資源簡介

(共23張PPT)
第二節　　氮及其化合物
第1課時　氮氣和氮氧化合物
第五章　　化工生產中的重要非金屬元素
[學習目標]
1.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，了解氮的固定的意義。
2.掌握N2的性質。
3.掌握NO、NO2的性質及二者相互轉化(重點)。
4.掌握NO、NO2與O2混合溶于水的計算(難點)。
引入新課
氮氣是空氣中含量最多的氣體，你了解氮的氧化物嗎？
NxOy都有毒。除NO2，其他均極不穩定；除NO外均可溶于水。
N2O：笑氣，無色不可燃，有輕微金屬味，有輕微麻醉作用。
NO：信使分子，具有擴張血管、促進消化和增強記憶力的特殊功能。它一向被視為大氣污染物，這是否能給我們一些啟示呢？
一、氮氣與氮的固定
1. 氮元素
結合氮原子結構及周期表中位置，分析其成鍵特點？
一般通過共用電子對與其他原子結合構成物質。
位：第二周期第ⅤA族
構：核外2個電子層，最外層5個e-
性：不易得3個e-，也不易失5個e-
(1)N(氮)
(2)氮元素在自然界中的存在
游離態：空氣中N2，體積分數約占78%
化合態：動植物體內的蛋白質中，土壤、
海洋里的硝酸鹽和銨鹽中
一、氮氣與氮的固定
1. 氮元素
N≡N
共價三鍵、鍵能大，性質穩定，難與其他物質反應
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3H2 2NH3
N2 + O2 2NO
放電或高溫
N2 + 3Mg Mg3N2
點燃
N2 表現氧化性
N2 表現還原性
思考
寫出鎂條在空氣中燃燒發生反應的化學方程式。
2Mg＋O2 == 2MgO、3Mg＋N2 == Mg3N2、2Mg＋CO2 == 2MgO＋C
點燃
點燃
點燃
一、氮氣與氮的固定
2. 氮氣
高能固氮(如雷雨天氣N2轉化為NO)
生物固氮(如豆科植物根瘤菌固氮)
將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程
(1)概念
自然固氮
(2)分類
人工固氮
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 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫、高壓
一、氮氣與氮的固定
3. 氮的固定
應用體驗
1.判斷正誤
(1)N2和O2在高溫的條件下會生成NO(　　)
(2)N2中N元素價態為0價，處于中間價態，因此既有氧化性，又有還原性
(　　)
(3)氮氣常用作焊接金屬、填充燈泡、保存食品的保護氣(　　)
(4)氮的固定中氮元素一定被氧化(　　)
(5)工業上將NH3轉化為其他銨態化肥屬于人工固氮(　　)
√
√
√
×
×
一、氮氣與氮的固定
應用體驗
2.氮在自然界中的循環如下圖所示。
(1)過程①稱為____________，
寫出合成氨反應的化學方程式：
___________________________，
該反應中氮氣顯_______(填“氧化”或“還原”)性。
人工固氮
N2＋3H2 2NH3
氧化
(2)過程②中能通過______________________的作用將空氣中的氮氣固定下來，寫出③中固氮反應的化學方程式：___________________，該反應中氮氣顯_______(填“氧化”或“還原”)性。
豆科植物的根瘤菌
還原
一、氮氣與氮的固定
應用體驗
(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業上若直接排放將造成對環境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的會被還原為N2，在廢液中加入下列物質不能使NaNO2無害化排放的是______(填字母)。
a.H2O2 b.NH4Cl c.KNO3 d.NaOH
acd
一、氮氣與氮的固定
2.氮在自然界中的循環如下圖所示。
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
NO2
探究NO2溶于水實驗
原理分析：
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
2NO + O2 === 2NO2
2. NO和NO2的化學性質
無色
紅棕色
有毒氣體
有毒氣體
無味
有刺激性氣味
不溶
易溶
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
無明顯現象
①無色氣體變為紅棕色
②紅棕色氣體逐漸變為無色，注射器活塞向左移動
二、一氧化氮和二氧化氮
2. NO和NO2的化學性質
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NO2；
2NO + O2==2NO2
②NO2能與水反應生成無色的NO。
3NO2＋H2O == 2HNO3＋NO
該反應中NO2既是氧化劑又是還原劑
+4 +5 +2
二、一氧化氮和二氧化氮
2. NO和NO2的化學性質
如果要將注射器中的NO充分轉化為硝酸，可以采取什么措施？
上述實驗對工業上生產硝酸有什么啟示？
采取的措施是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。
思考1
二、一氧化氮和二氧化氮
2. NO和NO2的化學性質
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？
試管中紅棕色逐漸褪去，水倒吸入試管中，最終試管里剩余氣體占
水槽中的液體最終充滿整個試管
二、一氧化氮和二氧化氮
2. NO和NO2的化學性質
思考2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
2NO+O2===2NO2
①
②
①×2＋②得：
①×2＋②×3得：
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
(1)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。
(2)對于連續發生的化學反應，可用化學方程式疊加的方法而得到復合反應，
解決問題更簡便。
歸納總結
二、一氧化氮和二氧化氮
1.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(　　)
√
√
×
×
應用體驗
二、一氧化氮和二氧化氮
應用體驗
2.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可能是_______________。
4 mL或1.2 mL
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
設原混合氣體中O2的體積為V(O2)，剩余氣體可能是O2，也可能是NO。
二、一氧化氮和二氧化氮
①若剩余O2，則V剩＝V(O2)－ [12 mL－V(O2)]＝2 mL，解得V(O2)＝4 mL。
②若剩余NO，則V剩＝[12 mL－V(O2)－4V(O2)]＝2 mL，解得V(O2)＝1.2 mL。
隨堂檢測
1.(2023·四川綿陽高一期中)下列說法正確的是
A.氮氣化學性質不活潑，原因是N的非金屬性較弱
B.氮氣與氧氣在汽車內燃機中高溫反應，氧氣過量直接生成NO2
C.植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實現氮的固定
D.“雷雨發莊稼”所包含的化學變化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸鹽
√
N≡N鍵能大
生成NO，NO進一步被氧氣氧化生成NO2
氮的固定是將游離態的氮轉化為化合態的氮的過程
隨堂檢測
2.(2023·日照高一期末)下列對NO和NO2的描述正確的是
A.NO2與水的反應中，NO2既是氧化劑又是還原劑
B.NO是無色氣體，可用向上排空氣法收集
C.NO、NO2均可用排水法收集
D.從元素化合價角度看，NO只有還原性
√
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
+4 +5 +2
NO易與O2反應生成NO2 排水法
NO2與H2O反應
NO中氮元素顯＋2價，處于中間價態，則NO既有氧化性又有還原性
隨堂檢測
3.在同溫同壓下，將等體積混合而成的四組氣體：①NO2＋O2、②NO2＋NO、③HCl＋N2、④SO2＋O2，分別通入體積相同的試管，并立即倒立于水槽中，如圖所示。待試管內液面穩定后，剩余氣體的體積依次為V1、V2、V3、V4，則剩余氣體的體積最小的是
A.V1 B.V2 C.V3 D.V4
√
假設每種氣體的體積都是a，試管的容積為2a
①根據反應4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
剩余O2的體積為
②根據反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
剩余氣體是NO，其體積為
③ N2和H2O不反應， HCl極易溶于水
④SO2＋H2O H2SO3，O2和H2O不反應
剩余氣體的體積為a
剩余氣體的體積大于a
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