資源簡介 (共39張PPT)第二節(jié) 氮及其化合物第1課時(shí):氮?dú)馀c氮的固定一氧化氮和二氧化氮第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素氮?dú)馀c氮的固定01一氧化氮和二氧化氮02學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過閱讀思考、討論交流,了解氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì),熟悉自然界中氮的固定方式和人工固氮的常用方法,了解氮的固定的重要意義,體會性質(zhì)決定用途的核心理念。2.通過實(shí)驗(yàn)探究、原理分析,從氮的氧化物的類別及氮的化合價(jià)的角度了解一氧化氮和二氧化氮的主要性質(zhì)、用途及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例,熟知氮的氧化物溶于水的反應(yīng)特點(diǎn),感受化學(xué)變化的奇妙。在自然界里,氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中,部分氮元素存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中,還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。在雷電的環(huán)境下,大自然中的一氧化氮或微生物生命活動放出二氧化氮。產(chǎn)生的二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸,硝酸可以供制氮肥。因此,俗語有云“雷雨發(fā)莊稼”。氮?dú)馀c氮的固定氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定學(xué)生活動1:閱讀教材P11頁第一自然段,結(jié)合視頻素材,回答氮元素在自然界的存在方式是什么?①在自然界里,氮元素主要存在于空氣中,部分氮元素存在于動植物體內(nèi),還有部分氮元素存在于土壤、海洋里。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定②氮元素在自然界中有兩種存在形態(tài):游離態(tài):主要以氮分子的形式存在于空氣中。(78%) 氮?dú)?br/>氧氣 (21%)空氣的成分(按體積)化合態(tài):部分存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中;部分存在于土壤、海洋里的的硝酸鹽和銨鹽中。其他1%氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定學(xué)生活動2:閱讀教材P11頁第二自然段內(nèi)容,思考什么是氮的固定?氮的固定有哪些方法?①定義:將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程叫氮的固定。②分類人工固氮:通過人工方法將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程叫人工固氮,如工業(yè)合成氨等。自然固氮:大自然通過閃電釋放能量將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物(高能固氮),或者通過豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨(生物固氮)。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮元素的存在及氮的固定【溫馨提示】氮的固定必須為將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)含氮物質(zhì)的過程,為氧化還原反應(yīng)。自然中的氮循環(huán)如下圖所示:益處:人工固氮如合成氨,為農(nóng)作物的生長提供了必需的氮元素等害處:工業(yè)廢氣、汽車尾氣中的氮氧化物會造成大氣污染等對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】下列關(guān)于氮元素說法中,不正確的是( )A.工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰?br/>B.閃電時(shí),大氣中氮的氧化物的生成屬于氮的固定C.氮元素在自然界有游離態(tài)和化合態(tài)D.非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑D【解析】氮的固定是指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程,工業(yè)上氫氣和氮?dú)夂铣砂睂儆谌斯す痰蔄正確;閃電時(shí),大氣中氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的氧化物屬于氮的固定,故B正確;氮元素在自然界有游離態(tài)(氮?dú)?和化合態(tài)(銨態(tài)氮和硝態(tài)氮等),故C正確;非金屬單質(zhì)氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中能作氧化劑,也能作還原劑,如氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)中,氮?dú)庾鬟€原劑,故D錯誤。對應(yīng)訓(xùn)練D【典例2】氮是動植物生長不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環(huán)過程,下列說法不正確的是( )A.過程①“雷電作用”中發(fā)生的反應(yīng)是N2+O2 2NOB.過程③“固氮作用”中,氮?dú)獗贿€原C.⑤中涉及的反應(yīng)可能有2NO+O2==2NOD.⑥中涉及的反應(yīng)可能有2NO+12H+==N2↑+6H2O對應(yīng)訓(xùn)練【解析】過程①“雷電作用”中氮?dú)馀c氧氣化合生成NO,即發(fā)生的反應(yīng)是N2+O2 2NO,A正確;過程③“固氮作用”中氮元素化合價(jià)降低,氮?dú)獗贿€原,B正確;⑤中NO被氧化為NO,涉及的反應(yīng)可能有2NO+O2===2NO,C正確;⑥中氮元素化合價(jià)降低,NO被還原,涉及的反應(yīng)不可能為2NO+12H+===N2↑+6H2O,因?yàn)榇朔磻?yīng)中只有元素化合價(jià)降低,沒有元素化合價(jià)升高,且電荷不守恒,故D錯誤。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)二、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)生活動1:根據(jù)氮元素在周期表中的位置,推測氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)及性質(zhì)有何特點(diǎn)?①氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族,氮原子最外層有5個(gè)電子,既不容易得到3個(gè)電子,也不容易失去5個(gè)電子。②氮分子電子式: 結(jié)構(gòu)式: 球棍模型:【溫馨提示】兩個(gè)氮原子間以共價(jià)三鍵結(jié)合,斷開該化學(xué)鍵需要較多的能量,所以氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,通常難以與其它物質(zhì)反應(yīng)。N 電子式原子結(jié)構(gòu)氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)生活動2:閱讀教材P11-12頁內(nèi)容,結(jié)合教材P12頁“科學(xué)史話”欄目,思考氮?dú)饩哂心男┲匾男再|(zhì)?①物理性質(zhì):氮?dú)?br/>顏色 狀態(tài) 氣味 密度 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 溶解性氣體 密度與空氣接近 -210 ℃ -196 ℃無色無味難溶于水收集氮?dú)鈺r(shí)用排水法不用排空法氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)②化學(xué)性質(zhì):a.通常情況下,氮?dú)廨^穩(wěn)定,與其他物質(zhì)不反應(yīng)。b.在放電或高溫下,能與氧氣反應(yīng)生成NO:N2+O2 2NO,N2體現(xiàn)還原性。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)②化學(xué)性質(zhì):c.在一定條件下雨活潑金屬反應(yīng):3Mg + N2 Mg3N2 ,N2體現(xiàn)氧化性。d.在高溫、高壓條件下,能與氫氣化合(工業(yè)上合成氨):N2+3H2 2NH3,N2體現(xiàn)氧化性。氮?dú)馀c氮的固定任務(wù)一、氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)與性質(zhì)③用途:焊接金屬、燈泡作保護(hù)氣醫(yī)療液氮冷凍麻醉劑液氮超導(dǎo)材料化工原料硝酸食品包裝中防腐對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】下列敘述錯誤的是( )A.氮元素位于元素周期表的第二周期,第VA族B.氮元素主要以氮分子的形式存在自然界中C.氮元素最外層有5個(gè)電子D.氮分子中的兩個(gè)氮原子通過離子鍵結(jié)合D【解析】氮原子核外K、L層依次排有2、5個(gè)電子,氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族,A、C項(xiàng)正確;在自然界里,氮元素主要以氮分子的形式存在于空氣中,部分氮元素存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中,還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中,B項(xiàng)正確;氮分子中兩個(gè)氮原子間以共價(jià)三鍵(N≡N)結(jié)合,D項(xiàng)錯誤。對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】下列關(guān)于N2的說法中錯誤的是( )A.豆科植物的根瘤菌將N2轉(zhuǎn)換為氮的化合物不屬于氮的固定B.N2 + O2 =2NO,該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C.N2在空氣中約占空氣總體積的78%D.在反應(yīng):3Mg + N2 =Mg3N2中N2作氧化劑A【解析】A.豆科植物的根瘤菌將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮,N是游離態(tài)氮元素變化為化合態(tài),A錯誤;B.汽車中的火花塞在打火過程中能引發(fā)氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)生成NO,產(chǎn)生的NO會導(dǎo)致空氣污染,B正確;C.氧氣約占空氣體積的21%,氮?dú)饧s占空氣體積的78%,C正確;D.在反應(yīng):3Mg + N2 =Mg3N2中,氮由0價(jià)變?yōu)?3價(jià),氮?dú)馐茄趸瘎珼正確;故選A。一氧化氮和二氧化氮一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)學(xué)生活動1:結(jié)合氮原子的結(jié)構(gòu)及氮元素化合價(jià)特點(diǎn),思考氮元素形成氧化物的類型有哪些?氧化物 NO N2O3 N2O5對應(yīng)氮的化合價(jià) +1 +2 +4 +4N2ONO2N2O4+3+5N2O俗稱笑氣,具有麻醉作用酸性氧化物HNO2HNO3一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)學(xué)生活動2:討論交流:閱讀教材P13頁內(nèi)容,完成教材P13頁【實(shí)驗(yàn)5-5】,思考一氧化氮和二氧化氮具有哪些重要的性質(zhì)?一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)5-5】一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)①【實(shí)驗(yàn)5-5】實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)操作 在一支50 mL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(xiàn)象。 打開彈簧夾,快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾,觀察現(xiàn)象,然后振蕩注射器,再觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象 振蕩前:振蕩后:無明顯現(xiàn)象無色氣體變紅棕色紅棕色變?yōu)闊o色②NO為無色無味的有毒氣體,難溶于水,常溫下,NO不穩(wěn)定,具有還原性,易被氧化:2NO+O2===2NO2。故只能用排水法收集。NONO2一氧化氮和二氧化氮任務(wù)一、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)③NO2為紅棕色、有刺激性氣味的氣體,有毒,溶于水時(shí)與水發(fā)生歧化反應(yīng):3NO2+H2O===2HNO3+NO。只能用向上排空氣法收集。④NO2能與NaOH溶液反應(yīng),化學(xué)方程式為2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。⑤NO和NO2都不是酸性氧化物,NO與堿、酸都不能反應(yīng)生成鹽和水,屬于不成鹽氧化物;NO2與堿溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成兩種鹽,也不屬于酸性氧化物。對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】最新的病毒學(xué)研究證實(shí),一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是( )A.一氧化氮是一種紅棕色氣體B.常溫常壓下,一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C.一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下直接化合得到D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集C【解析】NO是一種無色難溶于水的氣體,可以用排水法收集;常溫常壓下,NO容易與氧氣直接化合生成NO2。對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】下列有關(guān)NO2的說法中正確的是( )A.NO2能與水反應(yīng)生成硝酸,在反應(yīng)中NO2只是還原劑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(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2D【解析】除去O2中混有的NO2,將混合氣體通過水,NO2溶解的同時(shí)又生成新的雜質(zhì)NO,且NO又能與O2反應(yīng),故B項(xiàng)錯誤;NO2、溴蒸氣分別與NaOH溶液反應(yīng)均得無色溶液,所以NaOH溶液無法鑒別NO2與溴蒸氣,故C項(xiàng)錯誤。一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算學(xué)生活動1:探究:聯(lián)系NO2、NO的性質(zhì),若將充滿NO2、NO的試管分別倒置于水槽中(如下圖),并通過導(dǎo)管通入少量的氧氣有何現(xiàn)象?并分析其原理。①圖1中紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o色,試管內(nèi)液面上升,持續(xù)通入適量O2,試管內(nèi)可充滿水。當(dāng)V(NO2)∶V(O2)=4∶1時(shí),NO2完全轉(zhuǎn)化成HNO3。②圖2無色氣體先變成紅棕色,后逐漸變?yōu)闊o色,試管內(nèi)液面上升,持續(xù)通入適量O2,試管內(nèi)可充滿水。當(dāng)V(NO)∶V(O2)=4∶3時(shí),NO完全轉(zhuǎn)化成HNO3。一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算學(xué)生活動2:拓展探究:結(jié)合教材P13頁“思考與討論”,思考氮的氧化物溶于水的原理是什么?對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示?①氮的氧化物溶于水的相關(guān)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 ④一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算②NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①:剩余氣體為NO。③NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③,且存在下列幾種情況:x=V(NO2)/V(O2) 04/1反應(yīng)情況④NO、O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④,也存在下列幾種情況: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NO2過量又發(fā)生反應(yīng)①,只剩余NOO2過量,剩余O2恰好完全反應(yīng),無氣體剩余NO過量,剩余NO一氧化氮和二氧化氮任務(wù)二、探究一氧化氮和二氧化氮與水的反應(yīng)及計(jì)算⑤工業(yè)制取硝酸工廠的尾氣中含有NO、NO2,從減少污染物的排放及原料的充分利用角度考慮,可向尾氣中通入過量的空氣,再用足量的水吸收,即可將NO、NO2完全轉(zhuǎn)化為HNO3。【溫馨提示】①NO易與O2反應(yīng)、不溶于水、不與水反應(yīng),因此收集NO用排水法,用排空氣法。NO2易與水反應(yīng),但很難被O2氧化,因此收集NO2用向上排 空氣法,不可用排水法。②NO2和N2O4是兩種不同的氧化物,通常情況下,NO2能進(jìn)行自身二聚:2NO2(紅棕色)?? N2O4(無色),故NO2中總混有N2O4。一氧化氮和二氧化氮【歸納總結(jié)】一氧化氮和二氧化氮的比較性 質(zhì) NO NO2物理性質(zhì)毒 性與水反應(yīng)與氧氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制備收集方法對環(huán)境影響 無色、無味的有毒氣體,難溶于水紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體不反應(yīng)(難溶于水)3NO2+H2O====2HNO3+NO2NO+O2====2NO2不反應(yīng) 銅與稀硝酸反應(yīng) 銅與濃硝酸反應(yīng)常用排水法常用向上排空氣法導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨,破壞臭氧層有毒(跟血紅蛋白結(jié)合)有毒對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】一定條件下,將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中,并將試管倒立于水槽中,充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的( )A. 1/4 B. 3/4 C. 1/8 D. 3/8C【解析】NO、O2、H2O之間的反應(yīng),先判斷是否過量,若過量,找出剩余的氣體,計(jì)算其體積是多少,最后算出剩余氣體的體積占原總體積的分?jǐn)?shù)。由方程式4NO+3O2+2H2O===4HNO3計(jì)算,NO和O2等體積混合,剩余O2體積1/4,是原混合氣體的1/8。對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體,當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴?br/>水槽中時(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,試管內(nèi)完全被水充滿,對原試管中盛裝氣體的說法正確的是( )①可能是N2與NO2的混合氣體 ②可能是NO2氣體③可能是NO與NO2的混合氣體 ④只可能是NO2一種氣體A.①② B.②③ C.③④ D.①④B【解析】是紅棕色氣體,那么一定有二氧化氮的存在,與水反應(yīng)后生成一氧化氮,所以沒有充滿試管,繼續(xù)通入氧氣,最終充滿試管,則①肯定錯誤;如果有少量的氧氣,大量的二氧化氮時(shí)②可以成立;③中通入足量的氧氣,NO也可以全部被吸收。1.下列關(guān)于氮?dú)獾恼f法中,正確的是( )A.通常情況下,氮?dú)庑再|(zhì)比較穩(wěn)定B.可在氧氣中燃燒,生成一氧化氮C.1 mol N2與3 mol H2完全反應(yīng)生成2 mol NH3D.氮元素是活潑的非金屬元素,氮?dú)庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑A【解析】氮?dú)夥肿又泻械I,性質(zhì)比較穩(wěn)定,A項(xiàng)正確;N2不能在O2中燃燒,N2與O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO,B項(xiàng)錯誤;N2與H2的反應(yīng)是可逆反應(yīng),1 mol N2與3 mol H2不可能完全反應(yīng)生成2 mol NH3,C項(xiàng)錯誤;氮?dú)庵械氐幕蟽r(jià)為0價(jià),在化學(xué)反應(yīng)中既可以升高也可以降低,既可作氧化劑,也可作還原劑,D項(xiàng)錯誤。2.下列有關(guān)NO2的說法正確的是( )A.NO2可由N2與O2反應(yīng)直接制備B.NO2有毒,但因其易溶于水且與水反應(yīng),因此不屬于大氣污染物C.NO2既有氧化性也有還原性D.NO2為紅棕色氣體,因此將NO2通入水中,溶液顯紅棕色C【解析】N2與O2在放電或高溫條件下反應(yīng)生成NO,不能直接生成NO2,A項(xiàng)錯誤;NO2屬于大氣污染物,B項(xiàng)錯誤;NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO,說明NO2既有氧化性也有還原性,C項(xiàng)正確;NO2通入水中,生成NO和HNO3,溶液呈無色,D項(xiàng)錯誤。3.某無色混合氣體中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的兩種或多種。現(xiàn)將此混合氣體通過品紅溶液,品紅溶液褪色;然后向剩余氣體中通入空氣,很快變?yōu)榧t棕色。則下列對原混合氣體成分的判斷中正確的是( )A.肯定含有SO2和NO B.肯定沒有Cl2、O2和NOC.可能含有Cl2和O2 D.肯定含有Cl2和NOA【解析】混合氣體無色,排除紅棕色的NO2和黃綠色的Cl2;混合氣體通過品紅溶液,品紅溶液褪色,說明含有SO2;向剩余氣體中通入空氣,很快變?yōu)榧t棕色,說明存在NO,則可推知一定不存在O2。故原混合氣體中一定存在SO2和NO,肯定沒有O2、NO2和Cl2。4.將盛有1 mol NO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中,再通入0.4 mol O2,充分反應(yīng)后,整個(gè)試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為 ( )A.1∶2 B.2∶5C.3∶7 D.無法確定C【解析】設(shè)1 mol NO和NO2的混合氣體中有a mol NO和(1-a) mol NO2,根據(jù)4NO+3O2+2H2O===4HNO3和4NO2+O2+2H2O===4HNO3可得:3a/4+(1-a)/4=0.4,所以a=0.3,V(NO)∶V(NO2)=3∶7。延時(shí)符氮及氮的氧化物一氧化氮二氧化氮氮物理 性質(zhì)物理 性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)無色難溶于水的氣體紅棕色有刺激性氣味氣體,易溶于水、易液化氮?dú)馕锢硇再|(zhì)存 在固 定穩(wěn)定、一定條件下于O2、Mg、H2等反應(yīng)存在:空氣、土壤、海洋、動植物體內(nèi)固定:自然固氮、人工固氮氮?dú)饣?br/>學(xué)性質(zhì)無色、無味、難溶于水,密度與空氣相近,熔、沸點(diǎn)低與O2反應(yīng)與H2O、堿反應(yīng) 展開更多...... 收起↑ 資源預(yù)覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫