資源簡介

(共23張PPT)
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
　5.2　氮及其化合物
第1課時　氮氣與其氧化物
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、+1 、 +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
P
自然界的存在形式
一、氮氣（N2）
1、氮氣的物理性質
無色、無味、無毒的氣體，難溶于水，比空氣稍輕，熔沸點低。
思考：寫出N2的電子式？ 結構式 預測N2的化學性質？
:N :: N:
‥
N≡N
N2常溫不活潑，很難與其它物質發生化學反應。----作保護氣
(焊接金屬、填充燈泡、保鮮食品等)
一、氮氣（N2）
2、氮氣的化學性質
1)常溫不活潑，很難與其它物質發生化學反應。
2)高溫或放電等條件下能與Mg、H2、O2等物質發生化合反應
N2的還原性
N2的氧化性
③與Mg反應：
N2+O2======== 2NO
放電
N2+3H2 2NH3
N2+3Mg === Mg3N2
①與O2反應：
②與H2反應：
高溫、高壓
催化劑
點燃
(或高溫)
:N :: N:
‥
CO2+2Mg === 2MgO+C
點燃
背景介紹：氮——生命元素
氮是動植物生長不可或缺的重要元素，是蛋白質的重要成分，占蛋白質分子質量的16%——18%。
氮在植物生命活動中占有極重要的地位。在氮磷鉀三元素中，作物對氮元素需求量最大，作物的整個生長周期都對氮有需求。因此，在所有必須營養元素中，氮是限制作物生長和形成產量的首要因素。
3、氮的固定
1）.概念：
2）.類型
將游離態的氮轉變為氮的化合物。
(1)自然固氮
①雷電作用:
②生物固氮：
如豆科植物的根瘤菌固氮。
(2)人工固氮:
工業上合成氨。
N2+3H2
高溫、高壓
催化劑
2NH3
即：N2
氮的化合物
氮的固定
N2+O2=== 2NO
放電
哈伯
(F.Haber，1868-1934)
種豆子不上肥，
連種幾年地更肥
----6種重要氧化物
氧化物
性 質
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
+1
+2
+3
+4
+4
+5
----
亞硝酐
硝酸酐
----
----
----
酸 酐
俗名笑氣,
麻醉劑
紅棕色
氣體
無色氣體
無色無味氣體
過渡：氮的氧化物
特別提醒　
(1)氮的氧化物都是大氣污染物。
(2)空氣中NO2是造成光化學煙霧的主要因素。
(3)空氣中NO、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠等。
二、一氧化氮和二氧化氮
1． NO和NO2的物理性質
顏色 毒性 氣味 水溶性
NO 無色 有 無味 不溶
NO2 紅棕色 有 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。
操作一：在一支50 mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色，
然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾。
操作三：振蕩注射器，再觀察現象。
【實驗5-5】
P13
操作 操作一 操作二 操作三
現象
原因
無色氣體，
無明顯變化
NO難溶于水
氣體變為紅棕色
2NO+O2 = 2NO2
紅棕色消失，得到無色溶液,體積小于35mL
3NO2＋H2O=2HNO3＋NO
(工業制取硝酸)
操作一：在一支50 mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色， 然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。
操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾。
操作三：振蕩注射器，再觀察現象。
【實驗5-5】
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
×3
×2
+）
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
NO
將尾氣(NO)中通入適量的氧氣后再溶解于水，經過多次循環氧化、溶解，可充分利用原料，并減少NO的排放，保護環境。
NH3
NO
NO2
HNO3+NO
O2
O2
H2O
O2
【思考與討論】
實驗5-5對工業生產硝酸有什么啟示？
③
①
②
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
Pt
△
3NO2 +H2O = 2HNO3 +NO
2NO +O2 = 2NO2
①
②
③
理論上，原料中每1molNH3可以制得1molHNO3

N2 + O2 ======= 2NO
放電或高溫
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
探索節氣背后的科學原理
硝酸與土壤中礦物質作用形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收．
(無色氣體)
(紅棕色氣體)
3.氮氧化物對環境的污染
(1)光化學煙霧: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)酸雨:NOx排入大氣中后，與水反應生成HNO3，隨雨雪降到地面形成酸雨。
(3)破壞臭氧層：NO2（作催化劑）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。
氮的氧化物都有毒，是大氣污染物
2NO2＋2NaOH= NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH= 2NaNO2＋H2O
(1)催化轉化法→汽車尾氣處理
8NH3＋6NO2= 7N2+12H2O
2CO＋2NO = N2+2CO2
4、NO、NO2廢氣處理方法
汽車尾氣含有CO、NO、N2和CO2，其中主要污染成分包括CO、NO)排放也是目前人類面臨的環境問題之一。有一種汽車尾氣處理裝置，
(2)堿液(NaOH)吸收法→化工廠廢氣處理
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)
【判斷】NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液嗎？
Br2+2NaOH==NaBr +NaBrO+H2O（類Cl2）
二者與NaOH溶液反應均得無色溶液，所以NaOH溶液無法鑒別。
2NO2＋2NaOH= NaNO3＋NaNO2＋H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
×3
×2
+）
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
思考：①如圖,將充滿NO的1L試管倒置于水槽中，不斷通入O2，這個過程中要通入多少O2， NO才能完全轉變成HNO3呢？
∴ V(NO):V(O2) = 4:3
NO
1L
5.相關計算
結論：
V(NO):V(O2)=4:3 恰好反應，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，NO剩余
②若試管中盛的是NO2，在這個過程中又要通入多少的O2，NO2才能完全轉變成HNO3呢？
NO2
1L
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
×2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
+）
∴ V(NO2):V(O2) = 4:1
5.相關計算
結論：
V(NO2):V(O2)=4:1 恰好反應，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，NO剩余
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3………②
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3……… ①
例題：將容積為20mL的收集滿 NO 氣體的試管，倒置于盛水的水槽中，再向試管中通入一定量的O2 ，充分反應后，試管中的水剛好是試管的一半，問通入的O2體積可能為多少？
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO………③
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
1)若余10ml為NO ,
則V(O2)=
3
4
4 : 3
(20-10)
×
=7.5ml
2)若余10ml為O2 ,
則V(O2)=
3
4
20
×
+ 10
=25ml
5.相關計算
練習1：步步高大冊16頁，深度思考2.（2）
【判斷】NO2與溴蒸氣的鑒別可用NaOH溶液嗎？
Br2+2NaOH==NaBr +NaBrO+H2O（類Cl2）
NO2+ NaOH —
二者與NaOH溶液反應均得無色溶液，所以NaOH溶液無法鑒別。
NO2
AgNO溶液：
Br2蒸氣
水：
CCl4：
3NO2+H2O===2HNO3+NO
無色溶液
溴水，
橙色
不溶
可溶，
橙色
無色溶液
Br2+2NaOH==NaBr +NaBrO+H2O
淡黃色沉淀（ AgBr ）
鑒別
練習2：將容積為12mL的試管收集滿 NO 和O2混合氣體，倒置于盛水的水槽中，充分反應后，試管中余2ml氣體，問其中O2體積可能為多少？
換：NO2和O2混合氣體
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
N2 + O2 ======= 2NO
放電或高溫
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
探索節氣背后的科學原理
硝酸與土壤中礦物質作用形成可溶性硝酸鹽，成為氮肥被植物吸收．
(無色氣體)
(紅棕色氣體)
1：一個容積為18mL裝滿NO2氣體的試管，倒立于裝滿水的水槽中，經過一段時間后，反應已進行完全，液面上升一段距離，問：試管中剩余哪種氣體？體積為多少？ 生成溶液的物質的量濃度為多少？
3、將盛有20mLNO氣體的試管倒置于盛有水的水槽中，向試管中緩慢通入一定量的氧氣后，最后試管里充滿了水，問通入多少氧氣？
2、將20mL NO2和O2的混合氣體通入水中無剩余，則原混合氣體中NO2和O2各為多少毫升？若剩余5mL氣體呢？

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