
N2+3H2 2NH3
高溫、高壓
催化劑
N2+3Mg Mg3N2
點(diǎn)燃
（2）還原性
N2+O2 2NO
放電
N2 化合態(tài)氮
根瘤菌
一、氮?dú)?br/>2、氮的固定：
將大氣中________的氮轉(zhuǎn)化為____________的過程。
游離態(tài)
含氮化合物
自然
人工
認(rèn)真閱讀課本第13頁完成學(xué)案-一氧化氮和二氧化氮
自主高效
答案：
二、一氧化氮和二氧化氮
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器
打開彈簧夾，快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾
振蕩注射器
實(shí)驗(yàn)探究——NO2溶于水
無明顯現(xiàn)象
NO不溶于水
無色氣體變?yōu)榧t棕色，注射器活塞向左移動(dòng)
NO與O2 反應(yīng)生成紅棕色的 NO2
紅棕色氣體變?yōu)闊o色，注射器活塞繼續(xù)向左移動(dòng)
NO2 溶于水生成無色的NO
結(jié)論：在一定條件下，NO與NO2可以相互轉(zhuǎn)化。
反應(yīng)的化學(xué)方程式為
①NO→NO2: _____________________;
②NO2→NO: __________________________(工業(yè)制取硝酸)。
思考與討論：如果要將注射器中的NO充分轉(zhuǎn)化，可以采取什么措施？寫出轉(zhuǎn)化過程的總反應(yīng)化學(xué)方程式。上述實(shí)驗(yàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示？
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
相關(guān)反應(yīng)原理 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO①　 2NO＋O2 = 2NO2②
由方程式①×2＋②得
4NO2＋O2＋2H2O = 4HNO3
由方程式①×2＋②×3得
4NO＋3O2＋2H2O = 4HNO3
氮的氧化物與氧氣、水反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算
2．氮的氧化物溶于水的三種類型
(1)NO2氣體：NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
剩余氣體為 ,體積為原NO2的 。
NO
1/3
例：試管中盛有12mLNO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？
如未充滿，則剩余氣體為 ，體積為 ？
如果要使液體充滿試管，應(yīng)如何操作？
NO
4mL
充入O2 3 mL
x＝V(NO2)/V(O2) 04
反應(yīng)情況
O2過量，剩余氣體為O2
恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余
NO2過量，又發(fā)生反應(yīng)①，剩余氣體為NO
(2)NO2和O2的混合氣體： 4NO2＋O2＋2H2O = 4HNO3
例：1.試管中盛有12mLNO2和4mLO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？如未充滿，則剩余氣體為 ，體積為 ？
O2
1mL
2.試管中盛有12mLNO2和3mLO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？
3.試管中盛有12mLNO2和1.5mLO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？如未充滿，則剩余氣體為 ，體積為 ？
NO
2mL
(3)NO和O2的混合氣體： 4NO＋3O2＋2H2O = 4HNO3
x＝V(NO)/V(O2) 04/3
反應(yīng)情況
O2過量，剩余氣體為O2
恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余
NO過量，剩余氣體為NO
例：1.試管中盛有12mLNO和10mLO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？如未充滿，則剩余氣體為 ，體積為 ？
O2
1mL
2.試管中盛有12mLNO和9mLO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？
3.試管中盛有12mLNO和3mLO2，將試管置于水槽中，充分反應(yīng)后，液體是否會(huì)充滿試管？如未充滿，則剩余氣體為 ，體積為 ？
NO
8mL
NO、O2難溶于水，但NO2易溶于水且與水反應(yīng)，所以氮氧化物溶于水的各種情況中，剩余氣體可為NO或O2，但不可能是NO2或NO與O2同時(shí)剩余。
為什么雷雨可以發(fā)莊稼呢？
1．下列關(guān)于氮?dú)庑再|(zhì)的說法中，錯(cuò)誤的是(　　)
A．氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在
B．Mg可以在N2中燃燒生成Mg3N2
C．可在氧氣中燃燒生成一氧化氮
D．大氣、陸地和水體中的氮元素在不停地進(jìn)行著氮的循環(huán)
2．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)不活潑，其原因是(　　)
A．氮分子是雙原子分子 B．氮元素的非金屬性很強(qiáng)
C．氮原子的半徑較小 D．氮分子中的化學(xué)鍵很難破壞
C
D
3．下列反應(yīng)不屬于氮的固定反應(yīng)的是(　　)
A．N2＋3Mg Mg3N2 B．
C．2NO＋O2===2NO2 D．N2＋O2 2NO
4．下列氣體中，不能用排空氣法收集的是(　　)
A．H2 B．NO2 C．NO D．CO2
5．下列關(guān)于氮的氧化物的說法中，正確的是(　　)
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，又有還原性
C．NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物
D．NO和NO2均有毒
C
C
D

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