5.2.1.氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮课件2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章 化工生产中的重要非金属元素 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 学习目标 氮元素在元素周期表中的位置 氮元素位于元素周期表的第二周期，VA族。 +7 2 5 氮原子的最外层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。一般通过共用电子对与其他原子结合。 N 氮原子结构示意图： 一、氮气与氮的固定 1．氮气 ① 主要以 的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的 中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 和 中。 氮气 蛋白质 硝酸盐 铵盐 （2）氮气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 _____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水 无色 无味 难 2、氮气的化学性质_____，通常很难与其他物质发生化学 反应。 ①还原性______________ __ 稳定 N2+O2 2NO 放电或高温 ========= ②氧化性 a．N2与H2反应生成NH3，反应的化学方程式为 _ ____________________。 b．在点燃条件下与金属镁反应，化学方程式为 __ _________________。 N2+3H2 2NH3 N2+3Mg Mg3N2 点燃 ==== 高温、高压 催化剂 （3）氮气的化学性质 1、氮气的结构： 结构式： 电子式： 2． 氮的固定 （1）含义：将大气中_______的氮转化为___________的过程叫做氮的固定。 （2）分类： 游离态 含氮化合物 (某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用) 【巧判断】 （1）氮的固定中氮元素一定被氧化。（　　） × （2）雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。（ ） × 1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。 哈伯 (F.Haber，1868-1934) 为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献。由于合成氨工业生产的实现和相关研究对化学理论与技术发展的推动，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。 合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就， 为促进世界农业发展做出了重大贡献。 人 工 固 氮 合 成 氨 科学史话 二、一氧化氮和二氧化氮 ⑴ 物理性质 无色 无味 红棕色 刺激性 物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 特性 NO NO2 气体 气体 有毒 有毒 不溶 易溶 明星分子 易液化 （2）结论：在一定条件下，NO与NO2可以相互转化，反应的化学方程式为 ①NO→NO2： ___________________； ②NO2→NO： __________________________（工业制取硝酸）。 2NO+O2====2NO2 3NO2+H2O====2HNO3+NO 思考 怎样能使试管中NO2能完全溶解在水中？ 实验 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 乳胶管和弹簧夹封住 管口，振荡注射器 打开弹簧夹，快速吸 入10 mL空气后夹上 弹簧夹，观察现象，然 后再振荡注射器 现象 ___________ _________________， 振荡后___________ _____ 无明显现象 无色气体变红棕色 红棕色变为 无色 实验 装置 如果将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ 措施： 可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分与水反应 启示： 硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生成的NO被氧化成NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，经过多次氧化和吸收，NO2可以比较完全被水吸收，能够尽可能地转化为HNO3 解题启示： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 ×2 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 +） 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 ×3 ×2 +） 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 两个重要的反应方程式: NO2 和 O2 混和气体溶于水的反应 NO 和 O2 混和气体溶于水的反应 性 质 NO NO2 物理性质 毒 性 与水反应 与氧气反应