5.2氮及其化合物 第一课时 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版·高中化学·必修·第二册 5.2 氮及其化合物 （第一课时） 一、氮元素 1940 年至 1960 年间，在美国洛杉矶，发生了严重的有毒烟雾污染大气的事件-------光化学烟雾。那么光化学烟雾到底是什么，这一节课我们就来学习和光化学烟雾污染有关的一种物质----N。 第二周期、第V A族 氮元素位于元素周期表中第二周期第_____族，原子结 构示意图为 ，最外层有_____个电子，在化学 反应中能获得3个电子而表现出-3价。 ⅤA 5 +7 2 5 常见化合价： -3、0、+1、+2、+3、+4、+5； 自然界中的氮元素 氮元素 动植物蛋白质 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 空气中的氮气 二、氮气 电子式 结构式 N2 化学式 N  N  N N 1、氮分子的结构 氮气：双原子分子 无色无味无毒气体、熔点为-210℃、沸点为-196℃、密度为1.25g.L-1（比空气略小，占空气体积78%），难溶于水（1体积水溶解0.02体积N2） 2、氮分子的物理性质 液氮是指液态的氮气。液氮是惰性，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低的液体，汽化时大量吸热接触造成冻伤。 工业生产中，用压缩液体空气分馏的方法获得液氮，可以用于作为深度制冷剂，由于其化学惰性，可以直接和生物组织接触，立即冷冻而不会破坏生物活性，因此可以用于： （1）迅速冷冻和运输食品，或制作冰品。 （2）进行低温物理学的研究。 （3）在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体在液氮中浸泡一下，就会脆如玻璃。 （4）提供高温超导体显示超导性所需的温度，例如钇钡铜氧。 （5）可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏。 （6）用于工业制氮肥。 思考与交流： 为什么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，画出氮气的电子式并分析？ N N N N 由于氮分子内两个氮原子间以共价三键（ ）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，无法被大多数生物体直接吸收。 但在获得了足够能量情况下，氮气还是能发生反应的。因此氮气发生反应的条件往往是___ _或_ ___ 高温 放电 请你结合分子结构及元素化合价推测其化学性质 -3 0 +2 +4 +5 N2 +1 +3 3、N2的化学性质。 三、氮的固定 2、类型 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为氨。 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是工业合成氨。 1、氮的固定----将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。 N2+O2====2NO 放电或高温 （工业合成氨） N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 2、认识氮在自然界的循环 工业合成氨为农作物为农作物的生长提供了必须的氮元素，为其他化工产品（如炸药、农药、染料等）的生产提供了重要原料。 三、一氧化氮和二氧化氮 N的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物。N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5六种，其化合价分别是+1，+2，+3，+4，+4，+5。 1、NO ①物理性质：无色、无味、有毒气体（和CO相同），难溶于水 ②化学性质：易被O2氧化为NO2 ，2NO+O2 =2NO2 ③与NH3反应：6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O 表现氧化性 催化剂 ==== 加热 ④和O2、H2O：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 2、NO2 ①物理性质：红棕色、有刺激性气味的气体, 易液化， 易溶于水 ②化学性质：（1）难被氧化，易与水反应生成HNO3和NO 3NO2+H2O ==2HNO3+NO （2）NO2的尾气用NaOH溶液吸收 2NO2+ 2NaOH ==NaNO3+ NaNO2 +H2O （4）NO2具有较强的氧化性，可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 还可将SO2氧化：NO2 + SO2 = SO3 + NO （3）常温下易转化为N2O4 2NO2 N2O4 【提示】由于NO2和Br2在性质上有不少相似性： ①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成； ③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉－KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别。 可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。 思考：①NO2和溴蒸气都是红棕色、有刺激性气味的气体，怎样加以区别？ 3、氮的氧化物---NO与NO2的性质比较 NO NO2 物性 毒性 与水 与O2 与O2、H2O 2NO + O2 = 2NO2 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 无色，无味 有毒（机理同CO） 有毒 红棕色，刺激性气味 4、NO和NO2的尾气处理 （1）NO与酸碱都不反应，进行尾气处理时一般用充袋法，或通入氧气的同时用碱溶液吸收。 （2）NO2与碱溶液直接反应，可用碱溶液吸收。 2NO2+ 2NaOH ==NaNO3+ NaNO2 +H2O 【实验5-5】 如图5-10所示，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，观察现象，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。 思考与讨论： 实验5-5中发生了哪些化学反应？如果要将注射 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？ 实验现象：加入水后，注射器内水和NO的体积几乎没 有变化，吸入空气后，气体的体积减少。 反应方程式：2NO＋O2===2NO2， 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 5、氮的氧化物溶于水的计算 ①有关化学反应方程式 3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO① 2NO＋O2 = 2NO2② 所以①X 2 +②得 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3 ③ ②X 3 +①X 2得 4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④ 也就是按此比例的气体可以和水完全反应生成硝酸。 ②值得注意的是：4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成。即③④两情况中的总反应式都与N2O5+H2O=2HNO3等效。这不仅是记忆③④二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路，即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断： N∶O＜2∶5　O2剩余 N∶O＝2∶5　完全反应 N∶O＞2∶5　NO剩余 ③如果不是恰好反应，则剩余气体只可能是氧气或NO，不可能剩余NO2(为什么？) (1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。 (2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。 6、氮氧化物对环境的污染 (3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导 致地面紫外线辐射量增加。 (4)NO与血红蛋白结合使人中毒。 知识梳理：1、氮气的化学性质 2、氮的氧化物-----NO和NO2 有关化学反应方程式 3NO2+H2O===2HNO3+NO① 2NO+O2===2NO2② 4NO2+O2+2H2O＝4HNO3 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 1.NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情，病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是(　　) A．NO是一种红棕色气体 B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合 C．含等质量的氧元素的NO和CO的质量相等 D．NO难溶于水，可以用排水法收集 D 课后练习 解析：NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集；常温常压下，NO易与氧气直接化合生成NO2。 答案：D 2．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为_______________________________。 2xCO＋2NOx 2xCO2＋N2 催化剂 ====== 加热 课后练习 3.汽油中氮元素及其微量，为什么汽车排放的尾气中因含有氮 的氧化物，而污染大气，造成产生氮的氧化物的主要原因是（ ） A．燃烧含氮化合物燃料引起的 B．燃烧含铅汽油引起的 C．是由于燃烧不充分引起的 D．是在气缸中N2被氧化生成的 D 课后练习 解析：汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大 气.产生氮的氧化物的主要原因是在汽缸中N2被氧化生成的。 4.一定温度和压强下，将装有N2和NO2混合气体的试管 倒立在水中，经足够时间后，试管内气体体积缩小为 原体积的3/5，则混合气体中N2和NO2的体积比为( ) A．2∶3 B．3∶2 C．3∶5 D．5∶3 课后练习 A 解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以设N2为a体积，NO2为b体积，则总体积为a+b。反应后为a+（1/3）b ，因为试管内气体的体积缩小为原体积的3/5 所以 [a+（1/3）b ]/（a+b）=3/5，a：b=2：3 5.下列反应起了氮的固定作用的是（ ） A、N2、H2在一定条件下反应生成NH3 B、NH3经催化剂氧化生成NO C、NO与O2反应生成NO2 D、由NH3制碳铵和硫铵 A 课后练习 解析：将空气中游离态的氮转变为氮的化合物的方法，统称氮的固定。 Lavf57.62.100 $$