資源簡介

(共29張PPT)
2023-2024學年
必修第二冊(人教版2019)
第五章
化工生產中的重要非金屬
第二節
氮及其化合物
原來雷電所產生的高溫使空氣中的氮氣和氧氣生成了一氧化氮，一氧化氮繼續與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮遇水形成硝酸，隨雨水落下后，與土壤中的巖石作用形成能溶于水、易于植物吸收利用的硝酸鹽。
學習
目標
第2課時
一氧化氮與二氧化氮
PART
01
PART
02
了解一氧化氮和二氧化氮的物理性質和化學性質
掌握氮的氧化物溶于水的計算的原理和常用方法
　[學習任務一]　一氧化氮和二氧化氮
1.物理性質
NO
NO2
物質 NO NO2
顏色
毒性
溶解度
氣味
無色
紅棕色
有毒
有毒
不溶于水
易溶于水
無味
刺激性氣味
【實驗5-5】如圖所示，在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器，觀察現象。打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象。振蕩注射器，再觀察現象。
【實驗5-5】
實驗 操作 在一支50 mL的注射器里充入 20 mL NO，然后吸入 5 mL 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，觀察現象，然后再振蕩注射器。
現象 ___________ _________________，振蕩后________________
無明顯現象
無色氣體變紅棕色
紅棕色變為無色
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
(工業制取硝酸)
結論：在一定條件下，NO 與 NO2 可以相互轉化。
現象一：無色氣體變紅棕色 NO → NO2
現象二：紅棕色變為無色 NO2 → NO
實驗現象分析：
一氧化氮 NO
二、化學性質
常溫下，極容易與氧氣反應。
2NO + O2 2NO2
紅棕色
實驗室如何收集 NO
排水法收集
二氧化氮 NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
二、化學性質
實驗室如何收集 NO與NO2

排空氣法收集
NO和NO2是否屬于酸性氧化物
NO不和水反應，故不是酸性氧化物；NO2和水生成HNO3和NO，發生氧化還原反應，也不符合酸性氧化物的定義。
“實驗5-5”發生了哪些化學反應 如果將注射器中的 NO 充分轉化，可以采取什么措施 上述實驗對工業生產硝酸有什么啟示
思維啟迪
+ O2
+ H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
原理
氮的氧化物溶于水的問題首先看清原理實質，無論是單一氣體 ( NO2 )，還是 NO、NO2、O2 中的兩者或三者的混合氣體溶于水，反應的實質是：
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2
故若有氣體剩余只能是 NO 或 O2 ，不可能是NO2。
工業生產硝酸的啟示
思維拓展
思考與討論：如何除去NO氣體中混有的少量NO2氣體雜質？
提示：根據NO2與H2O反應能生成NO，既能除去NO2雜質，又不引入其他雜質，故可將混合氣體通入盛有水的洗氣瓶，然后重新收集氣體。
注意：氮的氧化物是汽車尾氣、造成光化學煙霧的主要污染物質
【總結】
性 質 NO NO2
物理性質
毒 性
與水反應
與氧氣反應
實驗室制備
收集方法
其他
對環境影響
無色、無味的有毒氣體，難溶于水
紅棕色、有刺激性氣味、易液化的有毒氣體
有毒（跟血紅蛋白結合）
有毒
不反應(難溶于水)
3NO2+H2O==2HNO3+NO
2NO+O2==2NO2
不反應
銅與稀硝酸反應
銅與濃硝酸反應
常用排水法
常用向上排空氣法
2NO2 N2O4
導致光化學煙霧和酸雨，破壞臭氧層
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO與堿、酸都不能反應生成鹽和水，屬于不成鹽氧化物；NO2與堿溶液發生氧化還原反應生成兩種鹽，也不屬于酸性氧化物。2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。
雷雨發莊稼所涉及的反應：
【規律總結】
1.常見的NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、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)。一般適合工業尾氣中NOx處理。
②催化轉化法
在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。
[學習任務二]氮的氧化物溶于水的計算
1．反應原理
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①
2NO+O2=2NO2 ②
反應①×2＋② 4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③
反應①×2＋②×3 4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④
2．計算類型
②NO2和O2的混合氣體溶于水時涉及反應:
4NO2+O2+2H2O== 4HNO3,其計算如下表:
③NO和O2的混合氣體溶于水時涉及反應:
4NO+3O2+2H2O===4HNO3,其計算如下表:
例1
（1） 若試管中裝10molNO2，則通入多少摩爾O2可以使NO2充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　②
由方程式①+②×2得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3，即當NO2和O2的體積比為4︰1時水可以充滿試管,需通入2.5 moL O2。
（2） 若試管中裝10molNO，則通入多少摩爾O2可以使NO充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO　②
由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3，即當NO和O2的體積比為4︰3時水可以充滿試管,需通入7.5 moL O2。
例2：將V mL NO和NO2的混合氣通過水吸收后，得得a mL無色氣體A，將此無色氣體A與等體積O2混合，再通過水充分吸收后，收集到5 mL無色氣體B。試回答：
(1)A氣體是_____，B氣體是_____；(2)A氣體的體積是____。
【解析】　(1)NO2溶于水生成NO，故A為NO，NO與O2通入水中發生反應4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，二者等體積時，O2過量，故B為O2；
(2)4NO ＋ 3O2＋2H2O=4HNO3
a mL 3a/4mL 依題意：a－3a/4＝5，a＝20
　NO　 O2　 20 mL
【知識拓展】氮的氧化物溶于水的計算的其他方法
(1)原子守恒法
4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當于2N2O5的組成,都與N2O5+H2O ===2HNO3
等效。當NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中氮、氧原子個
數比進行分析判斷。
n(N)∶n(O)
在一支容積為30mL的試管內充滿NO2和O2的混合氣體，把試管倒置于水中，充分反應后余5mL，則原混合氣體中NO2和O2的體積各是多少？
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
解：若O2過量，剩余氣體為O2
V(NO2) = 25×4/5=20mL
V(O2) = 25×1/5 +5 =10mL
若NO2過量，剩余氣體為NO
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
15 5
V(NO2) = 15×4/5+15=27mL
V(O2) = 15×1/5 = 3mL
(2)電子守恒法
NO與O2的混合氣體通入水中發生反應:2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O ==2HNO3+NO,在這當中,存在著NO向NO2轉化、NO2向HNO3轉化的同時又生成
NO的循環反應。但總體來講,NO→HNO3,N的化合價升高是由于被O2氧化,
因此可寫出
在氧化還原反應中得失電子數必然相等。
例3：在一定條件下，將m體積NO與n體積O2先后通入倒立在水中且盛滿水的容器中，充分反應后，容器內殘留體積的氣體，該氣體與空氣接觸后變為紅棕色，則m與n的比值為______
例3：在一定條件下，將m體積NO與n體積O2先后通入倒立在水中且盛滿水的容器中，充分反應后，容器內殘留體積的氣體，該氣體與空氣接觸后變為紅棕色，則m與n的比值為______
有關氮氧化物溶于水計算的兩種方法
無論是單一氣體(NO2)，還是NO、NO2、O2中的兩者或三者的混合氣體，反應的實質是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，2NO＋O2==2NO2，故若有氣體剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
(1)關系式法：
①若NO和O2通入水中，總關系式為4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3。
②若NO2和O2通入水中，總關系式為4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3。
(2)電子守恒法
當NOx轉化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應中O2得到的電子數與NOx失去的電子數相等。
【規律總結】
1.將一支充有12 mL NO2氣體的試管倒置于水槽中，充分反應。
(1)下列圖示正確的是_____(填字母)。
C
(2)若水不能充滿試管，需再向試管中緩緩充入O2，現象為____________
_____________________，最終充入__ mL氧氣，才能使水全部充滿。
無色氣體變為
紅棕色，液面逐漸上升
3
2.下列反應必須加入氧化劑且一步反應就能完成的是
①N2→NO2　②NO2→NO　③NO2→HNO3　④N2→NO　⑤N2→NH3
A.① B.②⑤
C.④ D.③④
√
3.現有NO2、O2的混合氣體12 mL，通入足量水中，充分反應后剩余氣體2 mL(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積是
A.1.3 mL B.2.4 mL
C.3 mL D.4 mL或1.2 mL
√
含氮氧化物和氧氣的混合氣體與水反應后氣體成分的規律總結
當NO、O2混合氣體與水反應時
4NO+3O2+2H2O === 4HNO3
當體積比V（NO）：V(O2)
4:3
=4:3
>4:3
O2過量，剩余氣體是O2
恰好完全反應
NO過量，剩余氣體是NO
當NO2、O2混合氣體與水反應時
4NO2+O2+2H2O === 4HNO3
當體積比V（NO2）：V(O2)
4:1
=4:1
>4:1
O2過量，剩余氣體是O2
恰好完全反應
NO2過量，剩余氣體是NO
（過量NO2與H2O反應生成NO）

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