5.2 氮及其化合物（第1课时 氮和氮的氧化物）-2022-2023学年高一化学同步素养目标精品讲义（人教版2019必修第二册）

第五章 第二节 氮及其化合物 第1课时 氮和氮的氧化物 榆次一中 李金虎 【学习目标】 1． 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2．结合实例认识氮及其氧化物的性质，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。 3．认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 【素养目标】 1．通过从结构分析氮和氮氧化物的性质，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 2． 通过对氮的氧化物的污染与防治的学习，培养学生“科学精神与社会责任”的学科素养。 必备知识与关键能力 知识点一：氮的固定和氮气的性质 1．氮元素的位置、结构与存在 (1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。因此，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。 (2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 2．氮的固定 氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 (1)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。 (2)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就是工业合成氨。 3．N2的性质及应用 (1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，熔点、沸点比O2的低。 (2)化学性质 N2的电子式为，结构式为。 ①与Mg反应的化学方程式：N2＋3MgMg3N2，N2表现氧化性。 ②与H2反应的化学方程式：N2＋3H22NH3，N2表现氧化性。 ③与O2反应的化学方程式：N2＋O22NO，N2表现还原性。 【点拨】氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。 典例1． 下列关于氮气的说法中错误的是(　　) A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气 B．N2+O22NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一 C．N2在空气中约占的质量比为 D．在反应3Mg+N2Mg3N2中，N2作氧化剂 【答案】C 【解析】N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。 知识点二：氮的氧化物 1．氮有多种价态的氧化物 氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 (1)N2O俗称笑气。 (2)N2O3、N2O5是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。 (3)NO2与N2O4可相互转化：2NO2N2O4。 2．NO、NO2的比较 NO NO2 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 难溶于水 易溶于水 与O2或与H2O反应 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 收集方法 排水法 向上排空气法 与人体、环境的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒； ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 3．二氧化氮溶于水的实验分析 实验步骤 实验现象 实验结论 试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处 NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成 把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2 水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体 NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收 水面不断上升，最后试管全部充满液体 NO2可被NaOH溶液全部吸收 4．氮的氧化物溶于水的计算方法 (1)关系式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算： 由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO2)∶V(O2)　 ②NO与O2同时通入水中： 由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中： a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 (2)得失电子守恒法 当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 典例2．关于NO的叙述正确的是(