資源簡介

(共22張PPT)
5.2.1 氮氣和氮氧化物
第二節 氮及其化合物
掌握N2、NO、NO2的性質及二者相互轉化，通過對氮元素“位—構—性”的分析，認識氮元素在自然界中的存在形式，了解氮的固定和自然界中氮的循環。
能從分子結構的角度認識氮氣的化學穩定性，熟知氮氣與鎂、氧氣、氫氣的化學反應及其條件。
能從物質類別和氮元素的化合價認識氮氧化物的性質與轉化，熟知工業制硝酸的反應原理，發展“證據推理與模型認知”的化學核心素養。
課堂導入
“死亡谷”之謎
青藏高原上的那棱格勒峽谷，每當牧民和牲畜進入后，風和日麗的晴天頃刻電閃雷鳴，狂風大作，人畜常遭雷擊而倒斃。奇怪的是這里牧草茂盛，水草肥美，被當地牧民稱為“死亡谷”。
考察隊測定后發現，這里的磁場強度非常高。這里的地層，除了分布著大面積的三疊紀火山噴發的強磁性玄武巖外，還有大大小小30多個磁鐵礦脈及石英閃長巖體。正是這些巖體和磁鐵礦產生了強大的地磁異常帶。夏季，它使因昆侖山的阻擋而沿山谷東西分布的雷、雨、云中的電荷常常在此匯集，形成超強磁場。一旦遇到異物，便會發生尖端放電即產生雷擊現象，使人和畜瞬間死亡。巨大的磁力還導致了指南針失靈，儀器不準。
你知道為什么雷電如此頻繁的死亡谷卻牧草茂盛，水草肥美嗎？
( N2＋O2 ==== 2NO )
放電
氮元素在自然界中的存在
氮分子
蛋白質
硝酸鹽
銨鹽
氮原子很難得失電子形成離子鍵，
一般與其他原子形成共用電子對
化合價： -3、 0、 +2、 +3、 +4、 +5
位置
第二周期、第ⅤA族
結構
性質
非金屬性：O＞N＞C；N＞P
硝酸的酸性比磷酸強
氮元素的位構性
+7
2
5
O
N
C
Cl
P
S
一、氮氣及氮的固定
顏色 氣味 狀態 密度 水溶解
無色
無味
難溶
氣體
密度比空氣稍小
液氮
1．氮氣的物理性質
一、氮氣及氮的固定
2．氮氣的化學性質
電子式
結構式
N2
化學式
N

N



N
N
共價三鍵、鍵能大，性質穩定，難與其他物質反應
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3Mg Mg3N2
點燃
N2 + O2 2NO
放電或高溫
N2 表現氧化性
N2 表現還原性
補充：
3Mg + N2 Mg3N2
點燃
2Mg + O2 2MgO
點燃
2Mg + CO2 2MgO+ C
點燃
鎂條在空氣中燃燒發生反應的化學方程式：
一、氮氣及氮的固定
3．氮的固定
氮的固定
概念：將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程
分類
自然固氮
—
高能固氮
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工業上合成氨)
仿生固氮(某些金屬有機化合物可起到根瘤菌的作用)
( N2＋O2 ==== 2NO )
放電
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫、高壓
科學史話
哈伯
人 工 固 氮
合 成 氨
博施
合成氨是人類科學技術發展史上的一項重大成就。1909年，德國化學家哈伯經過反復的實驗研究后發現，在500~600 ℃、17.5 MPa~20.0 MPa和鋨為催化劑的條件下，反應后氨的含量可超過6%，具備了工業化生產的可能性。德國工程師博施為了把哈伯合成氨的實驗室方法轉化為規模化的工業生產也作出了重要貢獻。
二、一氧化氮和二氧化氮
1． NO和NO2的物理性質
顏色 狀態 氣味 水溶性
NO 無色 氣態 無味 不溶
NO2 紅棕色 氣態 有刺激性氣味 易溶
特別提醒：
① NO有毒，使人中毒原理與CO相似；
② NO不能與O2大量共存，收集氣體只能用排水法；
③ NO2密度比空氣大、易液化、易溶于水。
二、一氧化氮和二氧化氮
2．NO和NO2的化學性質
二、一氧化氮和二氧化氮
實驗探究
裝置 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 ①打開彈簧夾，快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾
②振蕩注射器
現象 ___________ ①無色氣體變為_________
②__________________________
___________________
無明顯現象
紅棕色
紅棕色氣體逐漸變為無色，
注射器活塞向左移動
——NO、NO2與水的反應
二、一氧化氮和二氧化氮
實驗結論及解釋
①NO不溶于水，也不與水反應，與O2反應生成紅棕色的NO2；
2NO + O2==2NO2
②NO2能與水反應生成無色的NO。
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
思考討論：①如果要將注射器中的NO充分轉化，應采取什么措施？
②上述實驗對工業上生產硝酸有什么的啟示？
繼續通入過量的空氣
用水吸收NO2制取硝酸的反應過程中，要不斷地補充空氣，使NO2盡可能多地轉化為硝酸。
3. NO、NO2溶于水的計算
圖甲
圖乙
探究討論：將盛滿NO2氣體的試管倒置于盛水的水槽中(如圖甲)，
將O2緩慢通入試管中(如圖乙)。水能否最終充滿試管？
3NO2+H2O===2HNO3+NO
2NO+O2===2NO2
①×2＋②得：
①×2＋②×3得：
①
②
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4∶1
4∶3
恰好完全被水吸收
二、一氧化氮和二氧化氮
3. NO、NO2溶于水的計算
二、一氧化氮和二氧化氮
若將充滿 NO2 的試管倒置在裝滿水的水槽里，會有什么現象 若同時向倒置試管中不斷地緩慢通入 O2 ，最終現象是什么
提示　若將充滿NO2的試管倒置于水槽中，試管中的紅棕色逐漸褪去，水槽里的水倒吸入試管中，最終試管里剩余氣體占 若同時向倒置試管中通入O2，則水槽中的液體最終充滿整個試管。
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，若有氣體剩余只能是 NO 或 O2 ，不可能是NO2。
4. 氮氧化物對環境的污染
二、一氧化氮和二氧化氮
(1)NOx在紫外線作用下與碳氫化合物發生一系列光化學反應，產生光化學煙霧。
(2)NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面形成酸雨。
(3)破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。
(4)NO與血紅蛋白結合使人中毒。
課外拓展：
氮氧化物
氮的氧化物種類很多，N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5都具有不同程度的毒性。除NO2以外，其他氮氧化物均極不穩定。除NO外均可溶于水。
笑氣——N2O，無色不可燃氣體，有輕微金屬味，室溫下穩定，有輕微麻醉作用，
1799年由英國化學家漢弗萊·戴維發現。主要應用在外科和牙科等醫學領域，還廣泛用作增強發動機輸出功率的火箭推進劑和賽車中的氧化劑。
信使分子——NO，具有擴張血管、促進消化和增強記憶力的特殊功能。1998年的諾貝爾生理學和醫學獎的主要研究成果是發現NO在人體的血管系統內具有傳送信號的功能。NO一向被視為大氣污染物，卻在生命過程中有如此重要的功能，這是否能給人們一些什么啟示呢？
氮氣
氮氧化物
氮氣
氮的固定
氮的氧化物
（NO NO2）
自然界中氮的循環
氮氣的性質
自然固氮
人工固氮
物理性質
化學性質
氮的氧化物溶于水的計算
課堂小結
判斷正誤
(1)由于NO極易與O2反應，并且其密度與空氣相差不多，因此收集NO只能用排水法(　　)
(2)由于NO2極易與水反應且密度比空氣大，因此收集NO2只能用向上排空氣法 (　　)
(3)NO2與H2O的反應中，NO2只做氧化劑(　　)
(4)NO和NO2都是有刺激性氣味的有毒氣體，它們都是大氣污染物(　　)
√
√
×
×
課堂小練：
課堂小練
2.下列有關NO2的說法正確的是
A.NO2能與水反應生成硝酸，故NO2為酸性氧化物
B.除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解
C.NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得無色溶液的是NO2，
得橙色溶液的為溴蒸氣
D.在NO2與水的反應中氧化劑與還原劑的質量比為1∶2
√
還生成NO
生成NO，又能與O2反應
兩者均與之反應，生成無色溶液
課堂小練
3.工業制HNO3的過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應的化學方程式為NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液吸收。若同溫同壓下NO2與NO的體積之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是
A.1∶1 B.1∶3 C.2∶1 D.3∶1
√
1 ∶ 1
NO過量，多余的NO不能被吸收
NO2過量
多余的NO2能被吸收

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