5.2.1 氮气及氮的氧化物 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

新课导入 第五章 化工生产中的重要非金属元素 容山中学 化学科组 第一节 氮及其化合物 第1课时 氮及氮的氧化物 主讲人：郭 静 目 录 CONTENTS 1 2 氮气与氮的固定 氮的氧化物 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 一、氮的存在形式 空气中的氮气 土壤海洋中硝酸盐和铵盐 动植物蛋白质 (78%) 氮气 空气的成分(按体积) 游离态 化合态 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 二、氮的物理性质 氮气 颜色 状态 气味 密度 熔点 沸点 溶解性 气体 密度与空气接近 -210 ℃ -196 ℃ 无色 无味 难溶于水 收集氮气时用排水法不用排空法 根据我们之前的学习经验，你能从不同角度预测N2的性质吗？ 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 成键特征： 易形成3个共价键 【总结】 两个氮原子间以氮氮三键结合，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。 氮(N) 位 第二周期第VA族 构 原子核外有两个电子层，最外层有五个电子 性 既不容易得到电子，也不容易失去电子 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 三、氮气的化学性质 但高温、高压、催化剂或者放电等条件下，可以和某些物质发生反应。 N2 + 3Mg Mg3N2 氧化性 以上反应中，氮气表现什么性？ N2 + O2 2NO N2 + 3H2 2NH3 还原性 工业合成氨 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 四、氮气的用途 化学性质不活泼——保护气 焊接保护气 充氮灯泡 食品保护气 液氮——制造低温 液氮冰淇淋 医疗液氮冷冻麻醉剂 化肥和化工原料 氮肥 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 在我们空气中含量最多的就是氮气，为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？ 通过视频，了解氮在自然界中的循环 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 氮的固定 氮循环 任务一 探究氮气的性质与氮的固定 五、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 含氮化合物 【思考】NH3→NH3·H2O能称为氮的固定吗？ 分类 自然固氮 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) 人工固氮 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) 学习评价 1. 下列关于氮气性质的说法中正确的是 A．点燃条件下，N2在氧气中燃烧生成NO B．点燃时，N2与金属Mg反应生成Mg3N2，N2作还原剂 C．合成氨反应中，N2发生氧化反应 D．氮气的化学性质稳定，其原因是两个氮原子之间以共价三键结合 D 学习评价 D 2. 氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要 的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程，下列 说法不正确的是(　　) A．过程①“雷电作用”中发生的反应是N2＋O2 2NO B．过程③“固氮作用”中，氮气被还原 C．⑤中涉及的反应可能有2NO2－＋O2==2NO3－ D．⑥中涉及的反应可能有2NO3－＋12H＋==N2↑＋6H2O － 探究课堂 有句谚语“雷雨发庄稼”，你明白其中的化学道理吗 ? 探究课堂 雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，从元素化合价角度思考。 +O2 +O2 +H2O +NH3 N2 NO NO2 HNO3 NH4NO3 N2+O2 2NO 放电或高温 ========= 2NO+O2===2NO2 NO和NO2具有哪些性质？ 【思考】 任务二 探究氮的氧化物性质 根据氮原子的原子结构和氮元素的化合价猜测，氮氧化物共有几种？ 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 酸酐 HNO2 含氧酸 酸酐 HNO3 含氧酸 氮的氧化物一般对人体和环境都有害 任务二 探究氮的氧化物性质 一、氮的氧化物的物理性质 物质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO 气态 有毒 ___溶于水 NO2 气态 有毒 ___溶于水 且与水反应 红棕色 无色 无味 不 有刺激性气味 易 NO NO2 学习评价 3．(选自鲁科版新教材P118)关于收集一氧化氮和二氧化氮两种气体的方法，下列叙述中正确的是( 　 ) A．都可用排水法 B．一氧化氮用排水法，二氧化氮用向上排空气法 C．都可用向上排空气法 D．一氧化氮用向上排空气法，二氧化氮用排水法 B　 任务二 探究氮的氧化物性质 【实验5-5】探究NO2与水的反应 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。振荡注射器,再观察现象。 实验 装置 实验 现象 ___________ 吸入空气后气体变为_______色,再振荡后气体又变为_____色,同时注射器的活塞_________。 原因 解释 NO___溶于水 NO与O2反应生成_____,气体变为红棕色:振荡后溶于水生成_______和_______,气体又变为无色,同时气体的总体积有所__________。 无明显现象 红棕 无 向内移动 不 NO2 硝酸 NO 减小 任务二 探究氮的氧化物性质 探究课堂 1.实验5-5中发生了哪些化学反应? 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 【思考与讨论】 2.如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施? + O2 + H2O 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。 工业制取硝酸 3.上述实验对工业上生产硝酸有什么启示? 补充一些空气，经过多次氧化和吸收，NO可以完全转化为HNO3，减少环境污染 探究课堂 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？ 关系式法 ① NO2和O2的混合气体 ② NO和O2的混合气体 V(NO2):V(O2) < 4 : 1 O2剩余 = 4 : 1 恰好完全反应 > 4 : 1 NO剩余 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 V(NO):V(O2) < 4 : 3 O2剩余 = 4 : 3 恰好完全反应 > 4 : 3 NO剩余 任务二 探究氮的氧化物性质 NO NO2 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒 有毒 溶解性 难溶于水 易溶于水 与O2或与H2O反应 2NO＋O2=2NO2 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 收集方法 排水法 向上排空气法 与人体、 环境的关系 ①与血红蛋白结合，使人中毒；②形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾 二、NO和NO2性质比较 学习评价 4．下列有关NO2的说法正确的是(　　) A．NO2可由N2与O2反应直接制备 B．NO2有毒，但因其易溶于水且与水反应，因此不属于大气污染物 C．NO2既有氧化性也有还原性 D．NO2为红棕色气体，因此将NO2通入水中，溶液显红棕色 C 学习评价 5. 氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下： ①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O (1) 在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为___________。 (2) 在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。 (3) 在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。 23∶15 NaNO3 NaNO2 ＝ 学习评价 6. 一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管 中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总 体积的(　　) A. 1/4 B. 3/4 C. 1/8 D. 3/8 C 课堂小结 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 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 $$