第5章 第2节 第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮 （Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中化学必修第二册（人教版2019 双选版）

第二节氮及其化合物 第1课时　氮气与氮的固定　一氧化氮和二氧化氮 (一)氮元素及其存在 原子结构 氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族，其原子结构示意图为，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质，常见化合价为－3、＋5 [微点拨] 自然界中既有游离态的氮，也有化合态的氮。因为氮的密度与空气接近，所以实验室里收集N2是用排水法收集，而不能用排空气法收集。 自然界中的 存在形态 游离态 以氮分子的形式存在于空气中 化合态 存在于动植物体内的蛋白质中，土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中 (二)氮气的性质 物理性质 无色、无味、难溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的 [微拓展] 镁条在空气中燃烧，发生Mg与O2、N2和CO2三个反应，其中Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C。所以Mg着火不能用N2或CO2去灭火。 化学 性质 结构特点 由于氮分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学反应 化学 反应 与镁反应(化学方程式)：N2＋3MgMg3N2 与氧气反应(化学方程式)：N2＋O22NO 与氢气反应(化学方程式)：N2＋3H22NH3 (三)氮的固定和循环 氮的固定 含义与形式 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为氮的固定 [微点拨] (1)氮的固定是N2转化为氮的化合物，含氮化合物之间的转化不能称为氮的固定，如NH3→NH4NO3。 (2)豆科植物种植的土壤中没必要大量施用氮肥。 自然固氮 大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，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨 人工 固氮 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就是工业合成氨 氮的循环 (四)一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2) 性质 NO NO2 [微拓展] 氮的氧化物有6种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中N2O3、N2O5分别是HNO2、HNO3的酸性氧化物，且2NO2N2O4。 物理 性质 无色、有毒气体，不溶于水 红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，易液化，易溶于水 化学 性质 在常温下，NO很容易与O2反应，化学方程式为2NO＋O2===2NO2 NO2溶于水时发生反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO [新知探究] 氮气及其氧化物的性质 [发展认知] 1．氮的性质 氮气化学性质稳定，但是在一定条件下发生反应，既有氧化性又有还原性。 2．氮的固定 氮的固定是氮单质转化为氮的化合物，氮的固定分自然固氮和人工固氮，二者一定都属于化学变化。 3．NO和NO2的性质对比 NO NO2 色、态、 味、毒性 无色、无味 红棕色、刺激性气味 有毒气体 水溶性 不溶 易溶且与水反应 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 — 与H2O反应 — 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与O2、H2O 共同反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O，NO2＋SO2===SO3＋NO，NO2能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝 4.氮的氧化物溶于水的计算规律 (1)相关反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ① 2NO＋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 (2)氮的氧化物溶于水的三种类型 ①NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。 ②NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③， x＝ 0＜x＜ x＝ x＞ 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO2过量又发生反应①，剩余NO ③NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④： x＝ 0＜x＜ x＝ x＞ 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO过量并剩余 氮的氧化物 笑气是一氧化二氮即氧化亚氮的别称，为无色有甜味的气体，是一种氧化剂，化学式为N2O。1799年英国化学家汉弗莱·戴维发现吸入N2O可使人丧失痛觉、感到欣快、致人发笑，但同时仍能有清醒的意识，故称为笑气，其致笑机制与其刺激内啡肽释放的作用有关，而其麻醉机制与N­甲基­D­天冬氨酸(NMDA)受体