第2节 第1课时 氮气和氮氧化物（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第二节 氮及其化合物 课时1 氮气和氮氧化物 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 素养目标 宏观辨识与微观探析： 能够从宏观和微观相结合的视角分析氮及其化合物的性质，如通过氮分子的结构（N≡N）来理解氮气化学性质稳定的原因。观察实验现象（如二氧化氮溶于水实验），从宏观现象推断微观粒子的变化。 证据推理与模型认知： 能基于氮气的三键、一氧化氮及二氧化氮的结构或化合价等证据，推理它们的化学性质，强化结构决定性质认知模型。 科学探究与创新意识： 树立绿色化学理念，在解决NOX污染的问题中，体会化学学科的社会价值，增强学生环保意识，培养社会责任感。 教学目标 本节重点 氮和氮氧化物的性质。 本节难点 氮氧化物溶于水的计算。 1.通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能的化学特性，理解结构与性质的关系。 2.通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学变化的奇妙。 新课导入 请你说说！ 你所知道的关于氮和含氮的物质！ 氮及其化合物 请你说说！ 美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？ 新课导入 N2 发生了什么反应？ 反应条件是什么？ 什么气体间发生了反应？ “雷雨发庄稼” 氮气与氮的固定 壹 一氧化氮和二氧化氮 贰 知识导航 课堂思考 请你思考！ 自然界是怎样通过氮的循环为生物体提供氮元素的呢？ 大气中N2 氮素化肥 NH3 尿素及动植物遗体 土壤中的微生物 人工固氮 雷电固氮 生物固氮 01 氮气与氮的固定 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 探究学习 1.氮元素在自然界中的存在形式 ⑴游离态的氮——主要以氮分子的形式存在于空气中。 ⑵化合态的氮——部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。 氮的固定 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 探究学习 2. 氮的固定 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 （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，或豆科植物根瘤菌将氮气转化为氨。 （2）人工固氮：如工业合成氨。 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 探究学习 （3）自然界中氮的循环 2. 氮的固定 请你思考！ 画出氮的原子结构示意图，并回答以下问题： （1）氮在元素周期表中的位置如何？ （2）根据氮在周期表中的位置推测氮的性质？ 课堂思考 +7 2 5 第二周期、第VA族 观看 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 对比学习 3. 氮的原子结构 位置 第二周期、第VA族 化合价 氮原子结构：最外层有5个电子，既不容易得3个电子，又不容易失去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。氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强 常见的化合价有 ＋1、＋2 、＋3 、＋4 、＋5 、－3。 +7 2 5 课堂思考 请你思考！ 你知道含氮元素的物质有哪些？ N2 NO2 NH3 Cu(NO3)2 物质类别 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 化合价 +1 +3 N2O NO N2O3 N2O5 HNO3 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 对比学习 4.氮气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 无色 气体 无味 密度与空气接近 难溶于水 收集氮气时用排水法不用排空气法 课堂探究 重点理解 一、氮气与氮的固定 探究学习 4.氮气的物理性质 熔沸点低 请你说说！ 历史上氮气曾被认为是惰性气体，这是为什么？请写出氮气的电子式和结构式。 课堂思考 +7 2 5 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，通常难以与其它物质反应。 [注意]　氮元素是一种活泼非金属，但N2稳定的原因是N2分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。 课堂探究 重点 理解 一、氮气与氮的固定 探究学习 5.氮气的化学性质 ①常温下，N2的化学性质不活泼，可代替稀有气体作保护气体。 电灯泡、食品包装 ——保护气 稀有的书卷保存 ——延缓代谢 降温手术刀 ——冷刀做手术 氮气的用途 请你思考！ 氮气可与哪些物质反应？从价态变化认识氮气的氧化性和还原性！ 课堂思考 －3 0 ＋2 ＋5 N价态 ＋4 N2 氧化性 还原性 NH3 NO 人工固氮 自然固氮 合成氨 雷雨天气N2转化为NO 观看 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 探究学习 5.氮气的化学性质 ②N2的还原性：和氧气反应 N2 + O2 2NO 2NO＋O2 2NO2 ③N2的氧化性：和氢气反应 N2 NO ＋2 0 O2 氧化剂 N －3 还原剂 金属 H2 课堂探究 一、氮气与氮的固定 重点理解 探究学习 5.氮气的化学性质 ③N2的氧化性：和金属反应 N2 + 3Mg Mg3N2 氮化镁 典例精讲 【例1】判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)N2在高温条件下与O2发生反应生成NO2。(　　) (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)白磷(P4)空气中自燃而氮气稳定存在，说明非金属性P比N强(　　) × × √ × (5)闪电时氮气与氧气化合生成NO,属于自然固氮。(　　) (6)将氨转化为固态铵盐的过程属于人工固氮。(　　) (7氮气化学性质很稳定,所以镁着火时,可用氮气灭火。(　　) (8)高温、高压、催化剂条件下,1molN2与3molH2混合可生成2molNH3。( 　 ) √ × × × 课堂思考 请你思考！ 你知道含氮元素的物质有哪些？ N2 NO2 NH3 Cu(NO3)2 物质类别 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 化合价 +1 +3 N2O NO N2O3 N2O5 HNO3 02 一氧化氮和二氧化氮 课堂思考 请你思考！ 为什么雷电能发庄稼呢？请你总结一下涉及的反应！ N2＋O2 2NO 放电 2NO＋O2 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 重点理解 对比探究 1.一氧化氮和二氧化氮的物理性质 氧化物 颜色 气味 毒性 状态 水溶性 收集方法 NO NO2 无色 红棕色 无味 刺激性气味 有毒 有毒 气体 气体 不溶 易溶 排水法 向上排空气法 课堂思考 请你猜测！ 实验室如何检验无色的气体是NO？ 检验：无色气体遇到氧气变为红棕色 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 重点理解 探究学习 2.一氧化氮和二氧化氮的化学性质 ⑴一氧化氮的化学性质 ①一氧化氮具有还原性，常温下，很容易与空气中的O2化合，生成二氧化氮。 2NO＋O2＝2NO2 还原性 －3 0 ＋2 ＋5 N价态 ＋4 NO 氧化性 还原性 NO2 N2 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 重点理解 探究学习 ②一氧化氮具有氧化性，与CO、NH3反应，生成氮气。 ⑴一氧化氮的化学性质 汽车尾气催化转化装置，可将排放的废气（CO、NO）处理为可参与大气循环的气体，请写出方程式。 2NO＋2CO 2CO2＋2N2 催化剂 硝酸工厂排放出的有毒气体NO，在一定条件下可用NH3处理为可参与大气循环的气体，请写出反应的方程式。。 6NO＋4NH3 5N2＋6H2O 　 一定条件 课堂思考 请你思考！ 请从氧化还原反应角度分析，NO2具有什么性质？ －3 0 ＋2 ＋5 N价态 ＋4 NO 氧化性 还原性 NO2 N2 HNO3 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 重点理解 探究学习 2.一氧化氮和二氧化氮的化学性质 ⑵二氧化氮的化学性质 ①二氧化氮溶于水的实验现象 红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的2/3，无色气体充满试管的 1/3 ②二氧化氮既有氧化性又有还原性 ＋4 ＋5 ＋2 2 失去 e－ × 得到 2e－ 1 × 2NO＋O2＝2NO2 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 实验探究 实验探究 如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，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10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象 【实验5-5】 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 实验探究 探究学习 ③氮氧化合物溶于水的实验现象 实验 装置 实验 操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，观察颜色 ， 然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 现象 ___________ 结论 无色 NO难溶于水 无明显现象 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 实验探究 探究学习 ③氮氧化合物溶于水的实验现象 实验 装置 实验 操作 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________________ 结论 无色气体变红棕色 红棕色变为无色 在一定条件下， NO和NO2可以相互转化。 工业制取硝酸的原理 课堂思考 请你思考！ 上述实验对工业生产硝酸有什么启示？ 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，可以来取什么措施？上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ （1）如果要将注射器中的 NO 充分转化，可以采取什么措施 ? + 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 （2）上述实验对工业生产硝酸有什么启示 ? 硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生成的NO被氧化成NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO，经过多次氧化和吸收，NO可以完全转化为HNO3,减少环境污染。 课堂思考 请你思考！ 氮氧化物与氧气和水反应，若有气体剩余， 剩余的气体可能是什么？有什么规律？ 要求尽可能多的使集气瓶内的NO气体被水吸收 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO …… 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 计算分析 探究学习 ④氮氧化物溶于水的计算方法 a. 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 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 难点理解 探究学习 3NO2+H2O===2HNO3+NO ① 2NO+O2===2NO2 ② ①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ④氮氧化物溶于水的计算方法 b. NO2和O2混合气体溶于水的计算 典例精讲 【例2】按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述： ①试管内气体呈红棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　⑤试管内气体是O2　⑥试管内气体是NO。其中正确的是 ( ) A.①③ B.②④⑤ C.②④⑥ D.②③⑤ C 课堂思考 请你思考！ 观察氮及其化合物的“价-类二维图”并思考不同价态含氮物质如何转化？ N2 NO2 NH3 Cu(NO3)2 物质类别 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 化合价 +1 +3 NO HNO3 H2 O2 CO NH3 O2 H2O ? 课堂探究 重点理解 二、一氧化氮和二氧化氮 探究学习 ⑤二氧化氮的氧化性 在催化剂存在下，可用氨治理NO2的污染，请写出反应的方程式。 6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O 　 催化剂 汽车尾气（含烃类、CO、NO和NO2等）治理的办法之一是在汽车排气管装上催化转化器，使NO或NO2与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，请写出NO2与CO转化的化学方程式。 ⑥二氧化氮的其他性质 2NO2+ 2NaOH ==NaNO3+ NaNO2 +H2O 2NO2 ⇌ N2O4 无色 课堂探究 二、一氧化氮和二氧化氮 重点理解 探究学习 3.氮有多种价态的氧化物 氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 +1 +2 +3 +4 +5 氮的氧化物的种类——它们都有毒，是大气污染物。 N2O（笑气）：无色有甜味的气体,在室温下稳定,有轻微麻醉作用,并能致人发笑，已被列入《危险化学品目录》 N2O5 和 N2O3属于酸性氧化物 课堂小结 课堂小结 氮及其化合物的“价-类二维图” N2 NO2 NH3 Cu(NO3)2 物质类别 氢化物 单质 氧化物 酸 盐 -3 0 +2 +5 +4 化合价 +1 +3 NO HNO3 H2 O2 CO NH3 O2 H2O Mg3N2 Mg CO NH3 课堂小结 雷雨天氮的循环 N2 O2 放电 NO NO2 O2 HNO3 H2O NO3- 进入土壤 N2 + O2 2NO 放电 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 随堂演练 1、属于人工固氮的化学反应是(　　) A. N2与 H2在一定条件下反应生成NH3 B. 由 NH3转变成 NH4HCO3 C. NO与 O2反应生成 NO2 D. 豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白 A 2.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 随堂演练 4. 在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　) ①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL A．①② B．②③ C．③④ D．①④ D 3.对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确是（ ） A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 A 随堂演练 5.同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，下列关系正确的是(　　) A．V1＞V2＞V3　　　　　B．V1＞V3＞V2 C．V2＞V3＞V1 D．V3＞V1＞V2 D 演示完毕 感谢聆听 分层作业见同课时word https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf58.28.100 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 EV录屏3.9.3软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$