5.2.1 氮和氮的氧化物-2023-2024学年高一化学同步精品讲义（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 氮和氮的氧化物 [学习目标] 1.能从物质的类别和元素价态的视角研究氮及其重要化合物的性质，形成“结构决定性质”的观念，能从宏观和微观相结合的视角分析和解决实际问题。 2.分析氮及其化合物的化学反应，预测在一定条件下氮及其化合物可能发生的化学变化。 3.从实验现象中找证据进行推理，认识氮及其化合物的性质。 4.发现或提出对氮及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。 5.关注氮及其化合物的社会热点问题，认识环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念。 课前预习 知识点01 氮气与氮的固定 1．氮元素 （1）结构 ①在元素周期表中的位置：第 周期、第 族 ②氮原子结构示意图： ③构成物质：一般通过 与其他原子相互结合构成物质。 （2）自然存在：主要以 的形式存在于空气中。 2．氮气 （1）结构：结构式为 ，电子式为。 （2）物理性质： 色、 味、 溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的 。 （3）化学性质 ①稳定性：通常情况下很稳定，难与其他物质反应，原因是氮氮三键键能很大。 ②与氢气反应： ③与氧气反应： ④与金属镁反应： 3．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： 知识点02 NO和NO2的性质 1．物理性质及毒性 （1）一氧化氮： 色 味气体，密度比空气 ， 溶于水， 毒。 （2）二氧化氮： 色气体，有 气味，密度比空气 ，易液化， 溶于水， 毒。 2．化学性质 （1）实验探究 实验步骤 ①在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。 ②打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。 实验现象 气体变为 色，再振荡后气体又变为 色，同时注射器的活塞 。 原因解释 NO与O2反应生成 ，气体变为 色；振荡后NO2溶于水生成 和 ，气体又变为 色，同时气体的总体积有所 。 （2）NO和NO2的相互转化 ①NO→NO2化学方程式： ②NO2→NO化学方程式： （3）对工业生产硝酸的启示：向吸收后的废气中再通入适量的 ，充分利用原料，并能减少NO的排放以保护环境。 知识点总结 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。 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