5.2.1 氮 氮的氧化物 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章 化工生产中的 重要非金属元素 授课教师：蔡威 第二节 氮及其化合物 第一课时 氮与氮的氧化物 1 5.2.1 氮与氮的氧化物 有句谚语--雷雨发庄稼，你知道其中的化学原理吗？ 5.2.1 氮与氮的氧化物 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 思考：氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ 1. 氮元素的存在形式 氮元素 游离态 部分存在于生物的蛋白质中、 部分存在于土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐中 化合态 在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中 在自然界中，氮既有游离态又有化合态。 5.2.1 氮与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 一、氮气与氮的固定 2. 氮气的物理性质和结构 5.2.1 氮与氮的氧化物 颜色 状态 气味 密度 溶解性 _____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水 无色 无味 难 氮元素原子结构示意图为 ，位于元素周期表中第二周期第_____族，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成而表现出-3价。 ⅤA 氧气21% 其他成分1% 氮气78% 空气成分示意图 氮气 氧气 其他成分 0.78 0.21 0.01 一、氮气与氮的固定 5.2.1 氮与氮的氧化物 思考交流 写出氮气的化学式、电子式与结构式。说明为什么氮气的化学性质很稳定？ 电子式 结构式 N2 化学式 N  N    N N 断开氮气分子中的N≡N键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定 3. 氮气的化学性质 5.2.1 氮与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 在一定条件下(如：高温、放电)，也能与O2、H2、Mg等发生反应： N2 + O2 2NO 放电或高温 ========== N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 4. 氮气的固定 5.2.1 氮与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 (1)自然固氮 将游离态的氮转变为氮的化合物，有自然固氮和人工固氮两种 游离态 的氮 氮的化合物 氮的固定 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，从而实现自然固氮。 4. 氮气的固定 5.2.1 氮与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 (2)人工固氮 将游离态的氮转变为氮的化合物，有自然固氮和人工固氮两种 游离态 的氮 氮的化合物 氮的固定 哈伯 (F.Haber，1868-1934) 科学史话P12 5.2.1 氮与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 5. 自然界中氮的循环 5.2.1 氮与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 5. 氮气的用途 （1）合成氨气 （2）惰性保护气： 瓜果、食品、粮仓、灯泡等填充气 （3）冷冻剂： 速冻和食品运输、低温超导、低温麻醉、低温保存生物组织等 焊接保护气 充氮灯泡 食品保护气 【例1】起固定氮作用的化学反应是 A．氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气 B．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮 C．氨气经催化氧化生成一氧化氮 D．由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵 A 题型一：氮的固定 对点训练 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权严重，基础版课件不提供所有内容 【例2】下列关于氮气的说法错误的是 A．氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸 B．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境 C．利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气 D．在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂 D 题型二：氮气的性质 对点训练 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权严重，基础版课件不提供所有内容 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 1. 不同价态的氮的氧化物 氧化物   NO N2O3     N2O5 对应氮的化合价 ＋1 ＋2   ＋4 ＋4 ＋5 N2O NO2 N2O4 ＋3 N2O俗称笑气，具有麻醉作用 上述氮的氧化物中，属于酸性氧化物的是？ N2O3 和 N2O5 5.2.1 氮与氮的氧化物   NO NO2 物理性质 无色、有毒气体、 不溶于水 _______色、有刺激性气味、有毒气体、易溶于水 化学性质 常温下易与O2反应： __________________ ①与水反应，制硝酸_______________________ ②自身化合：2NO2 N2O4 二、一氧化氮和二氧化氮 2. NO、NO2 的性质 红棕 2NO + O2 === 2NO2 3NO2 + H2O === 2HNO3 + NO 实验室该用什么方法收集这两种气体呢？ 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 提示:雷雨天时在闪电的作用下,空气中氮气与氧气反应生成NO,然后发生NO→NO2→HNO3,HNO3随雨水进入土壤,为植被提供了丰富的氮肥。 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO 走近科学之解密“雷雨发庄稼” N2 + O2 2NO 放电或高温 ========== 2NO + O2 === 2NO2 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 NO 氧化性较弱：6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O 2NO + 2CO N2 + 2CO2 NO2氧化性较强：NO2 + SO2 === NO + SO3 可以使湿润的淀粉-KI试纸变蓝 资料卡片——NO、NO2的氧化性 生活中利用该反应进行汽车尾气处理 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 2. NO、NO2 的性质 实验 操作 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； 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器。 现象 ___________ 振荡后 实验探究——NO2溶于水 【实验5-5】 微信公众号：杨 sir 化学 基础版课件不提供所有内容 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 侵权严重，基础版课件不提供所有内容 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 2. NO、NO2 的性质 实验 操作 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； 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象，然后再振荡注射器。 现象 ___________ 振荡后 实验探究——NO2溶于水 【实验5-5】 无明显现象 无色气体变红棕色，注射器活塞向左移动 红棕色变为无色，注射器活塞继续向左移动 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 2. NO、NO2 的性质 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (工业制取硝酸) 结论：在一定条件下，NO 与 NO2 可以相互转化。 现象一：无色气体变红棕色 NO → NO2 现象二：红棕色变为无色 NO2 → NO 实验现象分析： 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 2. NO、NO2 的性质 思考交流 如果将注射器中的 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 ? + O2 + H2O 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分与水反应 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 氮的氧化物溶于水的问题首先看清原理实质，无论是单一气体 ( NO2 )，还是 NO、NO2、O2 中的两者或三者的混合气体溶于水，反应的实质是： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 故若有气体剩余只能是 NO 或 O2 ，不可能是NO2。 工业生产硝酸的启示 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 3. 有关氮的氧化物溶于水的计算 （1）NO与O2同时通入水中 2NO + O2 == 2NO2 ① 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO ② ①×3+②×2 总的化学方程式为 4NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 3. 有关氮的氧化物溶于水的计算 （2）NO2和O2混合气体溶于水的计算 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO ① 2NO + O2 == 2NO2 ② ①×2+② 总的化学方程式为 4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 思考交流 将混合气体通入盛有水的洗气瓶，然后重新收集气体。 如何除去NO气体中混有的少量NO2气体杂质？ 【思考1】 NO2、NO均是污染性气体，如何尾气处理？ ①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH 2NaNO2＋H2O ②催化转化法 2NOx+2XCO N2+2XCO2 催化剂 ∆ 5.2.1 氮与氮的氧化物 二、一氧化氮和二氧化氮 思考交流 NO和NO2都不是酸性氧化物： NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。 NO和NO2是酸性氧化物吗？ 【思考2】 NO2是硝酸的酸酐吗？ 不是，NO2是氧化还原得到硝酸，硝酸的酸酐是N2O5 【变4-1】下列关于 NO 和 NO2 的说法正确的是 A． NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B． NO2可由 N2和 O2直接化合得到 C． NO 和 NO2 均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D． NO 和 NO2 在一定条件下可以相互转化 D 题型一：一氧化氮和二氧化氮的性质 对点训练 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权严重，基础版课件不提供所有内容 【变7-1】在一定条件下，将6体积的NO2(不考虑N2O4)和一定体积的NO置于试管中，并将试管倒置于水中，当通入4.5体积的O2充分反应后，剩余1.5体积气体，则原NO体积可能为(　　) ①3体积　 ②4体积　 ③5体积　 ④5.5体积　 ⑤2体积 A．③ B．⑤ C．④或⑤ D．②或⑤ C 题型二：二氧化氮溶于水的实验与计算 对点训练 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权严重，基础版课件不提供所有内容 【例8】下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是 ①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO ⑤N2→NH3 A．① B．②⑤ C．④ D．③④ C 题型三：氮及其氧化物的性质 对点训练 小杨老师 15521324728 微信公众号：杨sir化学 微信公众号：杨sir化学 小杨老师 15521324728 侵权严重，基础版课件不提供所有内容 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.65 $$