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

氮及其化合物 学习目标 1.掌握一氧化氮和二氧化氮的物理性质和化学性质； 2.了解酸雨的形成以及危害。 自学指导 请同学们认真阅读课本91—93页内容，思考或找出下列问题的答案并熟记，5分钟。 1. NO和NO2的重要物理性质、化学性质、用途； 2.思考科学探究中的实验； 3.酸雨形成的原因及危害； 4. 写出自己的想法或疑惑，比一比谁的问题更有价值。 一、氮元素 （1）在空气中 氧气21% 其他成分1% 氮气78% 空气(气态) 空气(液态) 蒸发 低温 加压 O2(液态) N2(气态) -183℃ O2沸点 空气成分 示意图 1.认识自然界中的氮元素 氮气 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L 具体过程如下：将空气在低温条件下加压，使空气由气态转化为液态。 然后蒸发，因为氮气的沸点更低，所以氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。 氮气 氧气 其他成分 0.78 0.21 0.01 蛋白质 ②化合态：部分存在于动植物体内的 中； 部分存在于土壤、海洋里的 和 中。 硝酸盐 铵盐 2.周期表中的氮元素 （1）氮元素在周期表中的位置 （2）氮原子的原子结构 （3）氮原子的性质 （4）氮原子形成的化学键类型 第二周期，第VA族 既不容易得到3个电子， 也不容易失去5个电子 N +7 2 5 共价键 第3个问题，性质方面，氮原子既不容易得到3个电子， 也不容易失去5个电子。 因此，第4个问题，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，也就是形成共价键。 二、氮气 1. 氮气的物理性质 颜色 气味 状态 密度 水溶解 密度比空气 . 无色 无味 难溶 气体 稍小 2.结构 （1）电子式 （2）结构式 （3）化学键类型 N N 非极性共价键 氮原子的 电子式 N N 在表示氮分子的电子式时，同学们还要特别注意，不要忽略没有成键的两对电子。 在结构式中，我们用三个短线来表示这三个共用电子对。 在氮气分子中，两个氮原子吸引电子能力相同，所以形成的是共价键中的非极性共价键。 怎样通过氮气的结构预测化学性质呢？ 由于氮气分子内，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，所以通常情况下，氮气的化学性质很稳定。 3. 氮气的化学性质 N2+O2 ====== 2NO 放电或高温 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 N2+3Mg === Mg3N2 点燃 点燃 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 9 4. 氮的固定 将大气中_______的氮转化为___________的过程叫做氮的固定。 游离态 氮的化合物 (1) 含义: (2) 分类: 氮的 固定 自然 固氮 高能固氮 生物固氮 合成氨 仿生固氮 人工 固氮 (豆科植物根瘤菌固氮) 2NH3) (N2＋3H2 5. 自然界中的氮循环 6.氮气的用途 (1)化合物制造：化肥、氨、硝酸等化合物的制造； (2)惰性保护：惰性保护介质，速冻食品； (3)制冷剂：低温粉碎等的制冷剂、冷却剂； 思考：根据氮元素的化合价推断氮的氧化物的分子式。 氮的正价 +1 +2 +3 +4 +5 氧化物 典型说明 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 硝酸酐 注：它们都有毒，都是大气污染物。 无色 笑气 无色 亚硝酸酐 红棕色 无色 三、一氧化氮和二氧化氮 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2NO + O2 = 2NO2 2、一氧化氮（NO） ⑵化学性质： 注：NO不能与O2大量共存；收集NO只能用排水法。 应用：检验NO的存在。 ⑴物理性质：无色无味，密度比空气略大，不溶于水，有毒的气体。 一氧化氮在治疗疾病中的突出应用 3NO2＋H2O＝2HNO3＋ NO 3、二氧化氮 ⑵化学性质： ⑴物理性质：红棕色、有刺激性气味的有毒 气体，密度比空气的大，易液化，易溶于水。 注：收集NO2只能用向上排空气法。 工业制硝酸 现象：无明显现象 原因：NO气体不能溶于水 思考： ①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。 由于一氧化氮气体不能溶于水，我们会观察到无明显现象。 现象：吸入空气中气体变为红棕色；再振荡后气体又变为无色，同时注射器的活塞向内移动。 原因：吸入空气后，NO与O2反应生成NO2，气体变为红棕色； 快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。 振荡后，NO2溶于水生成HNO3和NO，气体又变为无色，同时气体的总体积有所减少。 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO (工业制取硝酸) 快速吸入10ml空气后夹上弹簧夹，由于注射器中原有的NO与吸入的O2反应生成NO2，气体变为红棕色。此时，振荡注射器，由于产生的NO2易溶于水，而NO不溶于水。根据化学方程式，3NO2+H2O=2HNO3+NO(3体积的NO2气体溶于水产生1体积的NO气体)，体积减少，因此，振荡后，NO2溶于水生成硝酸和NO，气体变为无色，同时，由于气体体积减少，导致注射器活塞向内移动。 思考： ③如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？ 吸入空气，振荡，重复操作。 2NO+O2==2NO2 3NO2+H2O==NO+2HNO3 ×2 + 4NO+3O2+2H2O ===4HNO3 ×3 在这个过程中要通入多少的O2，NO2才能完全转变成HNO3呢？ 如果将整个过程写成一个化学方程式： 首先NO和O2生成NO2，NO2和水反应继续产生硝酸和NO,若极限情况下，NO经多次通空气，与空气中的氧气完全反应，那么两个化学方程式中的NO2项可通过计算消掉，化学方程式①×3+②×2，最终写出的总反应为4NO+3O2+2H2O=4HNO3 【实验5-5】 (1)在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，观察颜色： ，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。现象： ，结论： 。 (2)打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，现象： ，结论： ；振荡注射器。现象： 。 结论： 无色 注射器内无明显变化 NO难溶于水 注射器内气体变为红棕色 气体的红棕色消失，得到无色溶液 【思考与讨论】 （1）你能写出上述实验中发生反应的化学方程式吗？ NO和O2反应生成NO2 NO2和H2O发生反应 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO (工业制取硝酸) （2）如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？ （3）上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ 继续通入过量的空气 在用水吸收NO2制取硝酸的反应过程中，要不断地补充一些空气，使NO2尽可能多地转化为硝酸 消除污染的主要方法，碱液吸收法： NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2 O 思考：4.若试管中是NO2与O2的混合气体，满足什么条件时试管内无气体剩余？ 3NO2 ＋H2O ＝ 2HNO3 ＋NO 2NO + O2 ＝ 2NO2 结论：相同条件下，NO2与O2以4：1的体积（或物质的量）之比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。 4NO2 ＋ O2 ＋2H2O ＝ 4HNO3 ×2 思考：4.若试管中是NO与O2的混合气体，满足什么条件时试管内无气体剩余？ 2NO + O2 ＝ 2NO2 3NO2 ＋ H2O ＝ 2HNO3 ＋ NO 4NO ＋ 3O2 ＋ 2H2O ＝ 4HNO3 结论：相同条件下， NO与O2以4：3的体积（或物质的量）之比混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。 ×3 ×2 在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO “雷雨发庄稼”也是这个原理。 N2 + O2 2NO 放电 物质 NO NO2 物理性质 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 难溶于水 易溶于水 化学性质 与O2反应 2NO + O2 = 2NO2 不反应 与H2O 反应 不反应 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 与人体、环境的关系 a.有毒(与CO相似) b.转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 (1)氮元素有多种化合价，其最高正价为＋5价(　　) (2)氮原子与其他原子只能形成共价键，不能形成离子键(　　) (3)氮气常用作焊接金属、填充灯泡、保存食品的保护气(　　) (4)氮的固定中氮元素一定被氧化(　　) (5)豆科植物的根瘤菌固氮属于自然固氮中的高能固氮(　　) (6)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮(　　) (7)N2和O2在放电条件下会生成NO2(　　) (8)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性(　　) 判断正误 √ × √ × × × × √ (1)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只能用排水法(　　) (2)由于NO2极易与水反应且密度比空气大，因此收集NO2只能用向上排空气法(　　) (3)NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物(　　) (4)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(　　) (5)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体，它们都是大气污染物(　　) 判断正误 √ √ × √ × 练习： 1.下列不属于“城市空气质量日报”报道内容的是（ 　） A．二氧化硫　　 B．氮氧化物 C．二氧化碳　　 D．悬浮颗粒 C 2.某混合气体中可能含有Cl2、O2、N2、SO2、NO、NO2 中的两种或多种气体。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。下列说法正确的是（ ） A．肯定有SO2 和NO B．肯定没有Cl2、O2和NO2 C．肯定有N2和SO2 D．肯定只有NO AB 3.在一烧瓶中将NO2和O2以4:1的体积比（标准状况）混合,倒置于足量水中充分反应后所得溶液的浓度为 mol/L。 0.036 4.将20mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体10mL，求原混合气体的中NO和NO2的体积。 5.一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约占原气体总体积的 。 NO：5mL NO2：15mL 1/8 6.如图所示，当向试管内通入21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中NO为 。  12 mL 7.将12mlNO2和O2的混合气体通入足量的水中，充分反应后余气2ml（气体在相同状态下测定）求原各气体的体积。 NO2：8mL、O2：4mL 或 NO2：10.8mL、O2：1.2mL $$