5.2.1 氮气与氮的氧化物课件2023-2024学年 高一下学期人教版（2019）必修二

氮气与氮的氧化物 授课人：李旭苗 时间：2024年2月27日 新人教版·必修二·第五章 第二节·氮及其化合物·第一课时 高中化学 1 学习目标 1.氮在自然界中的存在形式【游离态+化合态】 2.氮的固定【人工固氮+自然固氮】 3.氮气的化学性质 4.比较NO与NO2的理化性质 5.氮氧化物溶于水计算专题 5.辨证地看待NO与NO2的功与过 6.解释“雷雨发庄稼”（自然固氮）的主要化学过程 情境导入 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 ? 你明白“雷雨发庄稼”其中的化学道理吗 ? 氮气的存在形式 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？ 在自然界里，氮元素主要以氮分子的形式存在于空气中 少部分存在于生物的蛋白质中；少部分存在于土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐。 游离态 化合态 4 氮气物理性质 氮气在低温加压时可以液化形成液氮，液氮汽化会吸热使温度降低，液氮有什么用途？ 无色、无味的气体，密度与空气接近，难溶于水 氮气 熔点：-210 ℃ 沸点：-196 ℃ 密度：1.25 g/L 冷冻治疗 液氮食品 5 1. 氮元素在元素周期表中的位置存在 第二周期，第 VA族 2. 写出氮气的电子式和结构式。 电子式 结构式 N  N    N N 球棍模型 氮的结构-性质-用途 教材P11 破坏化学键需要较多的能量，性质很稳定 决定 焊接保护气 充氮灯泡 食品保护气 6 氮气化学性质 氮气的化学性质稳定，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。 与非金属单质反应 N2 + O2 2NO 放电或高温 N2 + 3H2 2NH3 高温 高压 催化剂 与金属单质反应 N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 自然固氮 （高能固氮） 人工固氮 （工业合成氨） 以上反应表现了N2的哪些性质? 氮在自然界中的循环图 7 氮的固定 (1) 含义: 将大气中 的氮（N2）转化为 的过程叫做氮的固定。 (2) 分类: 游离态 含氮化合物 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) 工业合成氨 1909年，德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，在500~600℃、17.5~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。 哈伯 (F.Haber，1868-1934) 为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施作出了重要贡献，哈伯和博施都获得了诺贝尔化学奖。 合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。 （将空气变成面包的反应） 人工固氮 工业合成氨 教材P12 N2 + 3H2 2NH3 高温 高压 催化剂 认识氮氧化物 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 NO和NO2具有哪些性质？ 【思考】 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 10   NO NO2 物理性质 无色无味，气体，密度与空气接近，不溶于水 红棕色、有刺激性气味的气体，密度比空气的大，易液化，易溶于水 化学 性质 与水反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (歧化；工业制HNO3原理) 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 酸性氧化物 否 否（吸收NO2） (2NO2+2OH-==NO2-+NO3-+H2O) 毒性 有毒 有毒 教材P13 NO与NO2的功与过 用于检验NO的存在 NO NO2 NO与NO2 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 （可用排水法收集） 无明显现象 12 NO与NO2 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 13 实验现象分析 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 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？ 实验现象分析 思考：如果将注射器中的 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 对工业生产硝酸的启示：经过多次氧化和吸收，NO可完全转化为HNO3，减少环境污染 思考与讨论 （1）NO2和O2混合气体溶于水的计算（消除NO） 3NO2+H2O===2HNO3+NO ① 2NO+O2===2NO2 ② ①×2+② 总的化学方程式为 4NO2+1O2+2H2O===4HNO3 工业生产硝酸的启示 叠加法 练习册P16 重难归纳 定性 定量 =V(O2)过量 =1/3V(NO2)过量 练习评价1 练习册P17 第5题 思考与讨论 （2） NO与O2同时通入水中（消除NO2） 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 工业生产硝酸的启示 叠加法 练习册P17 重难归纳 定量 =V(O2)过量 =V(NO)过量 定性 练习评价2 练习评价3 设一元一次方程 法一：得失电子守恒 法二：先考虑NO2与水反应，再按4:3计算 方法总结 设一元一次方程 法一：得失电子守恒 法二：先考虑NO2与水反应，再按4:3计算 4NO2+1O2+2H2O===4HNO3 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 思考与讨论 ①加水法：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】 ②碱液吸收法 2NO2＋2NaOH NaNO3＋NaNO2＋H2O 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。 NO和NO2是酸性氧化物吗？ 【思考】 深度思考 雷雨发庄稼，将N2转化为硝酸盐要经过几步转化，每一步转化所需要的分别什么？理由是什么？ 元素守恒和化合价变化 +O2 +O2 +H2O +NH3 N2 NO NO2 HNO3 NH4NO3 N2+O2 2NO 放电或高温 ========= 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO HNO3+NH3===NH4NO3 作业： 练习册 THANKS 授课人：李旭苗 时间：2024年2月27日 25 $$