5.2 课时1 氮气和氮氧化物 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

氮气和氮氧化物 第二节 氮及其化合物 人教版 必修二 作者编号：35008 1.了解N2、NO和NO2的主要物理性质和化学性质。 2.结合实例认识氮的固定，认识N2、NO和NO2在生产中的应用和对生态环境的影响。 学习目标 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 据说在新疆与青海两省区交界处有一狭长山谷，这里经常在风和日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，下起雷雨，奇怪的是这里牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为“魔鬼谷”。为什么魔鬼谷牧草旺盛？ 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 一、氮 存在形态 —在自然界里，氮元素主要以氮气分子的形式存在于空气中（约占78%） —少部分存在于生物的蛋白质中、以及土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。 游离态 化合态 1.氮元素在自然界的存在形式 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 通过视频总结氮气的物理性质 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 一、氮 2.氮气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 _____ 气体 _____ 密度与空气接近（略小） ___溶于水 无色 无味 难 收集氮气时用排水集气法不用排空气法 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 一、氮 3.氮元素的位置、结构 N +7 2 5 既不容易得3个电子 也不容易失5个电子 电子式 结构式 N N 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 一、氮 4.氮气的化学性质 ①常温不活泼，很难与其它物质发生化学反应。 ②高温或放电等条件下能与Mg、H2、O2等物质发生化合反应 N2可作保护气 ③与Mg反应： N2+O2=== 2NO 放电 N2+3H2 2NH3 N2+3Mg === Mg3N2 ①与O2反应： ②与H2反应： 高温、高压 催化剂 点燃 (或高温) 离子化合物，遇水强烈水解 还原性 氧化性 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 一、氮 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; 合成氨工业很大程度上解决了 地球上因粮食不足而导致的饥饿 问题; 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 氮元素是一切动植物的生长都需要的营养元素。大气中约含有78%的氮气，但是不能被多数生物直接吸收，多数生物只能吸收含氮元素的化合物。 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 二、氮的固定 2.分类 高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO) 生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮) 合成氨(工业上合成氨) 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根 瘤菌的作用) 自然固氮 人工固氮 1. 含义: 将大气中_______的氮转化为___________的过程叫做氮的固定。 游离态 含氮化合物 N2+O2 2NO 放电或高温 ========== 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 最重要的途径 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 自然界中的氮循环 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化分别是什么？ +O2 +O2 +H2O +NH3 N2 NO NO2 HNO3 NH4NO3 【思考】氮氧化物有哪些？ 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 三、一氧化氮和二氧化氮 属于 酸酐\酸性氧化物 的只有 —— N2O3 和 N2O5 化合价： +1 +2 +3 +4 +5 N2O（笑气） NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 无色 红棕色、无色 N2O 俗名笑气，是一种麻醉剂 N2O3 是亚硝酸(HNO2)的酸酐【不稳定】 N2O5 是硝酸(HNO3)的酸酐，是一种白色固体 ＋1 ＋3 ＋5 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 三、一氧化氮和二氧化氮 1．NO和NO2的物理性质 物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO _____ 气体 _____ 有毒 ___溶于水 NO2 _______ 气体 _______ 有毒 ___溶于水 无色 无味 不 红棕色 刺激性 易 【思考】该如何收集NO和NO2？ 2NO + O2 2NO2 (红棕色） 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 ① NO的制备：3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ②易被O2氧化为NO2而变红棕色 ：2NO+O2 ==2NO2 ③与NH3反应：6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O(表现氧化性) ④ 和O2、H2O反应：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 2、NO的化学性质 (收集NO气体必须用排水集气法) 用于检验NO ==== 催化剂 加热 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 实验 装置 实验 操作 在如图注射器里充入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 振荡注射器 实验 现象 化学 方程式 　、 　 。　 2NO+O2 === 2NO2 3NO2+H2O === 2HNO3+NO 无明显现象 无色气体变为红棕色 红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动 工业制硝酸 NO不溶于水，不与水反应 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 3、NO2的化学性质 ① 与水反应 3NO 2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO+O2 ==2NO2 （工业制硝酸） 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 联立上述 两个方程式 ② NO2的制备：Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (收集NO2气体必须用向上排空气法) 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 ③ 自身化合 2NO2 ⇌ N2O4 现象：由红棕色变为无色 ④ 强氧化性 a. NO2 + SO2 == NO + SO3 b. 可使湿润的淀粉-KI试纸变蓝 3、NO2的化学性质 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 氮的氧化物 NO NO2 物理性质 颜色 刺激性毒性 溶解性 化学性质 与O2反应 与H2O反应 收集方法 排水法 排空气法 无色 红棕色 刺激性、有毒 刺激性、有毒 不溶于水 易溶于水，会反应 2NO＋O2=2NO2 不反应 不反应 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 三、一氧化氮和二氧化氮 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 【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？ 叠加法 充入NO和O2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ② 2NO + O2 = 2NO2 ① 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 【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？ 叠加法 充入NO2和O2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ② 2NO + O2 = 2NO2 ① 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 NOx对环境的危害 三危害 1 酸雨 硝酸型酸雨 2 臭氧层的破坏 2O3 3O2 NOx 3 光化学烟雾 氮氧化物＋碳氢化合物→光化学烟雾 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 【思考】NOx排放到空气中会污染环境，该如何处理？ ①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 一般适合工业尾气中NOx处理。 ②催化转化法 一般适用于汽车尾气的处理。 ③氨气还原法 6NO+4NH3==5N2+6H2O（催化剂、加热） 6NO2+8NH3==7N2+12H2O（催化剂、加热） 2CO＋2NO === 2CO2 + N2 新知讲授 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 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 2.对于反应：3NO2＋H2O2HNO3＋NO，下列说法正确的是（　　） A.氧化剂与还原剂的质量比为2∶1 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4 mol电子发生转移 D D 典例训练 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 3.无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的气体甲经过如图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则气体甲的组成为（　　） A.NO2、N2 B.NO、CO2 C.NO2、CO2 D.NO、CO2、N2 B 典例训练 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 4.为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置（夹持装置已省略），并检查装置的气密性，实验前用排水法收集NO。 （1）打开止水夹，推动注射器活塞，使O2进入烧瓶。关上止水夹，首先观察到烧瓶中的现象是什么？写出产生此现象的化学方程式。 典例训练 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 （2）轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象是什么？利用化学方程式解释产生这种现象的原因是什么？ （3）假设烧瓶内充有100 mL NO，通入多少O2才能使水充满试管？ 已知：2NO＋O22NO2　①，3NO2＋H2O2HNO3＋NO　②，由反应的化学方程式①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O4HNO3，即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满试管，故需通入75 mL O2。 典例训练 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 5.工业生产硝酸时，能否将NO2完全转化为硝酸？写出转化过程的总反应化学方程式。 工业生产硝酸时，通入过量O2，可以把NO2完全转化为HNO3。 化学方程式：3NO2＋H2O2HNO3＋NO　①，2NO＋O22NO2　②，由①×2＋②得总化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。 典例训练 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35008 Lavf58.20.100 Lavf58.28.100 Lavf58.28.100 Lavf57.83.100 Lavf58.28.100 $$