5.2.1 氮气与氮的氧化物（讲义）-2023-2024学年高一化学同步精讲讲义（人教版2019必修第二册）

第二节氮及其化合物 （1）氮气与氮的氧化物 【学习目标】 1、掌握氮气的结构、氮气的性质及氮的固定 2、熟悉氮的氧化物，重点理解NO和NO2性质，会进行氮的氧化物溶于水的计算 3、熟悉氮的氧化物对环境及人类健康的影响 一、氮气与氮的固定 1、氮元素的位置、结构 氮的原子结构示意图为 ，位于元素周期表的 周期、第 族。氮原子的最外电子层有 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 与其他原子相互结合构成物质。 2、氮元素的存在 既有游离态，又有化合态。氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中(N2约占空气总体积的78%、总质量的75%)，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 铵盐中。 3、氮气的物理性质 N2是一种 气体，ρ(N2) ρ(空气)，难溶于水 4、氮气的分子结构 电子式： ，结构式： ；氮氮键键能很大，难断裂，通常情况下，氮气的化学性很质 ，不易与其他物质反应 5、氮气的化学性质 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(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：H2、O2、Mg等)发生反应 (1)与氢气反应生成NH3： 。 (2)与氧气在放电或高温条件下生成NO： ， (在闪电时会发生反应) ， (在汽车引擎中会发生反应) (3)与活泼金属Mg反应： 。 6、氮气的用途 (1)工业上合成氨，制硝酸 (2)代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化 (3)在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发 (4)保存粮食、水果等食品，以防止腐烂 (5)医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术 (6)高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能 7、氮气的制法 (1)实验室制法：加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物： ， (2)工业制法：工业上从液态空气中，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气 8、氮的固定 (1)概念：将大气中 的氮转化为 的过程，叫做氮的固定 (2)氮的固定有三种途径 ①自然固氮：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 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 。 自然界中氮的循环 二、氮的氧化物 氮元素有+1、+2、+3、+4、+5价，五种正价对应六种氧化物：： 。其中 和 分别是HNO2和HNO3的酸酐 1、一氧化二氮(N2O)：俗称笑气，常作麻醉剂 2、一氧化氮(NO) (1)物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水 (2)实验室制法： ，只能用排水法收集 (3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主 ①易被O2氧化为NO2而变红棕色： (收集NO气体必须用排水集气法，NO的检验方法) (4)对人体、环境的影响：①与 结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 3、三氧化二氮(N2O3)：亚硝酸的酸酐，可与水作用生成亚硝酸， 。 4、二氧化氮(NO2) (1)物理性质： 有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应 (2)实验室制法： ，只能用排空气法收集 (3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质 ①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO ②与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝) ③与水的反应： ， ④与氢氧化钠溶液的反应： ， ⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4 【微点拨】 由于NO2气体和溴蒸气都为