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第二節(jié) 氮及其化合物
第1課時
【核心素養(yǎng)】 1.宏觀辨識與微觀探析
了解氮元素在自然界中循環(huán)的基本過程，了解生物固氮和人工固氮，認(rèn)識氮氣的性質(zhì);能根據(jù)氮分子中化學(xué)鍵推斷氮氣的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。
2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識
通過NO、NO2溶解性實驗，探究使氮元素轉(zhuǎn)化更充分的方案。
3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知
通過學(xué)習(xí)NO、NO2溶于水的簡單計算，培養(yǎng)學(xué)生推理解決問題的能力。
4.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任
知道氮氣在一定條件下能夠與氧氣、氫氣發(fā)生反應(yīng)，了解氮的固定的相關(guān)知識，體會合成氨過程中的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的核心素養(yǎng)。
【教學(xué)重難點】
1.教學(xué)重點：氮氣、一氧化氮、二氧化氮的化學(xué)性質(zhì)2.教學(xué)難點：NOx溶于水的計算
閱讀教材P11頁第一段，找出自然界中的氮元素的存在形式
氮元素
動植物蛋白質(zhì)
土壤海洋中硝酸鹽和銨鹽
空氣中的氮氣
一、氮氣
1.物理性質(zhì)
2.氮分子的結(jié)構(gòu)
電子式：
結(jié)構(gòu)式：
化學(xué)式： N2
N
N
顏色 氣味 狀態(tài) 水溶性 密度
_____ _____ 氣體 ____溶于水 比空氣略小
無色
無味
難
3.化學(xué)性質(zhì)
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3Mg Mg3N2
點燃
N2 + O2 2NO
放電或高溫
②還原性
①氧化性
4.氮氣的用途
①化工原料：化肥、氨、硝酸等化合物的制造
②作保護(hù)氣：焊接金屬、燈泡、食品包裝作保護(hù)氣
③制冷劑：麻醉、冷凍治療
1.下列關(guān)于氮氣的說法中錯誤的是(　　)
A.通常情況下N2性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可以在電焊時作保護(hù)氣
B.N2+O2 2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要因素之一
C.N2在空氣中約占的質(zhì)量比為 4/5
D.在反應(yīng)3Mg+N2 Mg3N2中，N2作氧化劑
高溫
高溫
C
【課堂練習(xí)】
2.下列關(guān)于氮氣的說法錯誤的是(　　)
A.氮氣在通常情況下不燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸
B.液氮可用于醫(yī)學(xué)和高科技領(lǐng)域，制造低溫環(huán)境
C.利用氮氣的穩(wěn)定性，工業(yè)上用來替代稀有氣體作焊接金屬的保護(hù)氣
D.在高溫高壓、催化劑條件下與氫氣反應(yīng)時，氮氣作還原劑
D
二、氮的固定
1.概念：將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔?br/>2.方法：
雷電固氮:
N2 + O2 2NO
放電或高溫
②人工固氮:
N2 + 3H2 2NH3
高溫 高壓
催化劑
生物固氮:豆科植物的根瘤菌吸收N2形成含氮化合物
①自然固氮
1.下列關(guān)于氮元素說法中，不正確的是（ ） A.工業(yè)上氫氣和氮氣合成氨屬于人工固氮 B.閃電時，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)氮氣在化學(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑
【課堂練習(xí)】
D
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 2NO
B.過程③“固氮作用”中，氮氣被還原
C.⑤中涉及的反應(yīng)可能有2NO2-＋O2=2NO3-
D.⑥中涉及的反應(yīng)可能有2NO3-＋12H＋=N2↑＋6H2O
放電
D
1.氮有多種價態(tài)的氧化物
如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
三、氮的氧化物
氧化物的化學(xué)式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
氮元素的價態(tài) +1 +2 +3 +4 +5
注意：①氮的氧化物都有毒
②只有N2O3 、N2O5是酸性氧化物，其余均為不成鹽氧化物
③N2O俗稱“笑氣”
2.NO和NO2
NO NO2
物理性質(zhì)
毒性
與O2反應(yīng)
與H2O反應(yīng)
與堿反應(yīng)
收集方法
對環(huán)境影響 無色、無味、難溶于水
紅棕色、刺激性氣味、易溶于水
2NO＋O2=2NO2
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
排水法
向上排空氣法
導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨，破壞臭氧層
2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
不反應(yīng)
不反應(yīng)
不反應(yīng)
有毒（跟血紅蛋白結(jié)合）
有毒
在新疆與青海交界處有一山谷，人稱“魔鬼谷”。經(jīng)常電閃雷鳴，狂風(fēng)暴雨，把人畜擊斃，然而谷內(nèi)卻是牧草茂盛，四季常青。
氮肥
N2
O2
放電
NO
NO2
O2
HNO3
H2O
NO3-
進(jìn)入土壤
1.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
2.下列說法正確的是(　 　)
A.氮的固定只有在高溫、高壓、催化劑存在的條件下才能實現(xiàn)
B.NO和NO2均有毒
C.NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物
D.NO可用排空氣法收集
【課堂練習(xí)】
C
B
現(xiàn)象：1.無明顯現(xiàn)象
2.氣體變?yōu)榧t色
3.氣體又變?yōu)闊o色
3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO+O2=2NO2
實驗5-5
1.若NO2 通入水中，關(guān)系式為 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
剩余氣體為NO
剩余V(NO) =
V(NO2)
四、NOx溶于水的計算
2.若NO 和 NO2 通入水中，總關(guān)系式為3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
剩余氣體為NO
剩余V(NO) =
V(NO)原＋ V(NO2)
【練習(xí)】某燒瓶中盛滿NO2和NO混合氣（兩者體積比3：2），現(xiàn)將燒瓶倒立于水槽中，待充分反應(yīng)后，剩余氣體的成分是什么？剩余氣體與原混合氣的體積比為多少？
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
例1：裝滿15毫升NO2氣體的試管倒立伸入水槽中，待其反應(yīng)充分后，試管內(nèi)液面上升，并且有無色氣體剩余，判斷剩余氣體是什么？體積為多少毫升？
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
3.若NO和O2混合氣體溶于水
反應(yīng)原理：2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
總反應(yīng)式：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
結(jié)論：
V(NO):V(O2)=4:3 恰好反應(yīng)，無氣體剩余
V(NO):V(O2)<4:3 O2過量，剩余O2
V(NO):V(O2)>4:3 NO過量，剩余NO
練習(xí)：一支試管中充有20mLNO氣體，倒置于水槽中，現(xiàn)向其中通入一定量的O2，試管內(nèi)最終有4mL氣體， 則通入O2的體積可能是多少？
若剩余氣體為NO，則與O2反應(yīng)的NO為16mL
4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3
通入O2的體積是12mL
若剩余氣體為O2，則與O2反應(yīng)的NO為20mL
通入O2的體積是19mL
4.若NO2和O2混合氣體溶于水
反應(yīng)原理：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
總反應(yīng)式：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
結(jié)論：
V(NO2):V(O2)=4:1 恰好反應(yīng)，無氣體剩余
V(NO2):V(O2)<4:1 O2過量，剩余O2
V(NO2):V(O2)>4:1 NO2過量，剩余NO
例2：將4體積NO2和2體積O2充分混合于某燒瓶中，然后倒立于水槽中，待液面不再變化，剩余氣體是什么？體積是多少？
練習(xí)：將7體積NO2和1體積O2充分混合于某燒瓶中，然后倒立于水槽中，待液面不再變化，剩余氣體是什么？體積是多少？
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
NOx溶于水剩余氣體計算的原理：
NOx溶于水的問題首先看清原理實質(zhì)，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(yīng)的實質(zhì)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。
電子守恒法
當(dāng)NOx轉(zhuǎn)化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應(yīng)中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。
原子個數(shù)比法
V(N):V(O)
< 2 : 5 O2剩余
= 2 : 5 恰好完全反應(yīng)
> 2 : 5 NO剩余
【課堂練習(xí)】
1.一定條件下，將盛有12mLNO和NO2 混合氣的試管到立于盛滿水的水槽中,充分反應(yīng)后，容器內(nèi)殘留6mL的氣體,則原混合氣中NO與NO2的體積比為(　 　)
A.1 :3 B 3:1 C.2:3 D.3:4
2.(雙選)將12 mL裝有NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中,充分反應(yīng)后,還剩余2 mL無色氣體,則原混合氣體中O2的體積和剩余的氣體分別是(　 　)
A.2.4 mL、O2 B.1.2 mL、NO
C.4 mL、O2 D.3.6 mL、NO
A
BC
3.工業(yè)制HNO3的過程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的化學(xué)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
B
4.在容積為672mL的燒瓶中充滿NO和NO2的混合氣體，將其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧氣，恰好完全反應(yīng)，且液體充滿燒瓶(氣體體積都已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
B
A.總反應(yīng)為NO＋NO2＋O2＋H2O = 2HNO3
B.總反應(yīng)為4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O = 12HNO3
C.生成硝酸的物質(zhì)的量濃度均為0.030 mol·L－1
D.生成硝酸的物質(zhì)的量濃度約為0.060 mol·L－1

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