5.2.1 氮气与氮的氧化物（讲义）-【思维课堂】2022-2023学年高一化学同步精品备课系列（人教版2019必修第二册）

( 第五章 第二节 第1课时 氮气与氮氧化物 ) ( 学习目标： 1. 通过分析氮气分子的结构，了解氮气的化学稳定性； 2. 实验探究一氧化氮和二氧化氮的性质,了解自然界中形成硝酸的过程。 ) ( 氮气 ) ( 知识整理 ) 1. 氮的原子结构 氮元素位于元素周期表中第二周期第VA族，原子结构示意图为： ( +7 2 5 )，在化学反应中能获得3个电子而表现出-3价，其单质N2因为N≡N键，键能大，难以断裂，所以N2化学性质稳定。 2. 氮气的物理性质 纯净的N2是一种无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水（1 : 0.02）。 3. 氮气化学性质 常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下(例如，高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(例如，H2、O2、Mg等)发生反应。 ①N2与H2反应：N2＋3H2 ( 高温、高压 催化剂 ) 2NH3（放热反应，工业上合成氨的原理）。 ②N2与O2放电或高温条件下反应生成NO N2＋O2 ( 放电 )2NO (在闪电时会发生反应) N2＋O22NO (在汽车引擎中会发生反应) ③N2与活泼金属（Mg、Li）反应 3Mg＋N2Mg3N2 6Li＋N22Li3N 【提示】氮化镁与水的反应：Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ (金属氮化物易水解，生成氨气和相应的碱) 4. 氮的固定 （1）概念：将大气中游离态的氮气转化为化合态的氮的化合物的过程，叫做氮的固定。 （2）氮的固定有三种途径 ①大气固氮：自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物。 “雷雨发庄稼”所涉及的化学原理： N2＋O2 ( 放电 ) 2NO、2NO＋O2 = 2NO2、 3NO2＋H2O= 2HNO3＋NO ②生物固氮：豆科植物根瘤菌将N2转化成氨。 ③人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径是工业合成氨。 N2＋3H2 ( 高温、高压 催化剂 ) 2NH3（放热反应，工业上合成氨的原理）。 6. 氮气的工业制法 方法一：空气(N2、O2) ( 液化 )液态空气 ( 蒸馏 )N2、O2 方法二：空气(N2、O2) ( 燃烧碳，除去O 2 )N2和CO2 ( 石灰乳，除去CO 2 )N2 7. N2的用途 （1）在工业上，N2是合成氨、制硝酸、氮肥、炸药等重要原料。 （2）N2的性质不活泼，常被用作保护气。 （3）在高科技领域中，常用液氮制造低温环境（沸点-195.8℃）可以深度冷冻物质。 （4）在医学上，用液氮来保存待移植的活性器官；在冷冻麻醉的条件下开刀。 ( 典型例题 ) 1．下列关于氮气的性质和用途的叙述中错误的是(　 ) A．是一种很难溶于水的无色无味气体 B．通常情况下，很难与其他物质发生化学反应 C．从空气中分离出的氮气，可用于填充白炽灯的灯泡 D．从空气中分离出的氮气，不能用于生产氮肥 解析：选D　氮气常温下是无色无味的气体，且难溶于水，故A说法正确；氮气的化学性质不活泼，常温下难与其他物质发生反应，故B说法正确；氮气的化学性质不活泼，从空气中分离出的氮气，可用于填充白炽灯的灯泡，故C说法正确；从空气中分离出的氮气，能用于生产氮肥，如N2→NH3→氮肥，故D说法错误。 ( 氮氧化物 ) ( 知识整理 ) 一、二氧化氮和一氧化氮的比较 　 NO NO2 物 理 性 质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体 密度 密度略大于空气 密度比空气大 熔沸点 很低 低，易液化 溶解性 不溶 易溶 化 学 性质 毒性 有毒 有毒 与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2既是氧化剂，又是还原剂 与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O 氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2 还原性 2NO+O2=2NO2 可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色 与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O　 Cu+4HNO3(浓)=