第2讲 氮及其化合物（讲义）-【划重点】2023-2024学年高一化学下学期同步精细课件与讲义 （人教版2019必修第二册）

第2讲 氮及其化合物 知识点1：自然界中的氮 氮的固定 1.氮元素的存在 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。自然界中氮元素的存在有以下两种形式∶ 2.自然界中氮循环的主要形式 （1）游离态→化合态 将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。氮的固定可分为自然固氮和人工固氮两种。 ①自然固氮：一种是在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，并随降水进入土壤和水体;一种是豆科植物根部的根瘤菌把氮气转化成氨。 ②人工固氮：合成氨工厂等将一部分氮转化成化合态，转化过程为N2→NH3→氮肥、硝酸等含氮化合物。 （2）化合态→游离态∶硝酸盐在某些细菌的作用下转化成氮气。 （3）化合态→化合态：动植物遗体及动物排泄物中的含氮物质经腐生生物的分解作用转化为氨或铵盐。 知识点2：氮气、一氧化氮和二氧化氮的物理性质 N2 NO NO2 色、态 无色气体 红棕色气体 气味 无味 有刺激性气味 溶解性 不溶于水 易溶于水，并能与水反应 密度 比空气稍小 比空气稍大 比空气大 毒性 无毒 有毒 有毒 ①NO2气体同Cl2等一样，因沸点较高，易液化。 ②NO使人中毒的原理与CO相同，都是气体与血液中的血红蛋白结合从而使其失去传输 O2的功能;NO2的毒性是因其本身具有刺激性气味，可引起气喘、干咳等，又因其能与水反应生成具有强氧化性、腐蚀性的硝酸，可对肺组织产生严重刺激和腐蚀，导致肺水肿。 知识点3：氮气、一氧化氮和二氧化氮的化学性质 1.氮气 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，例如常温下，氮气不能与O2等反应，所以常用作保护气。但在一定条件下 N2可与O2、H2以及Mg 等活泼金属反应，表现出还原性或氧化性。 （1）还原性∶N2 +O2 放电或高温 2NO（结合NO、NO2的性质可解释"雷雨发庄稼"的原因）。 （2）氧化性∶N2 +3H22NH3（工业合成氨的原理） （3）氧化性：N2+3Mg 点燃 Mg3N2 ①雷雨发庄稼:N2NONO2HNO3硝酸盐作物吸收 ②镁在空气中燃烧时可与O2、CO2和N2分别发生反应，生成MgO、C和Mg3N2三种物质;纯净的氮化镁（Mg3N2）为黄绿色固体，呈粉末状，能与水发生反应： Mg3N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH3↑，因此Mg3N2需要密封保存，防水、防潮。 2.一氧化氮 （1）常温下易与氧气化合：2NO+O2 2NO2（反应现象为气体的颜色由无色变为红棕色，因此此原理常用来检验 NO 的存在）。 （2）弱氧化性：6NO +4NH35N2+6H2O。 3.二氧化氮 （1）与水反应∶3NO2+H2O 2HNO3+NO（工业上制取HNO3的原理）。 （2）强氧化性∶ ①NO2+SO2 NO+SO3;②可使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。 （3）自身的二聚：2NO2N2O4（无色气体）。 4.NO2溶于水的实验 实验装置图 实验步骤 实验现象 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，观察现象 无明显现象 打开弹簧夹，快速吸人10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象 打开弹簧夹吸人空气后，有红棕色气体生成;振荡注射器，红棕色气体变浅，且注射器中最后剩余气体为无色 该实验过程中发生的反应为2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO，根据加人物质的体积知，最后有 NO气体剩余。如果要将注射器中的NO全部转化，则加入的NO、O2的物质的量之比为4∶3，即发生反应4NO+3O2+2H2O 4HNO3。该反应可应用于工业上制硝酸，生产硝酸的过程中，要向吸收塔中通入足量的空气或氧气，使 NO充分转化为 NO2，进而转化为HNO3。 ①NO虽易与O2化合，但N2与O2反应时，不论O2是否足量，其一步反应都只能得到NO，不能生成 NO2。 ②NO、NO2都不属于酸性氧化物。 ③由于NO极易与O2反应，并且其密度与空气相差不多，因此收集 NO一般用排水法;由于NO2极易与水反应生成NO和HNO3，且密度比空气大，因此收集NO2一般用向上排空气法。 ④工业制取硝酸的物质转化 ⑤工业上生产硝酸时，向尾气中再通入适量氧气或空气，经过多次循环氧化吸收生成硝酸，可以充分利用原料，并能减少NO的排放，保护环境。 能力提升1：氮的氧化物溶于